Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej

Interdyscyplinarno ść bada ń naukowych

Praca zbiorowa pod redakcją Jarosława Szreka

Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej

Redakcja Jarosław Szrek

Współpraca

Sławomir Wudarczyk, Maciej Paszkowski, Przemysław Sperzyński, Jacek Sipa.

Grupa „Ko-oper”

Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław

http://ko-oper.pwr.wroc.pl, e-mail: ko-oper@pwr.wroc.pl

Projekt okładki i nadruku na płytę Karolina Wójtowicz

Patronat

Rada Doktorantów Politechniki Wrocławskiej, http://rada-doktoranci.pwr.wroc.pl

Wsparcie

Prof. dr hab. inż. Andrzej Kasprzak, Prorektor ds. Nauczania,

Prof. dr hab. inż. Dionizy Dudek, Dyrektor Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn.

Wydano na podstawie dostarczonych materiałów

Wszelkie prawa zastrzeżone - żadna część niniejszej książki zarówno w całości, jak i we fragmentach, nie może być reprodukowana w sposób elektroniczny, fotograficzny i inny bez zgody wydawcy.

© Copyright by Politechnika Wrocławska, Grupa „Ko-oper”, Wrocław 2009

OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

http://www.oficyna.pwr.wroc.pl e-mail: oficwyd@pwr.wroc.pl ISBN 978-83-7493-472-5

Spis tre´sci

Spis tre´sci 4

Słowo wst˛epne 7

I Architektura 8

Ró˙znorodno´s´c rozwi ˛aza´n ekologicznych we współczesnej architek- turze mieszkaniowej. Analiza na wybranych przykładach

- Anna Krajewska . . . 9 Architektura w dobie globalizacji. Analiza na wybranych

przykładach

- Joanna Krajewska . . . 13 Wpływ trudnego klimatu i ukształtowania terenu Islandii na bu-

dow˛e domów darniowych

- Paweł Orłowski . . . 19 Projektowanie wn˛etrz współczesnych sal koncertowych. Układ cen-

tralny tarasowy.

- Joanna Jabło´nska . . . 25

II Nauki chemiczne 31

Inhibitowanie wzrostu cyjanobakterii przez allelochemiczne zwi ˛azki wydzielane przez makrolity

- Barbara Macioszek . . . 32

Optymalizacja procesu grawitacyjnego odwadniania osadów organ- icznych z u˙zyciem polielektrolitów

- Grzegorz Maliga, Jerzy Składzie´n, Janusz Szymków . . . 38 Usuwanie toksyn sinicowych w procesie uzdatniania wody

- Dominik Szczukocki . . . 44 Stabilizacja czy destabilizacja cz ˛asteczki DNA-fotochemiczne dzi-

ałanie promieniowania z zakresu bliskiej podczerwieni

- Katarzyna Szymborska. . . 52

III Nauki techniczne 60

System wspomagania wyprzedzania pojazdów - wprowadzenie

- Magdalena Bara´nska . . . 61 Badanie mo˙zliwo´sci wykorzystania metod analizy dynamiki

tworzenia wypowiedzi do celów rozpoznawania mówcy

- Łukasz Bronakowski . . . 67 Realizacja pami˛eci w sekwencyjnych algorytmach sterowania

- Łukasz Dworzak, Tadeusz Mikulczy´nski . . . 71 Zastosowanie rezystancyjnych czujników gazów do pomiarów lot-

nych zwi ˛azków organicznych

- Barbara Flisowska-Wiercik . . . 77 Rozwój układów bezpiecze´nstwa czynnego w pojazdach

u˙zytkowych.

- Arkadiusz Gierczak . . . 83 Modyfikacja geometrii i analiza zm˛eczeniowa tłumika pulsacji

spr˛e˙zarki ´srubowej schładzacza cieczy

- Piotr Harnatkiewicz . . . 89 Metoda energooszcz˛ednego procesu ładowania o´srodka rozdrob-

nionego

- Radosław Ilnicki . . . 97

Wymiana ciepła w wymienniku krzy˙zowym w systemach wenty- lacji i klimatyzacji

- Andrzej Jedlikowski, Maciej Skrzycki . . . 101 Wymiana ciepła w regeneracyjnych obrotowych wymiennikach

ciepła w systemach wentylacji i klimatyzacji

- Andrzej Jedlikowski, Maciej Skrzycki . . . 109 Kryterium doboru własno´sci wytrzymało´sciowych poł ˛acze´n profili

cienko´sciennych obci ˛a˙zonych udarowo

- Paweł Kaczy´nski . . . 117 Mo˙zliwo´s´c zastosowania ultrafiltracji do separacji barwników or-

ganicznych z roztworów wodnych

- Joanna Kawiecka-Skowron, Katarzyna Majewska-Nowak . . 121 Usuwanie jonów bromianowych za pomoc ˛a dializy Donnana

- Sylwia Kliber, Jacek Wi´sniewski . . . 127 Problemy przenoszenia energii w układach mikrohydrauliki

- Grzegorz Łomotowski . . . 135 Oszacowanie stałej Lipschitza dla Jakobianu robota mobilnego typu

monocykl

- Łukasz Małek . . . 143 Badania po´sredniej chłodnicy wyparnej

- Joanna Paduchowska . . . 149 Zastosowanie symulacji numerycznych w analizie bezpiecze´nstwa

biernego pieszego

- Mariusz Ptak . . . 155 Idea budowy robota inspekcyjnego do badania kanałów wentyla-

cyjnych i klimatyzacyjnych

- Przemysław Sperzy´nski . . . 159 Układy robotyczne - mobilny robot kołowo-krocz ˛acy

- Jarosław Szrek, Przemysław Sperzy´nski . . . 165 Systemy wentylacji pomieszcze´n, a koszty uzdatniania powietrza

- Agnieszka Zaj ˛ac, Maria Kostka . . . 171

Drogi Czytelniku,

oddaję w Twoje ręce niniejszą publikację prezentującą wyniki badań prowadzonych przez młodych naukowców.

Celem jaki temu przyświeca jest zachęcenie do podejmowania wspólnych inicjatyw oraz tworzenie interdyscyplinarnych zespołów badawczych.

Pozwolę sobie przytoczyć słowa Wieszcza, które to w młodości właśnie kładą nadzieję. Traktując jako przenośnię, niech słowa te dadzą zapał i porwą do działania.

Jarosław Szrek

(…) Hej! ramię do ramienia! spólnymi łańcuchy Opaszmy ziemskie kolisko!

Zestrzelmy myśli w jedno ognisko I w jedno ognisko duchy!...

Dalej, bryło, z posad świata!

Nowymi cię pchniemy tory…

(…) Razem, młodzi przyjaciele! ...

Adam Mickiewicz „Oda do młodości” - fragmenty

Cz˛e´s´c I

Architektura

Różnorodność rozwiązań ekologicznych we współczesnej architekturze mieszkaniowej.

Analiza na wybranych przykładach.

Anna Krajewska¹

Streszczenie: W artykule przedstawiono różnorodność mieszkaniowej architektury ekologicznej. Na potrzeby opracowania współczesna mieszkaniowa architektura ekologiczna została podzielona na pięć podstawowych grup. Obiekty zostały przyporządkowane poszczególnym grupom w zależności od głównych założeń i celów projektantów.

Słowa kluczowe: architektura mieszkaniowa, ekologiczna, solarna

1. Wprowadzenie

Dynamiczny rozwój cywilizacyjny pociągnął za sobą ogromne zapotrzebowanie na energię. Czerpano ją głównie ze źródeł kopalnych co doprowadziło do ogromnej degradacji środowiska naturalnego. Na ten moment około połowa światowego zużycia energii jest związana z procesem realizacji i późniejszą eksploatacją budynków, czyli ich ogrzewaniem i chłodzeniem [5]. Zrodziła się konieczność przeciwdziałania naruszaniu równowagi w przyrodzie w skutek budowlanej działalności człowieka [1]. Odpowiedzią na to stała się architektura ekologiczna, której podstawowym celem jest zminimalizowanie wpływu budynku na środowisko przyrody. Na potrzeby niniejszego opracowania, na podstawie analizy przykładów realizacji, wyszczególniłam kilka grup obiektów wśród ekologicznej architektury mieszkaniowej. Są to: budynki energooszczędne, architektura solarna, domu niezależne, ekowioski oraz grupa, którą nazwałam „forma i krajobraz”.

2. Budynki energooszczędne

Budynki energooszczędne to jedne z najbardziej kojarzonych z architekturą ekologiczną obiektów [3]. Tu priorytetem jest zminimalizowanie zużycia energii elektrycznej oraz energii potrzebnej na ogrzanie i chłodzenie budynku. Duży nacisk kładzie się na pozyskiwanie

1 Wydział Architektury PWr, ul. B. Prusa 53/55, 50-317 Wrocław anna.krajewska@pwr.wroc.pl

energii ze źródeł odnawialnych, ale liczą się każde zyski energii, jak na przykład pasywne zyski ciepła ze słońca czy ciepło oddawane przez mieszkańców. Oprócz pozyskiwania energii ważne jest również niedopuszczenie do zbędnej ucieczki ciepła z domu, co jest osiągnięte po przez bardzo dobrą izolację i szczelność przegród - praktyczne brak mostków cieplnych. Charakterystyczne dla budynków energooszczędnych są instalacje wspomagające gospodarkę energią: kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, pompy ciepła, rekuperatory, gruntowe wymienniki ciepła, wentylacja mechaniczne i szereg innych. Bryła domu, a także jego usytuowanie względem stron świata jest również bardzo dokładnie przemyślane i przeanalizowane pod względem zysków i strat ciepła.

3. Architektura solarna

Architektura solarna skupia się przede wszystkim na czerpaniu maksymalnych zysków energii ze słońca. Charakterystyczną cechą obiektów należących do tej grupy jest nadanie elementom budynku, oprócz ich tradycyjnej funkcji, także nowej, dodatkowej związanej z pozyskiwaniem, gromadzeniem, rozprowadzeniem, produkcją energii czy ochroną przed przegrzaniem [1].

Wykorzystanie energii słonecznej pociąga za sobą bardzo przemyślane usytuowanie budynku względem stron świata, oraz odpowiednie ukształtowanie jego formy i rozmieszczenie przeszkleń. Charakterystyczną cechą jest tu duża dysproporcja transparentności pomiędzy fasadą północną, a południową. Od południa znajdują się duże połacie przeszkleń, oraz takie nieodłączne elementy architektury solarnej jak kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, czy osłony przeciwsłoneczne. Oprócz popularnie stosowanych technologii spotyka się wręcz całe „inteligentne elewacje”

reagujące na światło, jak w przypadku domu spokojnej starości w Ems, w Szwajcarii (projekt: Architektbüro Schwarz), gdzie na południowej fasadzie budynku zamocowano Panele Glass-X. To elementy, które w zależności od pory roku bądź przepuszczają ciepło do wnętrza, bądź nie pozwalają na jego przeniknięcie by zapobiec przegrzaniu. Dodatkowo akumulują ciepło, a następnie powoli oddają je do wnętrza domu.

4. Domy niezależne

Podstawowym celem projektantów domów niezależnych jest

całkowite uniezależnienie obiektu od wszelkich mediów [4]. Ma być to

rodzaj mobilnego modułu mieszkalnego łatwo składanego i rozkładanego z

możliwością ustawienia go w dowolnym miejscu. Możemy oglądać w

Polsce, w Piasecznie modelowy niezależny ”DOM DODO” (projekt: artin

Zespół Koordynacji Inwestycji), o lekkiej konstrukcji z prefabrykatów z możliwością łatwego złożenia, przewiezienia i montażu w innym miejscu.

Domy tego typu są wyposażone w szereg najnowszych technologii służących do produkcji energii ze słońca czy wiatru, tak by same mogły wytworzyć energię elektryczną, energię potrzebną do ogrzania powietrza i wody użytkowej. O ile jest to możliwe posiadają nawet własny system oczyszczania zużytej wody, a także możliwość czerpania wody z własnego ujęcia [4].

5. Ekowioski

Ludzie zmęczeni życiem w dużych, głośnych, zatłoczonych miastach zaczęli z nich uciekać, szukać spokoju i wyciszenia. Ekowioski powstały w wyniku poszukiwania przez nich utopii. Są to zespoły działające na zasadzie wspólnot, gdzie promowany jest zdrowy styl życia pod każdym względem.

Podstawą procesu projektowania, realizacji i eksploatacji budynków jest zminimalizowanie ich obciążenia na środowisko naturalne [2]. Do ich budowy wykorzystuje się lokalne, tradycyjne materiały, dlatego w ekologicznej wiosce Findhorn w Szkocji są domy z bali słomianych, gliny, lokalnego kamienia, ocieplone wełną owczą, a niektóre nawet mieszczą się w starych, wielkich beczkach po whisky. Do produkcji energii wykorzystuje się źródła odnawialne: słońce, ziemię, wiatr, biomasę. Ważna jest także oszczędność wody pitnej, dlatego powtórnie wykorzystuje się wodę szarą do celów gospodarczych, a wodę czarną neutralizuje w roślinnych oczyszczalniach ścieków. Zazwyczaj ekowioski są wolne od ruchu samochodowego, mieszkańcy poruszają się pieszo lub na rowerze przez co są to ciche, bardziej bezpieczne i czystsze miejsca.

6. Forma i krajobraz

Projektanci obiektów z grupy „forma i krajobraz” kładą największy nacisk na powiązanie budynku z otoczeniem. Ich celem jest zminimalizowanie ingerencji obiektu w krajobraz. Są to domy tradycyjne, wykonane z lokalnych materiałów, domy zagłębione w ziemi, czy też wyniesione z powierzchni terenu w korony drzew.

Domy zagłębione w ziemi wyłaniają się z niej w naturalny sposób. Od

północy są w zasadzie niezauważalne, widoczny jest tylko porośnięty

roślinnością pagórek. Architektura ukazuję się nam dopiero od strony

południowej zazwyczaj jako mocno przeszklona fasada. Przykładem takiego

obiektu jest zespół pięciu szeregowo połączonych domów w Hockerton, w

Wielkiej Brytanii. Do tej grupy można zaliczyć także dom jednorodzinny w

San Paulo w Brazyli projektu Una Arquitetos. W naturalny sposób wypełnia

zbocze, na którym stoi, a elewacja pokryta lokalnym kamieniem powoduje, że z daleka sam dom wygląda jak leżący na łące głaz.

Niemieckie biuro Baumraum wyspecjalizowało się w projektowaniu domów na drzewach. Ich funkcje mieszkalne są często zredukowane i raczej stają się miejscami relaksu w otoczeniu przyrody. Jednak efekt wizualny jest bardzo ciekawy, a wpływ na otaczające miejsce znikomy, powierzchnia terenu pozostaje właściwie w stanie nienaruszonym.

6. Podsumowanie

W Polsce, choć coraz więcej, wciąż mało jest obiektów ekologicznych. Moda na takie realizacje dopiero do nas nadchodzi. Istotne jest by uświadomić sobie, że to, w jaki sposób będziemy gospodarować energią związaną z budownictwem, jakie materiały, technologie, źródła i sposoby pozyskiwania energii będziemy stosować, ma rzeczywiste znaczenie dla środowiska. Dlatego też, ważne jest propagowanie budownictwa zrównoważonego, obiektów mających na celu przybliżenie i zachęcenie do stosowania rozwiązań energooszczędnych i ekologicznych.

Literatura

[1] S. Wehle-Strzelecka: Współczesne technologie pozyskiwania energii słonecznej i ich wpływ na estetykę rozwiązań architektonicznych.

Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej. Kraków 2007. s. 314.

[2] J. Gąsiorek: Wioski ekologiczne w Wielkiej Brytanii. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 2005.

[3] D.E. Ryńska: Architekt w Procesie Tworzenia Harmonijnego Środowiska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.

Warszawa 2004.

[4] http://www.bryla.pl/bryla/1,85298,4735453.html

[5] A.Bać, K. Cebrat: Innowacyjne technologie energooszczędne w budownictwie i ich możliwe zastosowanie na Dolnym Śląsku.

Opracowanie dla Dolnośląskiego Centrum Zaawansowanych

Technologii. Wrocław 2006. s. 3.

Architektura w dobie globalizacji.

Analiza na wybranych przykładach

Joanna Krajewska

Streszczenie: W artykule został zarysowany problem globalizacji architektury na przykładzie przemian stolicy mocarstwa, światowej sławy architekta oraz typu budynku i materiału elewacyjnego spotykanych w róŜnych częściach globu.

Słowa kluczowe: globalizacja, kontekst architektoniczny, przemiana

1. Wprowadzenie

Istnieje wiele definicji globalizacji. Rozumiana jako uniwersalizm, jest rozprzestrzenianiem się zjawisk i rzeczy na cały świat [1, s. 19]; jako modernizacja (westernizacja) – oznacza dynamiczny proces przenoszenia nowoczesnych form Ŝycia społecznego i gospodarczego na nowe tereny, przy jednoczesnym niszczeniu istniejących tam wcześniej lokalnych kultur, gospodarki i toŜsamości [1, s. 19]. W ciągu ostatnich dziesięcioleci stała się zjawiskiem szczególnie zauwaŜalnym.

Wbrew pozorom, jak pisze Małgorzata Solska, nie jest to zjawisko nieznane czy nowe w architekturze [2], jednak nigdy dotąd nie występowało na tak szeroką skalę.

Rys. 1. Ewolucja zjawiska globalizacji (opracowanie własne)

Od czasów podbojów i kontaktów handlowych istniała dyfuzja idei między kulturami. Zasięg wpływów ograniczał się jednak do państw, które miały ze sobą bezpośrednią styczność, czyli sąsiadowały ze sobą (Rys. 1.). Budowle

1 Politechnika Wrocławska, Wydział Architektury, B. Prusa 53/55, 50-317 Wrocław, joanna.krajewska@pwr.wroc.pl

i osady stawiane przez hegemona miały ten sam charakter w róŜnych częściach imperium (np. Imperium Rzymskie), a kultury podbite mogły konfrontować napływającą wiedzę ze swoim doświadczeniem. PodróŜujący przynosili wraz ze swym przybyciem nową myśl. Zjawiska takie miały miejsce w Europie i Azji, w okresie kształtowania się cywilizacji.

Kolejnym etapem na drodze do architektonicznej unifikacji było rozprzestrzenianie się europejskiego stylu budowania w krajach kolonizowanych. ChociaŜ miał on juŜ zasięg globalny, wciąŜ pozostawał w odrębności w stosunku do budownictwa lokalnego, często ponadto, jak to miało miejsce w Australii, Afryce i obu Amerykach, był jedynym kierunkiem świadczącym o postępie i pozwalającym na rozwój na danym terenie.

W latach 30. XX wieku zaczął upowszechniać się tzw. styl międzynarodowy nazywany „nowe budownictwo” lub „funkcjonalizm i nowa rzeczywistość” [2]. Dał on początek globalnemu ujednoliceniu architektury w dzisiejszym rozumieniu. Architektura przestała być elementem kultury, a stała się odzwierciedleniem nowoczesnej myśli i świadectwem postępu. Do tego czasu pozostawały jednak jeszcze obszary na Ziemi o wysoko rozwiniętej cywilizacji, które nie przejmowały Zachodnich wzorców i nie korzystały ze współczesnej wiedzy budowlanej.

Chiny dopiero po upadku systemu feudalnego i Rewolucji Kulturalnej otworzyły się na nowoczesność i wprowadziły Politykę Otwartych Drzwi.

Wraz z partnerskimi kontaktami międzynarodowymi w skali światowej, przepływ wiedzy i informacji osiągnął zasięg globalny, pozwalając rozwijać nowoczesne budownictwo w róŜnych rejonach na Ziemi.

2. Przejawy globalizacji w architekturze

Globalizację w architekturze moŜna rozpatrywać w róŜnych aspektach. Analiza miasta, które zerwało z lokalną tradycją budowlaną i gdzie realizowane są projekty światowych biur, sylwetka architekta tworzącego na kilku kontynentach, idea budynku, która rozprzestrzeniła się na cały świat, czy powszechnie stosowany materiał elewacyjny ukazują zmiany zachodzące w architekturze.

1.1. Miasto, które uległo globalizacji – Pekin

Dobrym przykładem miasta, które w sposób nieunikniony musiało ulec procesom globalizacyjnym, jest Pekin. W kraju, przez stulecia

zamkniętym na wpływy z zewnątrz, po przemianach społecznych i politycznych, w momencie otwarcia się na świat, niezbędna okazała się

modernizacja stolicy.

Rys. 2. Dzielnica hutongów – tradycyjna architektura Pekinu – i architektura współczesna (fot.: autorka)

Nie licząc rezydencji cesarskiej – Zakazanego Miasta, oraz barwnych zespołów świątynnych, Pekin był miastem hutongów – wąskich alejek oddzielających od siebie parterowe zespoły zabudowy jednorodzinnej – siheyuany. Sztywne reguły budowania ustalone w dawnych wiekach oraz zasady feng-shui doprowadziły do powstania jednorodnej przestrzeni miejskiej, która zaczęła ulegać gwałtownej, drastycznej przemianie dopiero w połowie XX wieku (Rys. 2.). Upadek systemu feudalnego i Rewolucja Kulturalna (lata 1966-76) spowodowały zniszczenie tradycyjnego modelu Ŝycia, obracając Ŝywą kulturę w relikt przeszłości.

Historyczna tkanka miejska Pekinu, tworzona z niewielkich jednopiętrowych budynków krytych szarą dachówką, zaczęła kurczyć się za sprawą wdroŜenia systemu Weigai [4] – wyburzania obszarów hutongów nie objętych programem ochrony i stawiania w ich miejsce architektury

współczesnej oraz przeprowadzania nowych dróg. Dawne zasady – gabaryty, forma i kolorystyka budynków czy lokalizacja wejścia od strony

południowej, przestały obowiązywać. Pekin, tworząc swój nowy wizerunek, w znacznym stopniu równieŜ za sprawą organizacji Igrzysk Olimpijskich w 2008 roku, stał się placem budowy, na którym swoje projekty zaczęli realizować architekci z całego świata.

Współczesną architekturę Pekinu moŜna podzielić ponadto na kilka

kategorii – tę pozbawioną toŜsamości, która mogłaby znaleźć się w kaŜdym

innym mieście, architekturę stylizowaną – głównie za sprawą

historyzujących form dachów lub kolumn w elewacji, bądź architekturę

wywodzącą się stylistycznie z innych rejonów kontynentu eurazjatyckiego

oraz tzw. ikony architektury – spektakularne budowle projektowane przez

światowe sławy – do których, prócz najwaŜniejszych obiektów

olimpijskich, moŜna zaliczyć gmach telewizji CCTV autorstwa Holendra

Rema Koolhaasa czy Teatr Narodowy Francuza Paula Andreu.

1.2. Architekt „globalny” – Zaha Hadid

W epoce szybkiego przepływu informacji i łatwości w przemieszczaniu się powstały międzynarodowe biura architektoniczne, projektujące dla inwestorów z całego świata. Budynki – ikony są zamawiane u gwiazd światowej architektury, a kaŜda z nich firmuje inny, charakterystyczny styl.

śycie i praca Zahy Hadid – urodzonej w Bagdadzie, studiującej w Bejrucie i Londynie, której projekty są realizowane w Europie, Azji i Stanach Zjednoczonych (Rys. 3.), składają się na jeden z wielu przykładów architekta „globalnego”.

Rys. 3. Lokalizacja projektów Zahy Hadid (opracowanie własne według: [5])

Budynki Zahy Hadid są niezwykle rozpoznawalne. Miękkie formy wymykające się wszelkim definicjom, opływowe kształty brył, stanowią jej znak firmowy. Najsłynniejsza kobieta wśród architektów tworząc swoje wizjonerskie projekty, lekcewaŜy kontekst architektoniczny miejsca i lokalną tradycję. Większość jej realizacji mogłaby stać wszędzie, poniewaŜ nie wchodzi z otoczeniem w Ŝadne przestrzenne relacje (np. Abu Dhabi Performing Arts Centre, wileńskie Guggenheim Hermitage Museum, czy stacja kolejowa w Innsbrucku). Unaocznia to, jak bardzo zmieniło się podejście do roli architektury w kształtowaniu przestrzeni miejskiej.

1.3. Globalna idea – wieŜowiec

Pierwsze wieŜowce – budynki biurowe – zaczęły powstawać w Stanach Zjednoczonych (Chicago, Nowy Jork) pod koniec XIX wieku, dając wyraz moŜliwości konstrukcji stalowych. Idea, w której realizowało się typowe dla człowieka pragnienie przekraczania granic w postaci osiągania maksymalnych wysokości, sprawdzania wytrzymałości materiału, szybko rozprzestrzeniła się na cały świat Zachodni, a później na inne rejony globu.

Sylwety wysokich budynków zaznaczających się w krajobrazie miasta

podkreślały jego prestiŜ, a takŜe świadczyły o potędze inwestora. Wysokość pozwalała ponadto na oszczędność miejsca – tak cennego w centrach

zatłoczonych metropolii. Rozpoczął się swoisty światowy wyścig w projektowaniu drapaczy chmur. I tak najwyŜszy obecnie Taipei 101

(Taipei World Finantial Center) na Tajwanie projektu C.Y.Lee&Partners sięgający 509,2m [3] ma być przewyŜszony o ponad 308m przez Dubajską [3] WieŜę w Emiratach Arabskich projektowaną przez amerykańskie biuro Skidmore, Owings, Merrill, w którym powstały teŜ m. in. charakterystyczny wieŜowiec usługowo – mieszkalny The John Hancock w Chicago jak równieŜ warszawski biurowiec Rondo 1 [3].

Rewolucja społeczna i kulturowa, mające swoje odbicie na całym świecie oraz modernizm odzwierciedlający nowy sposób myślenia – pragmatyzm i egalitaryzm, w połączeniu z ideą budynku wysokościowego, pozwoliły stworzyć wieŜowiec mieszkalny. Właściwie jedynym plusem tego rozwiązania jest redukcja powierzchni zabudowy, stało się to jednak na tyle istotne, Ŝe, w połączeniu z szybkością oraz kosztem wykonania, dało efekt w postaci wypełnienia przestrzeni miejskich tzw. blokowiskami. Ten typ zabudowy stał się zwłaszcza popularny w dawnych krajach komunistycznych, jednak osiedla wysokościowców mieszkaniowych buduje się do dziś. Nie noszą one śladów kulturowych, a nadrzędność funkcji oraz determinant w postaci konstrukcji Ŝelbetowej (najczęściej) i elementów prefabrykowanych zredukowały formę do prostopadłościanu. Styl Ŝycia uległ ujednoliceniu na tyle, Ŝe moŜliwe było postawienie niemal identycznych wieŜowców mieszkalnych w róŜnych częściach świata.

Niektóre budynki z Chin, Stanów Zjednoczonych, czy Niemiec mogłyby znajdować się w jednym miejscu wzajemnie korespondując, tak są do siebie podobne.

1.4. Globalny materiał – szkło

WieŜowce – budynki biurowe, hotele mają często jeszcze inną cechę wspólną, dzięki której, w oderwaniu od kontekstu miejsca, mogłyby stać obok siebie. Jest to materiał elewacyjny, który stał się bardzo popularny w II połowie XX wieku i jest wciąŜ powszechnie stosowany – szkło (Rys. 4.).

„Szklane domy” zapełniają centra miast i dzielnice biznesu na całym świecie. UŜycie szkła nie zawsze jest uzasadnione, niekiedy nie sprzyja temu klimat panujący w danym rejonie, jednak przyjęło się, Ŝe świadczy ono o prestiŜu budynku i projektanci chętnie je wykorzystują.

Istnienie róŜnych odmian tego materiału (np. szkło płaskie barwione

w masie – nazywane przeciwsłonecznym, szkło refleksyjne – przepuszczające światło, ale posiadające duŜy współczynnik odbicia

promieniowania podczerwonego czy szkło nieprzeźroczyste [3]), oraz

Rys. 4. Szkło elewacyjne – materiał powszechnie stosowany na całym świecie, zdjęcia przedstawiają biurowce w Pekinie i Londynie (fot.: autorka)

rosnące moŜliwości jego wykorzystywania (zwiększanie wytrzymałości, wiele metod zdobienia) sprawiają, Ŝe metropolie na całym świecie wypełniają budynki pokryte taflami szkła, mniej lub bardziej odcinające się na tle nieba, ulotne, niedopowiedziane, nowoczesne.

3. Podsumowanie

Istnieje zagroŜenie, Ŝe w związku z postępującym zjawiskiem ujednolicania światowej architektury, zniknie jeden z aspektów świadczących o toŜsamości kulturowej, jakim jest lokalne budownictwo.

Architekt projektujący dla miast na całym świecie, globalnie występująca idea czy ten sam wszędzie stosowany materiał, prowadzą do zanikania waŜności kontekstu architektonicznego oraz historycznego.

Architektura w dobie globalizacji zdaje się być tworzona od nowa, zarówno na poziomie formy, jak teŜ roli, jaką odgrywa w kreowaniu przestrzeni.

Literatura

[1] M. Czerny: Globalizacja a rozwój. Wybrane zagadnienia geografii społeczno – gospodarczej świata, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005.

[2] M. Solska: Aksjologiczny aspekt architektury, Teka Kom. Arch. Urb.

Stud. Krajobr., OL PAN 2006, s. 164-169.

[3] pl.wikipedia.org

[4] www.tibetheritagefund.org

[5] www.zaha-hadid.com

Wpływ trudnego klimatu i ukształtowania terenu Islandii na budowę domów darniowych

Paweł Orłowski

Streszczenie: W artykule przedstawiono problem wpływu surowego klimatu oraz trudnego ukształtowania terenu na architekturę na przykładzie islandzkiego domu darniowego. Opracowanie zawiera zarówno opis sposobów kształtowania takiej zabudowy, jak również charakterystykę warunków środowiskowych, materiałów stosowanych w tego typu budownictwie oraz ewolucję rozwiązań budowlanych na przestrzeni wieków.

Słowa kluczowe: architektura, klimat, darń, Islandia

1. Wprowadzenie

Architektura od zawsze dyktowana była czynnikami funkcjonalnymi.

W pierwotnych lokacjach ulegała nie tylko wymaganiom ich przyszłych użytkowników, w aspekcie łatwości życia i dostępności podstawowych wygód, ale również zewnętrznym czynnikom niezależnych od człowieka.

W wielu lokalizacjach ich dysproporcja działa na korzyść budowniczego, jednakże niekiedy to natura decyduje o umiejscowieniu czy kształcie obiektu.

Mowa o terenach narażonych na ekstremalne działania klimatyczne i geologiczne. W tym przypadku północnych krańcach Europy, Skandynawii, krajach pierwotnie zasiedlonych przez Wikingów, na potrzeby niniejszego artykułu Islandii.

2. Charakterystyka warunków środowiskowych

Islandia to druga, co do wielkości wyspa w Europie, pochodzenia

wulkanicznego, leżąca w północnej części Oceanu Atlantyckiego, o powierzchni 103tys. km

. Jej specyfika polega na usytuowaniu dokładnie

na Grzbiecie Śródatlantyckim biegnącym wzdłuż granicy płyt

Euroazjatyckiej i Amerykańskiej

. Teoria procesów tworzących i rozwijających Ziemię zakłada ciągły dryf płyt tektonicznych, które

1 Politechnika Wrocławska, Wydział Architektury, B. Prusa 53/55, 50-317 Wrocław, pawel.orlowski@pwr.wroc.pl

2 B. Rudnicki. Podróże Marzeń-Islandia. Biblioteka Gazety Wyborczej, Warszawa 2007

wpychane jedna pod drugą tworzą wypiętrzenia lub oddalają się uwalniając magmę i czyniąc teren wulkanicznie aktywnym. Ten drugi proces zachodzi na Islandii – płyty odsuwają się od siebie w tempie 2 cm rocznie. Wyspa pokryta jest również największym europejskim lodowcem Vatnajokull oraz paroma innymi, które topniejąc formują kształt wyspy.

Dodatkową uciążliwością w osadnictwie jest surowy klimat. Pomimo, że jedynie skrawek Islandii dociera do granicy koła polarnego (wyspa

Grimsey), na północnej części wyspy panuje klimat subpolarny, w południowej umiarkowanie chłodny, przede wszystkim dzięki wpływowi

ciepłego prądu zatokowego Golfsztromu.

Rys.1 a) i b). Prądy oceaniczne wokół Islandii. Źródło: [6], Średnia temperatura dla Reykjaviku(skala Fahrenheita). Źródło: [7]

Wpływ klimatu kontynentalnego na północy jest większy w porównaniu do południa kraju. Skutkuje to bardziej suchymi i słonecznymi latami, ale dużo bardziej srogimi i śnieżnymi zimami. Opady

deszczu są słabsze, ale wiatry bardzo porywiste i chłodne. Klimat ten jest bardzo zmienny – w ciągu dnia następować mogą po sobie różne zjawiska atmosferyczne, od gwałtownych opadów deszczu i śniegu, poprzez nawałnicowe porywy wiatru, po okresy słoneczne.

Ekosystemem większej części interioru Islandii jest tundra

. Jest to wynik długich, srogich okresów zimowych, krótkich okresów wegetacyjnych oraz opadów atmosferycznych, które jeśli są to głównie śniegu. Powszechne jest zjawisko zmarzliny, która latem częściowo topnieje czyniąc teren bagnistym.

3 R. Mead, Iceland, Globetrotter, 2001

3. Materiały budowlane

Geograficzne uwarunkowania bezpośrednio wpłynęły na sposoby kształtowania zabudowy. Geologiczna młodość wyspy oznacza brak odpowiedniej warstwy gruntu uprawnego, co w połączeniu ze srogim klimatem powoduje brak wysokiej roślinności, czyli najwygodniejszego budulca, drewna. Wszystkie drewno używane w konstrukcjach jest dryftowym. W takiej sytuacji podstawowym materiałem wykorzystywanym do budowy domostw jest darń, oraz skała lawowa. Ta druga jednak rzadziej stosowana, z nie do końca wyjaśnionych przyczyn.

Rys. 2 a) i b). Drewno dryftowe. Źródło: [8],

Ściana o konstrukcji darniowej farmy w Þjórsárdalur. Autor: Thomas Ormston

Darń, jako najstarszy z materiałów budowlanych jedynie na Islandii zachowała się do dzisiaj. Powszechnie używana była do ok. 1900 r., później również, jednak konstrukcje takie ulegały już wielu modyfikacjom.

Popularność zdobyła ze względu na dużą odporność na trudne warunki klimatyczne. Trawa na Islandii rośnie bardzo gęsto, więc darń jest silną kombinacją korzeni i gleby, dzięki czemu mogła wytrwać nawet do stulecia, jako materiał budowlany. Większość ścian farm, złożona była z cienkich

„skór” z desek drewnianych z wypełnieniem z grubej warstwy darniowej, co stanowiło dobrą wielostrukturową warstwę izolacyjną.

Dachy darniowe musiały być nachylone pod właściwym kątem, aby właściwie odprowadzać wodę. Jeśli dach był zbyt płaski, woda mogła przesiąkać do wnętrza. Jeśli zbyt stromy, darń mogła pękać przy niskiej wilgotności powietrza, co powodowało dalsze uszkodzenia.

W XVI wieku najbardziej popularna stała się, według stylu norweskiego, budowa o konstrukcji drewnianej z desek znajdywanych na nabrzeżu. Współcześnie obiekty te kryte są blachą falistą, chroniącą je przed niedogodnościami atmosferycznymi.

W wieku XX, dzięki większym możliwościom obróbki,

wykorzystuje się powszechnie skałę wulkaniczną oraz inne współczesne

materiały importowane z kontynentalnej części Europy.

4. Sposoby kształtowania i lokalizowania zabudowy

Pierwotnie usytuowanie farm, a później osad, dyktowane było wikińskim zwyczajem wyrzucania ze statku nadpływających osadników drewnianego słupa, który wskazywał miejsce osadnicze, tam gdzie morze wyrzuciło go na brzeg. Tak według podań, Norweg Ingólfur Arnarsson

ulokował Reykjavik. Praktycznie sytuowano budowle tam gdzie była najlepsza dostępność komunikacyjna oraz żywioły miały najmniejszą siłę działania – u podnóża gór, pod skałami czy w specyficznie ukształtowanych formacjach skalnych, gdzie co najmniej dwie strony osłonięte były przed wiatrem czy opadami.

Najwygodniejszym i najbardziej powszechnym sposobem było budowanie domów darniowych. Nierzadko bywały zakopywane częściowo w ziemi, przez co lokowane mogły być na otwartym terenie. Ogradzano je płotem lub parkanem, niekiedy z towarzyszącymi budynkami gospodarczymi lub kaplicą.

Rys. 3 a) i b). Schemat konstrukcji domu darniowego. Źródło: [9]

Mieszkania średniowiecznych Islandczyków to przeważnie jedna sala, w której ludzie spali, pracowali i jedli. Typ ten jest powszechnie stosowanym w całym regionie Północnoatlantyckim za czasów Wikingów.

Pomimo różnych rozmiarów, od 10 do 36 metrów długości, budynki zawsze posiadały podobny i łatwo rozpoznawalny kształt. Wnętrza domostw były ciemne, źródłem światła było palenisko usytuowane w centralnym punkcie chaty, na mocno udeptanej ziemi oraz małe otwory okienne w grubych ścianach i zakryte drewnianymi okiennicami. Odrobinę światła dostarczał również otwór kominowy oraz kaganki oliwne. W bogatszych domostwach stosowano również świece woskowe. Drewniane drzwi wejściowe czasami zdobione rzeźbiarsko zaopatrzone były w kute zamki. Sypialnie lokowane były na chroniących przed zimnem podwyższeniach, często posłane sianem lub chrustem, a w późniejszych okresach w osobnych izbach.

4 B. Rudnicki, Podróże Marzeń-Islandia, Biblioteka Gazety Wyborczej, Warszawa 2007

W każdym domostwie istniały warsztaty tkackie użytkowane przez kobiety przez cały rok, oraz w okresie zimy również przez mężczyzn.

Wraz z napływem coraz to większej liczby ludności, typ domu zaczął ulegać przemianom. Początkowo tylko w rozmiarze czy proporcjach, później także w kształcie i ilości pomieszczeń, w zależności od potrzeb użytkowników i terenu, na którym się znajdował.

Rys. 4 a) i b). Plan farmy Stöng, Doświetlenie domostwa otworem dachowym na przykładzie farmy w Þjórsárdalur. Źródło:[10]

W domostwie Stöng z XII wieku, pojawia się dodatkowe pomieszczenie - salon, oddzielone od głównej sali przedsionkiem wejściowym. Farma Gröf w regionie Öræfi z wieku XIV, przedstawia kolejne różnice. Wejście do budynku zostało przeniesione na środek obiektu oraz kuchnia i magazyn mieszczące się na obu końcach wieńczą budynek ścianami szczytowymi. Od wejścia prowadzi korytarz, na którego końcu znajduje się tzw. ‘baðstofa’ - pokój dzienny, w którym stoi piec. Nie ma już centralnej multifunkcjonalnej sali.

Na przestrzeni kolejnych wieków, to właśnie aranżacja pomieszczeń będzie w przeciwieństwie do bryły budynku ulegała zmianom. W XVIII wieku, prawie wszyscy mieszkańcy przenoszą swoje legowiska do pokoju dziennego, który ma teraz spełniać podobną rolę jak pierwotna sala – do

wspólnego spędzania czasu, jedzenia czy pracy. Powodem tego jest chłód i brak wystarczającej ilości drewna opałowego. Baðstofa lokowany był w miejscu najwyższym budynku i najdalej odsuniętym od wejścia, co czyniło go najcieplejszym pomieszczeniem.

Celem lepszego ogrzania przestrzeni mieszkalnej pojawił się dodatkowy typ domostwa, tak zwane Fjósabaðstofur – obory połączone z pomieszczeniami mieszkalnymi znajdującymi się ponad chlewnią.

Mieszkanie ze zwierzętami pomimo złych warunków higienicznych było mimo wszystko bardzo preferowane ze względu na wytwarzane przez nie ciepło.

Przykładem średniowiecznej farmy zachowanej do dziś jest

wspomniane wcześniej domostwo Stöng. Odnalezione ruiny zostały

pieczołowicie zrekonstruowane w Þjórsárdalur – „Dolinie Byczej rzeki”,

w południowo zachodniej części kraju. Pierwotne gospodarstwo zostało zasypane warstwą popiołu po wybuchu wulkanu Hekla w XIII wieku, dzięki czemu zachowało się w tak dobrym stanie. Odkopany w 1939 roku kompleks mieszkalny składa się z głównej sali, oddzielnej obory dla bydła, ale również kuźni do przerobu miejscowego żelaza bagiennego.

Rys. 5 a) i b). Rekonstrukcja farmy Stöng w Þjórsárdalur. Autor: Thomas Ormston

Decyzja o utworzeniu repliki Þjóðveldisbærinn została podjęta z okazji obchodów 1100-tnej rocznicy zasiedlenia Islandii w 1974 roku, jako próba ponownego utworzenia dużej farmy z okresu Rzeczpospolitej (930-1262), na co pozwalały zachowane pozostałości Stöng.

Literatura

[1] Klindt-Jensen. History of Scandinavian Archaeology. Ole, 1975.

[2] Thomas Paulsson. Scandinavian architecture: Buildings and society in Denmark, Finland, Norway, and Sweden, from the Iron Age until today.

Wydawca: C.T. Bradford Co (1959).

[3] Marian C. Donnelly. Architecture in the Scandinavian Countries.

The MIT Press, 1991.

[4] The Age of the Vikings (ca. 800 - 1050 A.D.).

http://www.norway.org.uk/history/upto1814/viking/viking.htm

[5] Turf Longhouses in Iceland and Vínland.

http://www.valhs.org/history/articles/daily_living/text/Turf_Houses.htm

[6] http://www3.hi.is/~oi/climate_in_iceland.htm

[7]

[8] http://www.przewodnicy.zakopane.pl/foto/spitsbergen/jalbum/slides/

P8092598.html

[9] http://www.thjodveldisbaer.is/

[10] http://www.hurstwic.org/history/articles/daily_living/text/

Turf_Houses.htm

[11] http://www.hurstwic.org/history/articles/daily_living/text/

Turf_Houses.htm

Projektowanie wnętrz współczesnych sal koncertowych.

Układ centralny tarasowy.

Joanna Jabłońska¹

Streszczenie: W II połowie XX wieku powstał nowatorski układ wnętrza Filharmonii w Berlinie, który akustykom i architektom pozwolił na projektowanie sal koncertowych o dobrej akustyce i pojemnościach widowni powyżej 1800 osób. W ten oto sposób, wprowadzono do kanonu architektury, tzw. układ centralny z tarasami, czyli wnętrze ze sceną położoną w środku i otoczoną ze wszystkich stron tarasową widownią.

Słowa kluczowe: sale koncertowe, układ centralny tarasowy, akustyka

1. Wprowadzenie

Projektowanie współczesnych sal koncertowych wymaga połączenia ze sobą kilku dziedzin naukowych: architektury, akustyki, budownictwa, informatyki i... psychologii.

Dzięki interdyscyplinarnemu podejściu do tego zagadnienia, umożliwiono stworzenie skomplikowanych form przestrzennych, m.in.

„układu centralnego tarasowego”

, który akustykom i architektom pozwolił na zaprojektowanie wielkich sal koncertowych o pojemnościach widowni powyżej 1800 osób, które pomimo swoich dużych gabarytów, posiadają bardzo dobrą akustykę.

1 Politechnika Wrocławska, Wydział Architektury, 50-317 Wrocław, Prusa 53/55, joanna.jablonska@pwr.wroc.pl

2 Układem centralnym tarasowym – nazywane będzie wnętrze sali koncertowej ze sceną położoną w środku, otoczoną ze wszystkich stron widownią (środek traktowany jest tu nieco umownie, niekoniecznie musi to być bardzo precyzyjnie określony środek geometryczny, czasami jest to położenie asymetryczne w pobliżu środka). Siedziska widowni są pogrupowane i umieszczone na tarasach. Powstałe między tarasami ściany (tzw. fronty tarasów) stanowią dodatkowe płaszczyzny służące do zróżnicowania kierunków odbicia fal akustycznych, zapewnienia dobrego zmieszania dźwięku bezpośredniego z dźwiękiem z pierwszego odbicia bocznego i zapewnienia powstawania intensywnych odbić dźwięku wyższych rzędów.

Termin: „układ centralny tarasowy” zaczerpnięty został z literatury anglojęzycznej i stanowi parafrazę określenia „tarasy winnicy” (ang. vineyard terraces).

W 1963 roku powstała pierwsza sala koncertowa o układzie centralnym tarasowym. Była to sala główna Filharmonii w Berlinie (rys. 1), wzniesiona wg projektu architekta Hansa Scharouna oraz akustyka Lothara Cremera. Fakt ten zbiegł się z rozpoczęciem intensywnych badań nad dźwiękiem

, co pośrednio przyczyniło się do dynamicznego rozwoju tego układu.

Rys. 1. Filharmonia w Berlinie – widok wnętrza [fot. autorka]

2. Układ centralny tarasowy – zasada działania

W II połowie XX wieku – w wyniku współpracy akustyków z architektami – zmodyfikowano sposób dystrybucji fali akustycznej we wnętrzu sali koncertowej z pomocą dwóch zabiegów architektonicznych.

Pierwszym z nich, było centralne umieszczenie sceny we wnętrzu sali, przez co zmniejszono odległość słuchacza od źródła dźwięku i skrócono drogę dla dźwięku bezpośredniego, w porównaniu do drogi, jaką dźwięk ten musi przebywać od źródła dźwięku do słuchacza, w sali o układzie pudełkowym

, przy porównywalnej pojemności widowni.

Drugim zabiegiem było zastosowanie tarasów, w celu „budowania architektury dźwięku”, co umożliwiło precyzyjną modyfikację układu odbić

3 Prace m.in.: Leo Beraneka [lata 60. XX w.], Richarda Bolta [lata 60. XX w.], Roberta Newmana [lata 60. XX w.], Rusella Johnsona [lata 70. XX w.], Harolda Marshalla [lata 70.

XX w.].

4 Układ pudełkowy – nazwany w ten sposób od prostopadłościennego kształtu wnętrza sali koncertowej, przypominającego pudełko od butów, charakteryzującego się prostokątnym rzutem, o znacznej długości w stosunku do szerokości i znacznej wysokości, w proporcjach 1:2:2 [1]. Układ ten znany był w architekturze wnętrz „widowiskowych” od czasów średniowiecza.

fal akustycznych i podzielenie wnętrza sali na mniejsze, działające

indywidualnie ustroje akustyczne. b) Sposób dystrybucji dźwięku w salach centralnych tarasowych został

zobrazowany na wirtualnym modelu sali koncertowej

(rys. 2), z umieszczonymi w niej: źródłem dźwięku i słuchaczem. Pierwsza fala wychodząca ze źródła dźwięku napotyka na swojej drodze ścianę tarasu widowni bocznej, odbijając się od niej w sposób idealny – zwierciadlany i dociera do ucha słuchacza z boku. Następna fala, która wyszła ze źródła, odbija się już od dwóch płaszczyzn frontów tarasów i dociera do uszu słuchacza od tyłu. Jako trzecia, została pokazana fala, która odbija się od sufitu. Podobnie zachowywać się będą wszystkie fale emitowane przez źródło. Zakładając, że źródło dźwięku emituje fale akustyczne promieniście we wszystkich kierunkach, przedstawiony schemat należy przyjąć dla wszystkich źródeł dźwięku (instrumentów) znajdujących się na scenie sali koncertowej.

Rys. 2. Dystrybucja dźwięku w sali o układzie centralnym tarasowym – widok perspektywiczny [oprac. autorki]

Centralne usytuowanie sceny i wprowadzenia tarasów w przestrzeń widowni, pozwoliły na budowanie dużych kubaturowo sal koncertowych, o polu dźwięku wyróżniającym się korzystnymi parametrami akustycznymi, tj: prawidłowym czasem pogłosu, głośnością, przejrzystością,

5 Opracowanie autorki na podst. rzutów i przekrojów wnętrza sali głównej Filharmonii w Berlinie

wymieszaniem pola, barwą, bogactwem, a przede wszystkim – przestrzennością.

3. Układ centralny tarasowy – parametry

Czas pogłosu

jest podstawowym parametrem opisującym akustykę sal koncertowych i ma ścisły związek z ich ukształtowaniem architektonicznym, m.in.: kubaturą. Przeskalowywanie wymiarów (znanych do czasów II połowy XX wieku) wnętrz pudełkowych, poza graniczną wartość 1800 miejsc – powodowało nadmierne wydłużanie się czasu pogłosu. Natomiast w salach centralnych tarasowych, poprzez rozłożenie widowni tarasowej wokół sceny, można umieścić większą liczbę słuchaczy w stosunkowo (w relacji do układów pudełkowych) mniejszej kubaturze, przez co uzyskiwany jest optymalny czas pogłosu.

Kolejne istotne parametry, to głośność i czystość dźwięku, które zostały poprawione dzięki temu, że w omawianym układzie do większej liczby siedzisk, niż w salach pudełkowych, dociera dźwięk bezpośredni, zmieszany z pierwszym odbiciem, a powierzchnie odbijające – ściany tarasów – są zbliżone do słuchaczy.

Na dobrą jakość dźwięku w sali koncertowej wpływa również efekt, tzw.: „wymieszania pola akustycznego”

, który nie został jeszcze opisany w sposób matematyczny

, ale uważa się, że optymalnym rozwiązaniem dla uzyskania pożądanego zmieszania dźwięku jest zastosowanie nieregularnych powierzchni odbijających dźwięk. W salach centralnych tarasowych, w których występuje duża liczba nieregularnych powierzchni, tj.: ścian tarasów, ścian zamykających salę i zróżnicowanych powierzchni sufitów, efekt „wymieszania pola akustycznego” jest łatwy do osiągnięcia.

Subiektywne wrażenie zwane „bogactwem tonu”, jest istotne dla odbioru muzyki i powstaje wtedy, gdy we wnętrzu występują tzw. odbicia późne. Są one słabsze niż odbicia wczesne, ale ich wpływ na dźwięk jest zauważalny. Odbicia późne powstają w wyniku wielokrotnego odbijania się fali akustycznej we wnętrzu. Dzięki różnorodności płaszczyzn refleksyjnych zastosowanych w salach centralnych tarasowych i znacznej ich liczbie, uzyskiwane wrażenia słuchowe są ciekawsze niż w układach klasycznych.

Oprócz omówionych powyżej parametrów o akustyce sali decyduje szereg innych czynników, a wszystkie one uzyskiwane są dzięki współpracy

6 Czasem pogłosu – nazywamy czas, w którym natężenie dźwięku spada o 60 dB [2]

7 „Wymieszanie dźwięku” ma miejsce we wnętrzach, w których znajdują się elementy rozpraszające fale akustyczne. Przez rozpraszanie fal o różnych częstotliwościach uzyskuje się efekt „miękkiego” dźwięku, który działa korzystnie na ucho ludzkie, powodując subiektywne wrażenie łagodności brzmienia.

8 Obecnie wyznacza się go za pomocą metod graficznych.

akustyków z architektami, ponieważ każdy detal architektoniczny ma wpływ na pole dźwięku w sali koncertowej.

4. Efekt psychologiczny i architektoniczny

Oprócz swoistego architektoniczno-akustycznego ukształtowania

, układ centralny tarasowy wprowadził do projektowania sal koncertowych zagadnienie interakcji psychologicznych.

Zakłada się, że interakcje psychologiczne powstają pomiędzy muzykami i słuchaczami oraz między słuchaczami a innymi słuchaczami.

W salach o układzie centralnym tarasowym sprzyjają temu: zmniejszenie dystansu między wykonawcami i odbiorcami oraz umieszczenie tych ostatnich we wspólnym okręgu. Możliwość obserwacji reakcji innych uczestników koncertu „face to face”, wzbogaca wrażenia i wzmacnia zainteresowanie występem. Lokalizacja miejsc dla publiczności na tylnym tarasie umożliwia obserwację orkiestry i pracy dyrygenta. Zmienia to podejście widzów, z bycia jedynie „obserwatorem”, „słuchaczem” na bycie

„uczestnikiem” koncertu. Układ centralny nawiązuje w sposób bezpośredni, do układów naturalnych i pierwotnych, tj. wspólnego muzykowania przy ognisku, czy występów kameralnych.

Nietypowe ukształtowanie wnętrza w konfiguracji winnicowej oferuje ciekawe warunki wizualne, możliwość indywidualnego kreowania architektonicznego przestrzeni. Przykładami takich sal są: Glasgow Royal Concert Hall (rys. 3), Muza w Kawasaki, Oriental Arts Center w Szanghaju, Walt Disney Hall w Los Angeles, Boettcher Concert Hall w Denver, nowo projektowana Elbphilharmonie w Hamburgu.

Rys. 3. Glasgow Royal Concert Hall – wnętrze sali [fot. autorka]

9 Układ architektoniczno–akustyczny - pojęcie sformułowane na potrzeby ścisłego wskazania powiązania formy ukształtowania architektury wnętrza i jego akustyki.

Dzięki szczególnemu ukształtowaniu architektonicznemu układu centralnego tarasowego uzyskano dodatkowe wartości wizualne, estetyczne, a nawet psychologiczne w salach koncertowych - dzięki połączeniu ze sobą różnorodnych dziedzin nauki i sztuki.

3. Podsumowanie

Uzyskanie odpowiedniego efektu akustycznego w sali koncertowej wymaga uwzględnienia wpływu wielu różnorodnych czynników:

architektonicznych, akustycznych, konstrukcyjnych, a także czynników z różnych dziedzin, które nie kojarzą sie bezpośrednio z budownictwem. Te relacje są szczególnie widoczne w trakcie projektowania sal o układzie centralnym tarasowym, gdzie niebagatelną rolę odgrywają np.: technologie informatyczne, czy zależności psychologiczne.

Podsumowując, uważam, że zespół projektujący salę koncertową o układzie centralnym tarasowym powinien składać się ze specjalistów z różnych branż budowlanych oraz naukowców reprezentujących różne dyscypliny naukowe. Można już teraz określić, że przyszłość rozwoju układu centralnego tarasowego, a także sal koncertowych w ogóle, będzie ściśle związana z tworzeniem interdyscyplinarnych zespołów projektowych oraz rozwijaniem języka specjalistycznego i technologii komputerowych, które ułatwią wzajemną i jednoznaczną komunikację pomiędzy różnorodnymi specjalistami.

Literatura

[1] Barron M. Auditorium Acoustics and Architectural Design, London 1993.

[2] Beranek L. Concert and Opera House. How they sound, Acoustical Society of America, (b.m.) 1996.

[3] L., V. Jordan: Acoustical Design of Concert Halls and Theatres.

A personal Account. Applied Science Publishers LTD, London 1980 [4]A. Kulowski: Akustyka sal. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej,

Gdańsk 2007

[5] Z. Wąsowicz. Kształtowanie Akustyki Pomieszczeń. „Budowlany Informator Techniczny”. 1999 nr 7 (17), s. 61-65.

[6] E.Wiśniewski: Die Berliner Philharmonie und Ihr Kammermusiksaal.

Der Konzertsaal als Zentralraum. Gebr. Mann Verlag, Berlin 1993.

[7]www.acoustics.salford.ac.uk/acoustics_world/concert_hall_acoustics/sha pe.html

[8] http://www.zainea.com/The_New_Understanding_of_Acoustics.htm

Cz˛e´s´c II

Nauki chemiczne

Inhibitowanie wzrostu cyjanobakterii przez allelochemiczne związki wydzielane przez

makrofity

Barbara Macioszek¹

Streszczenie: Toksyczne zakwity cyjanobakterii występują w eutroficznych i hipertroficznych jeziorach, rzekach i stawach na całym świecie. Powodują one powstawanie nieprzyjemnego zapachu i smaku wody. Woda taka nie nadaje się do celów rekreacyjnych czy do odłowu ryb. Aby poprawić jakość wód ujmowanych do celów wodociągowych oraz rekreacyjnych konieczne jest znalezienie skutecznej metody kontrolowania zakwitów sinicowych.

Słowa kluczowe: zakwity sinicowe, ograniczanie zakwitów

1. Wprowadzenie

Masowy rozwój sinic, który bardzo często ma miejsce w wodach ciepłych mórz, jezior i zbiorników zaporowych o wysokiej eutrofizacji, powoduje deficyt tlenu i światła w niższych warstwach, zaburzenie krążenia wody, ponadto sinice wydzielają metabolity wtórne, stanowiące zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt. Obecność sinic znacznie pogarsza jakość wody, wpływa na jej zapach, smak i barwę [1].

Rozwój cyjanobakterii uzależniony jest od szeregu czynników biotycznych i abiotycznych, z których decydujący wpływ mają: temperatura wody, naświetlenie oraz dostępność składników mineralnych (głównie związków azotu i fosforu) [2, 3]. Niektóre gatunki sinic posiadają wakuola gazowe, które umożliwiają im przemieszczanie się w toni wodnej, a co za tym idzie lepsze wykorzystanie światła słonecznego oraz składników pokarmowych. Wpływ na wzrost sinic i biosyntezę toksyn mają również jony niektórych metali. Na przykład niskie stężenie jonów żelaza znacznie hamuje rozwój kolonii, ale powoduje wzmożoną syntezę toksyn. Innymi czynnikami, mającymi również wpływ na wzrost sinic i syntezę toksyn są odczyn wody, zawartość rozpuszczonego tlenu oraz twardość wody [4, 5].

Obecność dużej liczby komórek cyjanobakterii w wodzie wywołuje wiele negatywnych skutków, największym jednak zagrożeniem są wydzielane przez nie toksyny [6]. Sinice wytwarzają szereg bioaktywnych

1 Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, Katedra Chemii Ogólnej i Nieorganicznej, ul.

Narutowicza 68, 90-136 Łódź, e-mail: macioszek79@poczta.onet.pl

32

związków, które możemy podzielić na kilka grup, przyjmując jako kryterium podziału rodzaj tkanek i narządów ulegających uszkodzeniu oraz mechanizm ich działania [1]. Możemy więc wyróżnić: (a) hepatotoksyny, czyli związki negatywnie wpływające na hepatocyty wątrobowe (należą do nich cykliczne peptydy mikrocystyny i nodularyny), (b) neurotoksyny – substancje, które uszkadzają obwodowy i ośrodkowy układ nerwowy (alkaloidy, wśród których wyróżnić można anatoksynę-a, -a(S), saksytoksyny, cylindrospermopsyny, lyngbiatoksynę-a), (c) toksyny o nie do końca poznanej toksyczności oraz charakterze oddziaływania na organizmy (dilaktony takie jak: aplazjatoksyna i debromoaplazjatoksyna oraz lipopolisacharydy) [7].

Aby poprawić jakość wód nie tylko dla potrzeb stacji uzdatniania wody, ale również w aspekcie ekologicznym, konieczne jest znalezienie skutecznej metody kontrolowania zakwitów sinicowych aby można było podjąć działania prowadzące do ograniczenia masowego występowania sinic. Głównym czynnikiem limitującym wzrost fitoplanktonu jest dostępność nutrientów, a zatem poprzez obniżenie stopnia eutrofizacji można w znacznym stopniu ograniczyć zakwity sinic. Niestety efekty zmniejszenia żyzności wód dostrzegalne są dopiero po wielu latach, dlatego też niezbędne są działania wspomagające. Do działań ograniczających masowe występowanie sinic należą metody fizyczne (destratyfikacja, zmętnienie, napowietrzanie), chemiczne (stosowanie algicydów, traktowanie wody związkami wapnia, żelaza lub miedzi), biologiczne (biomanipulacja, słoma jęczmienna) oraz mechaniczne [7, 8].

Stosowanie dekomponowanej słomy jęczmiennej do ograniczania zakwitów sinicowych zostało rozpowszechnione stosunkowo niedawno.

Dotychczas jednak nie zidentyfikowano substancji odpowiedzialnych za hamowanie wzrostu glonów po aplikacji słomy do zbiorników wodnych [9, 10].

Inhibicję wzrostu cyjanobakterii wykazują również związki wydzielane przez niektóre gatunki makrofitów (Egeria densa, Cabomba caroliniana, Myriophyllum spicantum) bądź uzyskane z ich liofilizowanej biomasy [11 - 16].

W prezentowanej pracy opisano badania nad wpływem związków o działaniu allelopatycznym, powstających podczas dekompozycji słomy jęczmiennej lub wydzielanych przez niektóre gatunki makrofitów, na wzrost sinic oraz na ilości syntezowanej mikrocystyny-LR. Do związków, które wybrano do badań należą: kwasy: elagowy, galusowy, p-hydroksy- benzoesowy, kwercetyna, floroglucyna, pirogalol i hydroksyhydrochinon.

33

2. Metodyka badań

Do badań dotyczących wpływu związków o działaniu allelopatycznym na wzrost sinic i biosyntezę cyjanotoksyn wykorzystano toksyczny szczep Microcystis aeruginosa PCC 7820, który to występuje w zbiornikach wodnych na terenie Polski. Hodowlę badanego szczepu sinic prowadzono w pożywce mineralnej BG11, przy oświetleniu dziennym, w temperaturze 24-25 ^oC, w kolbach stożkowych o pojemności 750 cm³.

Inkubację zawiesin kultur sinic z dodatkiem substancji o działaniu allelopatycznym prowadzono przez 16 dni równolegle z próbami kontrolnymi. Wzrost kolonii był monitorowany poprzez oznaczanie liczby komórek sinic przy pomocy mikroskopu Olympus CX-41 w komorze Fuchsa-Rosenthala.

W celu oznaczenia stężenia mikrocystyny-LR w badanych próbach zawiesiny kultur sinicowych były wstępnie zatężane na kolumienkach ekstrakcyjnych (J.T.Baker) z wypełnieniem typu C18. Próbki zatężone metodą SPE rozdzielano metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej w odwróconych fazach (RP-HPLC) (chromatograf HP 1050 z detektorem UV/VIS firmy Hewlett-Packard, USA) [17]. Do badań stosowano kolumnę Spherisorb 5S ODS2 (Hewlett-Packard, USA) oraz pętlę nastrzykową o objętości 20.0 µl. Detekcja była prowadzona przy długości fali 240 nm.

Rozdział w układzie izokratycznym z użyciem mieszaniny acetonitrylu i 0,01-molowego roztworu octanu amonu (stosunek objętościowy - 26:74) przy szybkości przepływu 1.0 cm³/min.

3. Wyniki i dyskusja

Zmiany liczby komórek sinic hodowanych w obecności: 1,2-dihyd- roksybenzenu (c = 0,5 mg/dm³), kwasu syryngowego (c=1,8 mg/dm³), kwasu 3,4-dihydroksybenzoesowego (c=3 mg/dm³), kwasu elagowego (c=5 mg/dm³) oraz (+)-katechiny (c=5,5 mg/dm³) przedstawiono na rysunku 1. Natomiast zmiany stężeń mikrocystyny-LR w poszczególnych próbach przedstawiono rysunku 2.

Kultura sinic M.aeruginosa wzrastająca w obecności kwasu elagowego o stężeniu 5,0 mg/dm³ wykazywała początkowo szybkość wzrostu podobną jak w próbach kontrolnych. Poczynając zaś od siódmego dnia inkubacji ilości komórek w zawiesinie stopniowo malała i po 16 dniach nastąpiło obniżenie liczebności kultur sinicowych o 53,2% w stosunku do kultur kontrolnych. Ilość mikrocystyny-LR wydzielana przez tę kolonię sinic początkowo zmniejszała, z kolei od dnia siódmego hodowli stężenie toksyny w zawiesinie komórek stopniowo wzrastało osiągając koncentrację

34

32,8 µg/ml, co stanowiło wzrost o odpowiednio 49,1% i o 18,7%

w porównaniu ze stanem wyj

(+)-Katechina zastosowana w st

inhibicję wzrostu kultur sinic o około 40% w stosunku do hodowli kontrolnych. Ilość mikrocystyny

stopniowo jej stężenie wzrastało. Wydaje si miejsce w przypadku kwasu elagowego, (+) obniżając jej zawartość w próbach.

Kolonia sinic wzrastaj o stężeniu 1,8 mg/dm

średnio o 25%. Natomiast ilo eksperymentu maleje, za

cyjanobakterii przewyższa poziom st kontrolną. Początkowy spadek ilo prawdopodobnie reakcj

natomiast wzrost jej stęż się kwasu syryngowego.

Kwas 3,4-dihydroksybenzoesowy o st

hodowli sinic praktycznie nie wywołuje inhibicji ich wzrostu. Je o ilość MCYST-LR wydzielanej przez kultur

w obecności tego kwasu, to ich st w hodowlach kontrolnych

1,2-dihydroksybenzen dodany do hodowli sinic w st 0,5 mg/dm³ wywołuje inhibicj

wydzielanej przez kulturę związku zmniejszyła si w hodowlach kontrolnych.

Rys. 1. Zmiany liczby komórek 1,0E+07

1,3E+07 1,5E+07 1,8E+07 2,0E+07 2,3E+07

liczba komórek/ml

kontrola k.syryngowy kwas elagowy

32,8 µg/ml, co stanowiło wzrost o odpowiednio 49,1% i o 18,7%

w porównaniu ze stanem wyjściowym oraz próbami kontrolnymi.

Katechina zastosowana w stężeniu 5,5 mg/dm³ wywołała tur sinic o około 40% w stosunku do hodowli mikrocystyny-LR początkowo malała, a nastę enie wzrastało. Wydaje się, iż podobnie jak to miało miejsce w przypadku kwasu elagowego, (+)-katechina reaguje z toksyn

ść w próbach.

Kolonia sinic wzrastająca w obecności kwasu syryngowego eniu 1,8 mg/dm³ wykazywała zahamowanie szybkości wzrostu rednio o 25%. Natomiast ilość mikrocystyny-LR w początkowych fazach eksperymentu maleje, zaś w końcowym etapie ich ilość w zawiesinie cyjanobakterii przewyższa poziom stężenia wykazywany przez hodowl

tkowy spadek ilości toksyny spowodowany był prawdopodobnie reakcją MCYST-LR z zastosowanym związkiem, natomiast wzrost jej stężenia w etapie końcowym był efektem wyczerpania

kwasu syryngowego.

dihydroksybenzoesowy o stężeniu 3,0 mg/dm³ dodany do hodowli sinic praktycznie nie wywołuje inhibicji ich wzrostu. Jeśli chodzi

LR wydzielanej przez kulturę cyjanobakterii wzrastaj ci tego kwasu, to ich stężenia są zbliżone do oznaczonych w hodowlach kontrolnych

dihydroksybenzen dodany do hodowli sinic w stęż wywołuje inhibicję ich wzrostu o 19%. Ilość MCYST wydzielanej przez kulturę cyjanobakterii wzrastające w obecności badanego

zku zmniejszyła się o 11% w stosunku do ilości oznaczonych w hodowlach kontrolnych.

1. Zmiany liczby komórek sinic w badanych kulturach

0 1 2 3 4 7 9 11 14 16

czas inkubacji [doba]

1,2-dihydroksybenzen k.syryngowy kwas 3,4-dihydroksybenzoesowy kwas elagowy (+)-katechina

32,8 µg/ml, co stanowiło wzrost o odpowiednio 49,1% i o 18,7%

wywołała tur sinic o około 40% w stosunku do hodowli tkowo malała, a następnie podobnie jak to miało katechina reaguje z toksyną ci kwasu syryngowego

ci wzrostu tkowych fazach w zawiesinie enia wykazywany przez hodowlę ci toksyny spowodowany był ązkiem, owym był efektem wyczerpania dodany do śli chodzi cyjanobakterii wzrastające one do oznaczonych dihydroksybenzen dodany do hodowli sinic w stężeniu MCYST-LR

ci badanego ci oznaczonych