Mirella Fuhrmann, Jakub Karwatka i Aleksander Skiba, studenci V roku kierunku Inżynieria Środowiska na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki, reprezentują Politechnikę Śląską w prestiżowym, międzynarodowym projekcie AEC Global Teamwork zorganizowanym przez Uniwersytet Stanforda w Kalifornii.

Mirella Fuhrmann, Jakub Karwatka i Aleksander Skiba znaleźli się wśród 30 studentów z całego świata, którzy zakwalifikowali się do AEC Global Teamwork. Projekt skupia studentów, wykładowców i praktyków branżowych z pięciu dyscyplin – architektury, budownictwa, zarządzania budową, zarządzania finansami oraz inżynierii środowiska (MEP – Mechanical Electrical Plumbing). Studenci pełnią rolę MEP Engineer i zajmują się instalacjami HVAC, czyli ogrzewaniem, wentylacją oraz klimatyzacją, a także systemami z odnawialnymi źródłami energii, warunkami środowiskowymi i systemami wodnymi.

Zadaniem uczestników, podzielonych na grupy, jest stworzenie innowacyjnego projektu budynku edukacyjnego z możliwym zastosowaniem jak najszerzej pojętych nowych technologii, z dużym naciskiem na dbałość o jakość środowiska wewnętrznego i zewnętrznego.

– Studenci specjalności Ogrzewnictwo, Wentylacja, Klimatyzacja i Ochrona Powietrza od czterech lat regularnie kwalifikują się do tego programu – wyjaśniają dr hab. inż. Jan Kaczmarczyk, prof. PŚ oraz dr hab. inż. Joanna Ferdyn-Grygierek, prof. PŚ, koordynatorzy projektu AEC Global Teamwork na Politechnice Śląskiej. – Wynika to z ich wysokiej motywacji oraz wcześniejszego udziału w projektach PBL na Uczelni. Kwalifikacja ma miejsce podczas bezpośrednich rozmów z dr Renate Fruchter, która jest dyrektorką Laboratorium PBL i koordynatorką programu. Fakt, że studenci są dobrze przygotowani merytorycznie do rozwiązywania zadań, czyli projektowania systemów HVAC i proponowania innowacyjnych rozwiązań w tym zakresie, pozwala im osiągać bardzo dobre wyniki. W czasie edukacji na Uczelni otrzymują wiedzę i umiejętności w zakresie praktycznego wykorzystywania najnowszych narzędzi do projektowania: w tym technik BIM, na przykład programu Revit, modelowania i symulacji cieplnych budynków, np. EnergyPlus, IDA ICE, ESP-r. Poza tym, część zajęć jest prowadzona w języku angielskim, dzięki czemu studenci zapoznają się z branżowym słownictwem technicznym.

Na wypadek blackoutu
31. edycja projektu rozpoczęła się w styczniu tego roku, a zakończy się w maju. Studenci Politechniki Śląskiej trafili do różnych grup. Każda z nich ma przydzieloną inną lokalizację, w której znajdzie się projektowany budynek. To miejsca o zupełnie różnych warunkach klimatycznych, zagrożeniach naturalnych oraz przepisach.

Mirella Fuhrmann trafiła do grupy Ridge, która ma za zadanie zaprojektowanie nowoczesnego budynku wydziału Uniwersytetu w Nevadzie w miejscowości Reno. Panuje tam surowy klimat oraz istnieje wysoki kąt wzniesienia.

– To znacznie utrudnia projektowanie tak innowacyjnej konstrukcji każdemu z nas – mówi Mirella Fuhrmann. – Latem temperatury sięgają tam nawet 40 stopni Celsjusza, a zimą panują mrozy i pojawiają się ogromne opady śniegu. W Reno występuje bardzo niski procent wilgotności powietrza. Musimy sprostać tym wymaganiom oraz stworzyć miejsce innowacyjne technologicznie. W związku z tym chcemy uruchomić laboratorium prefabrykacji, w którym studenci będą sami mogli wykonać materiały, które następnie będą użyte do tworzenia innych budynków. I w tym momencie muszę sprostać wyzwaniu, jakim jest skonstruowanie wentylacji przemysłowej wraz z zastosowaniem odciągów miejscowych oraz stacji filtrującej, a w dalszej części budynku systemu wentylacji i klimatyzacji, który pozwoli na ogrzewanie, chłodzenie oraz nawilżanie powietrza przez cały rok. Ma to zapewnić jak najwyższy komfort przyszłym użytkownikom. Jako MEP inżynier muszę również zaproponować jak najlepsze źródło energii, które przede wszystkim pokryje zapotrzebowanie energetyczne urządzeń w laboratorium prefabrykacji. Chcemy skorzystać z możliwości, jakie daje nam powietrzna pompa ciepła oraz panele fotowoltaiczne z udoskonaloną technologią, czyli kombinacją systemu podgrzewania oraz z zastosowaniem tak zwanych solar trucków, które powodują poruszanie się paneli względem promieniowania, wraz z możliwością zrzucania z nich śniegu w czasie zimy.

Aleksander Skiba trafił do teamu Central. Projektowany budynek ma stanowić część kampusu Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Tamtejszy klimat charakteryzują: gorące lato z upałami do nawet 45 stopni Celsjusza, bardzo duże nasłonecznienie, częste susze z powodu deficytu opadów, zanieczyszczenie powietrza związane z transportem i okresowo z pożarami lasów w okolicy.

– Zanieczyszczenia dodatkowo są potęgowane przez Santa Ana Winds, czyli silne, pustynne wiatry niosące pyły – opowiada Aleksander Skiba. – Budynek ma być zaprojektowany tak, by przetrwał jak najdłużej. Dlatego staramy się również przeanalizować, jak zmieni się klimat podczas następnych stu lat. Możemy spodziewać się gwałtownych burz z mocnymi ulewami, które mogą powodować podtopienia, większego zanieczyszczenia spowodowanego dymem oraz dłuższych okresów z ekstremalnie wysoką temperaturą. Aby zapewnić naszemu budynkowi efektywność, również w przyszłości, dużo czasu poświęciliśmy na sprawdzenie, w jakim kierunku zmierza Kalifornia – dotychczas najbardziej rozwinięty region pod względem zielonych technologii – oraz jak mają zmienić się przepisy dotyczące energooszczędności i odnawialnych źródeł energii. W efekcie dowiedzieliśmy się, że Kalifornia do 2045 roku ma być neutralna węglowo.

Grupa Jakuba Karwatki to Island, a budynek będzie się mieścił w Puerto Rico w San Juan. Klimat tego rejonu jest wyjątkowo trudny – wysokie temperatury, wysoka wilgotność powietrza oraz klęski żywiołowe takie jak huragany, trzęsienia ziemi.

– Są to utrudnienia, które powodują, że musimy stworzyć budynek tak, aby był odporny na działania tych czynników – tłumaczy Jakub Karwatka. – Przykładowo, duża wilgotność powietrza stanowi problem możliwości powstawania pleśni w budynku, w przypadku źle zaprojektowanej instalacji wentylacji i klimatyzacji. Przeprowadziliśmy ankietę, z której wynikało, że studenci w Puerto Rico pomimo wysokich temperatur są sceptycznie nastawieni do systemu klimatyzacji, przez co stworzyliśmy system wentylacji hybrydowej. To połączenie wentylacji mechanicznej i naturalnej, w zależności od warunków zewnętrznych w budynku. Ze względu na przypadki klęsk żywiołowych, występują w tym rejonie blackouty, czyli przerwy w dostawie prądu. Dlatego, korzystając ze źródeł odnawialnych i magazynów energii elektrycznej, przystosowujemy budynek również do pełnienia funkcji schronienia, w którym pomimo braku prądu i wody w sieci wodociągowej, postaramy się te media zapewnić. Ponadto woda będzie gromadzona w zbiornikach wodnych – podziemnych, by mogła być wykorzystywana w czasie sytuacji kryzysowej.

Gogle VR przenoszą do projektu
Studenci podkreślają, że projekt opiera się w 99% na pomysłach uczestników. To ciągłe szukanie nowych rozwiązań dla realnych problemów w budownictwie. To ich wielka przygoda ale jeszcze większa szansa oraz wyzwania, których nawet nie zakładali rozpoczynając studia na Politechnice Śląskiej.

Dzięki obecności w programie, studenci mają kontakt z mentorami, czyli osobami reprezentującymi m.in. duże firmy realizujące projekty na szeroką skalę. Co więcej, oni także uczestniczyli w poprzednich edycjach AEC Global Teamwork. To świadczy o prestiżu całego projektu i perspektywie ciekawego zatrudnienia.

– To nas dodatkowo motywuje do pracy – mówi Aleksander Skiba. – Mentorzy, paradoksalnie, są wolontariuszami, którym nikt nie płaci za spędzony z nami czas. Bardzo zależy im na wykształceniu nowego pokolenia dobrych inżynierów, którzy w przyszłości będą pchać branżę budowlaną do przodu. Sami zresztą twierdzą, że lubią uczestniczyć w projekcie, gdyż czasami to oni uczą się od studentów.

Słowo klucz w projekcie to praca zespołowa. Międzynarodowa forma pracy zespołowej. W danej grupie nie ma lidera. Każdy ma swoje zadanie, dlatego liczy się sumienność i odpowiedzialność.

– Dzięki formie kształcenia PBL, studenci zdobywają praktyczne umiejętności współpracy międzybranżowej, poznają problemy i specyfikę pracy w innych specjalnościach – tłumaczą prof. Jan Kaczmarczyk oraz prof. Joanna Ferdyn-Grygierek. – W przypadku projektowania i wznoszenia budynków – architektura, budownictwo i branża instalacyjna to trzy podstawowe branże, które muszą ze sobą współpracować. Dla studentów udział w projekcie PBL, koordynowanym przez tak prestiżowy ośrodek jak Uniwersytet Stanforda, jest niewątpliwie dużym atutem i podnosi ich konkurencyjność na rynku pracy.

Trójka uczestników AEC Global Teamwork podkreśla, że może w nim korzystać z najnowszych programów, ale także przenosić się do świata projektu przy pomocy gogli VR.

– Dzięki nim możemy wejść do budynku w fazie projektu z całą drużyną, by dostrzec błędy, braki… W takich momentach rodzą się kolejne, nowe pomysły – tłumaczy Mirella Fuhrmann.
– Nie zawsze wizualizacja lub rzut odzwierciedla w tak dużym stopniu to co projektujemy, jak wejście do budynku w wirtualny sposób – opowiada Jakub Karwatka. – Kolejnym aspektem jest możliwość spotkania z członkami zespołu, którzy pochodzą z różnych rejonów świata. Przykładowo, przy użyciu gogli VR możemy zorganizować spotkanie w sali konferencyjnej, gdy wszyscy siedzimy przy stole. Takie rozwiązanie daje możliwość poczucia większej interakcji.

Uniwersytet Stanforda nasi studenci odwiedzili w styczniu. Przebywali tam przez parę dni, w trakcie inauguracji projektu. Na dłuższy czas do Stanów Zjednoczonych wylecą ponownie w maju, by podsumować projekt oraz pięć miesięcy ciężkiej ale i twórczej, rozwijającej pracy.

tekst: Martin Huć
zdjęcie: Tomasz Stokłosa, archiwum prywatne

Tekst pochodzi z Biuletynu 4 (364) 2024