X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Содержание

Проблемы ресурсо- и энергосбережения в архитектурно-строительном комплексе Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Каримов Альберт Миниханович

Приведены некоторые положения «Манифеста», принятого на XXIII Всемирном конгрессе Международного союза архитекторов, определяющего пути развития архитектурно-строительного комплекса в XXI веке, а также предложения ученых РААСН по сокращению потребления тепловой энергии в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Текст научной работы на тему «Проблемы ресурсо- и энергосбережения в архитектурно-строительном комплексе»

ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ

Аннотация. Приведены некоторые положения «Манифеста», принятого на XXIII Всемирном конгрессе Международного союза архитекторов, определяющего пути развития архитектурно-строительного комплекса в XXI веке, а также предложения ученых РААСН по сокращению потребления тепловой энергии в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Ключевые слова: энергосбережение, ресурсосбережение, биосферно-

Проблемы ресурсо- и энергосбережения и формирование биосферно-совместимой среды жизнедеятельности являются приоритетными направлениями в научной деятельности Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН).

Учитывая решение Общего собрания РААСН в 2010 г. о создании научно-творческого центра РААСН в СибАДИ, эти темы также должны найти свое развитие и адаптацию к региональным условиям во взаимосвязанном комплексе научноисследовательских работ ученых СибАДИ.

Формируя тематику научных исследований, необходимо ориентироваться на создание местной школы ресурсо- и энергоминимизации, которая, в том числе, должна учитывать и исторический опыт в области архитектуры и строительства. Показательно, что д.т.н., профессор

О.В.Сергейчук (г. Киев) в своем докладе на научной конференции «Ресурсо- и энергосбережение в архитектурно-строительном комплексе» вспомнил о таких традиционных материалах и архитектурно-планировочных приемах как саман, камышит, чердак (как аккумулятор микроклимата), сени и даже ставни, как средство солнцезащиты и безопасности. Кстати, все торговые ряды на Любинском проспекте были окружены подземной галереей, которая использовалась как складское помещение и в то же время создавала необходимый микроклимат и защиту фундаментов от промерзания.

Наряду с техническими аспектами, проблему ресурсо- и энергоминимизации в архитектурно-строительном комплексе, по предложению первого вице-президента РААСН В.А. Ильичева, необходимо рассматривать в контексте преобразования города в биосферно-совместимый и развивающий человека, а также с учетом изменения социальноэкономической парадигмы развития общества, реализации принципа непрерывной устойчиво-

сти, решения экономических проблем и принятия необходимой законодательной базы.

В современной науке, связанной с оптимизацией развития крупных мегаполисов, невозможно добиться необходимого синергетического эффекта, если не реализовать межотраслевой подход, который связан с созданием т.н. «Института города», что предполагает единую взаимосвязанную программу деятельности кафедр СибАДИ.

Методологической основой взаимосвязанной и дополняющей друг друга научной деятельности кафедр (объединенной единой целью: создание биосферно-совместимой среды жизнедеятельности на принципах ресурсо- и энергоминимизации и обеспечения непрерывной устойчивости) может служить научная работа д.т.н., профессора В.А. Ильичева, предложившего создать «матрицу и конституцию» города, в которых формируются предложения, как обеспечить необходимые социальные стандарты, надежность инфраструктуры, сохранить и развить традиции этноса.

Автором этого фундаментального исследования определены функции города, удовлетворяющие рациональные потребности человека: жизнеобеспечение, развлечение и отдых, власть, милосердие, знание, творчество, связь с природой.

Одна из главных идей академика В.А. Ильичева — это превращение патологии в ресурс развития градостроительства, жилищнокоммунального комплекса и строительства; в развитии этого тезиса учеными РААСН разработаны следующие предложения:

1. Действующая установка (г. Черниголов-ка) по применению огневого метода для преобразования ТБО в газообразные продукты, кардинально отличающиеся от мусоросжигательных заводов.

При этом достигаются следующие преимущества:

1.1. очищенные территории используются для городских целей;

1.2. полученный газ используется для выработки энергии или в виде добавки в топливо ТЭЦ;

1.3. обеззараженная обожженная земля используется как строительный материал для дорог.

2. Подача канализационных стоков не на поля фильтрации, а в специальные емкости для органической переработки стоков при этом получается твердый остаток, обрабатываемый огневым методом и вода очищается до уровня природных поверхностных вод.

3. Использование водоугольного топлива (водоугольное топливо было изобретено в СССР, однако сегодня широко используется не в России, а в Китае, который в большом объеме экспортирует его в Японию, т.к. применение водоугольного топлива в три раза дешевле мазута).

4. Производство шлакопортландцементов и заполнителей на основе шлаков, который добавляется в цементный клинкер.

5. Создание мобильных энергетических установок для огневой переработки отходов при рубке леса.

6. Адаптация в условиях региона идеи «Фактора четыре» (изложенные в докладе

Э. Вайцзеккера и Э. Ловинса «Римскому клубу», когда при половине затрат, достигается двойная выгода).

7. Разработка исследований по использованию крупнотоннажных техногенных отходов черной и цветной металлургии в качестве сырья для производства бетонов.

8. Внедрение инновационных технологий для повторного использования воды, очистка природных и сточных вод с применением шунгита.

9. Восстановление трубопроводов бестраншейными методами, очистка труб от отложений, нанесение песчано-цементных покрытий.

10. Внедрение открытия швейцарского ученого Михаэля Грэтиэля по применению вместо традиционных кремниевых батарей фотоэлементов на основе красителей, при помощи которых используется солнечная энергия (за свое изобретение ученый был удостоен премии тысячелетия).

11. Создание концепции «умного дома» (например, в современном автомобиле Мерседес используется 32 датчика, регулирующих микроклимат для каждого пассажира).

12. Введение на уровне законодательства паспортов эксплуатационных качеств объектов строительства (в Германии каждое здание

имеет свой энергетический паспорт, а каждое помещение дифференцированный микроклиматический режим).

13. Изучение опыта Белгородского государственного технического университета по внедрению нанотехнологий в строительном комплексе (наномодифицированные бетоны, нанодисперсные наполнители, нанокомпозит-ная арматура и т.п.).

Учеными РААСН разработаны предложения как, сократить потребление тепловой энергии в жилищно-коммунальном хозяйстве с 45 % до 8%. а в целом, если использовать на практике научные исследования академии, можно каждый шестой дом возводить бесплатно. Поэтому, по примеру других регионов, необходимо заключить соглашение о сотрудничестве между Правительством Омской области и РААСН.

О том, что политика, идеология и социально-экономическая структура общества непосредственно связаны с решением проблем энерго- и ресурсосбережения можно убедиться по некоторым положениям «Манифеста», принятого на XXIII Всемирном конгрессе Международного Союза архитекторов, состоявшегося в 2008 г. в Турине.

Вот некоторые положения этого документа, определяющего пути развития архитектурно-строительного комплекса в XXI веке:

1. Необходима новая модель экономического развития Планеты, отрицающая идеологию консъюмеристского общества потребления. Более того, необходимо «революциониро-вать мышление и, отрицая принципы либерально-рыночной экономики, вернуться к первичным ценностям человека».

2. Остановить неконтролируемое развитие мегагородов, основная идея которых получение сверхприбыли для олигархических структур (по мнению ученых, чтобы удовлетворить потребность олигархических структур в ресурсах, необходимо три планеты, подобные Земле).

3. Необходимо остановить производство энергии из не восполняемых природных ресурсов (нефть, газ, уголь и т.п.). Будущее за восполняемыми видами энергии: ветроэнергетика, солнечная энергетика, гелий, использование биомассы, геотермальные источники, тепловые насосы и т.п.

4. Следует контролировать потребление ресурсов странами «золотого миллиарда», т.к. энергопотребление 295 млн. американского населения адекватно энергопотреблению 22 млрд. человеческих существ, а небоскреб в Чикаго (Сирс Билдинг) потребляет столько же энергии, сколько город со 150 тыс. населением.

5. Не следовать теории «больших масштабов», которая является самой возмутительной слабостью архитектуры, поэтому будущее не за вертикальным городом, а за горизонтальным.

Омское представительство РАСН совместно с учеными СибАДИ предлагают реализовать программу по ресурсо- и энергоминимизации, последовательно и взаимосвязано решая следующие задачи:

1. Решение градостроительных аспектов проблемы.

2. Выбор типологии жилых и общественных зданий, ориентированных на конкретного потребителя;

3. Оптимальные планировочные и конструктивные элементы зданий на основе идеологии «умного дома»;

4. Производство местных строительных материалов (по исследованиям ученых, российский стройкомплекс не конкурентоспособен, в виду огромной энергоемкости, например, на производство деревянных конструкций идет в 3-5 раз меньше энергоресурсов, чем на производство кирпича, стали, железобетона);

5. Изменение планировочных параметров здания в связи с внедрением горизонтальной разводки, а также решение организационных и технических вопросов по установке счетчиков учета;

6. Выбор оптимальных источников энергообеспечения, включая альтернативные и локальные;

7. Принятие необходимого Закона Омской области о ресурсо- и энергосбережении.

В обращении РААСН к научной общественности были поставлены следующие задачи, непосредственно связанные с решением проблем ресурсо- и энергосбережения:

«Мы должны создать и вырастить профессиональную элиту на базе предпринимателей, исследователей и разработчиков, преподавателей и студентов. Инновационная экономика, решение проблем ресурсо- и энергоминимизации — это новая система мышления людей с высоким уровнем образования, активной гражданской позицией и развитым чувством ответственности».

Problems of resource and energy saving in the architectural and construction sector

Are some of the Manifesto, adopted at the XXIII World Congress of International Union of Architects, which determines the development of architectural-construction complex in the XXI century, as well as suggestions of scientists RAASN to reduce heat energy consumption in construction and housing and communal services.

Каримов Альберт Мини-ханович — канд. архитектуры, профессор кафедры «Архитектура и градостроительство» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований — архитектура и градостроительство, ресурсо- и энергосбережение, нанотехнологии в строительстве, охрана историко-

культурного наследия. Имеет более 15 публикаций. e-mail: karimovalbert-omsk@rambler.ru

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

natural history mini

СУТЬ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЙ. ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ЗДАНИЯ В КОНТЕКСТЕ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОЙ ЭКОЛОГИИ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

С появлением городских территорий Главной задачей человечества было создание качественной среды своего обитания. Поэтому города должны высоким, экологически обоснованным качеством жизни. Но не стоит забывать, что любые сооружения прежде всего являются чужеродным элементом, поэтому степень их уязвимости от природных воздействий весьма высокая. Отношения «город — природная среда» характеризуются сложным набором связей, проявляющихся во взаиморазрушающих процессах, значительно снижающих надежность существования самого города, а также природной среды.

Также особым вопросом являются топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) так необходимые для жизни современного общества. Учитывая небольшое количество запасов ТЭР, при огромном объеме его потребления, большой проблемой является возможность возникновения их дефицита.

Именно поэтому экологизация городской среды является в настоящее время значительной потребностью человечества. В структуре общей экологической проблемы энергетические аспекты проектно-строительной и эксплуатационной деятельности являются одним из важнейших факторов, определяющих направление развития современной архитектуры и строительства. Улучшение энергоэффективности зданий рассматривается как одно из решений проблем рационального использования ресурсов, снижения энергопотребления и, в конечном счете, сохранения окружающей среды.

Строительная экология разрабатывает вопросы появления экологичных зданий и инженерных сооружений, способных создавать здоровую и красивую внутреннюю и внешнюю архитектурную среду. Одним из актуальных направлений экологизации городов стало создание энергоэффективных зданий.

Энергоэффективные давно появились в отечественной и зарубежной строительной

практике. На протяжении всего времени их реализации интерес к таким зданиям не только не падает, но и увеличивается, ведь проблема обеспечения энергетической эффективности является сейчас наиболее актуальной.

Термин «энергоэффективность» введён СНиП 23-02-03 «Тепловая защита зданий», сменивший СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника». Нормы данного СНиПа рассматривают введение нового показателя энергоэффективности зданий, а именно удельную потребность в тепловой энергии на отопление, а также вводят классы энергоэффективности зданий, показатели энергоэффективности и их правила оценки как при проектировании и строительстве, так и при эксплуатации.

СНиП, СП и другие нормативно-правовые акты утвердили нормативные требования к зданиям по теплопроводности, в их основе нормируется удельная потребность в тепловой энергии на отопление, охлаждение и вентиляцию здания. Объекты, удовлетворяющие данным нормам и требованиям, принято называть энергоэффективными.

Со временем понятие «энергоэффективное здание» включило в себя ряд новых требований. Сейчас сходятся во мнении, что энергоэффективность – максимально продуктивное использование не только тепловой энергии, но и других видов энергии и энергетических ресурсов.

Наиболее развернуто можно сказать, что энергоэффективное здание — совокупность архитектурных и инженерных решений, лучшим образом отвечающих целям уменьшения расходования энергии на обеспечение микроклимата в помещениях здания, то есть результат выбора определенными научными методами совокупности технических решений, лучшим образом отвечающих поставленной цели.

Энергоэффективные здания появились после мирового энергетического кризиса 70-х годов XX в. Это направление архитектуры сформировалось после критики специалистов Международной энергетической конференции (МИРЭК), говоривших о недостаточном использовании тепловой эффективности при огромных возможностях экономии ресурсов. В этот период была высказана идея экономии ресурсов: энергоресурсы должны использоваться эффективнее путем применения жестких мер, осуществимых технически, обоснованных экономически, а также приемлимых с экологической и социальной сторон проблемы.Учёные и политики во всем мире признали связь между экономическими, экологическими, техническими и социальными мерами по достижению обозначенных принципов. С этого момента началась всемирная научно-исследовательская работа по повышению энергоэффективности как строительных объектов, так и организации и технологии строительного производства.

Первые энергоэффективные здания являлись демонстрационными, пилотными проектами, объединяющими архитектурно-планировочные и инженерные решения, направленные на достижение одной цели – экономии энергетических ресурсов на их отопление, вентиляцию и поддержание комфортного микроклимата.

Рисунок 1 Первое энергоэффективное здание в мире

ервое зарубежное энергоэффективное здание было построено в США в штате Нью-Хэмпшир в 1972 году . Это административное здание площадью 15600 кв.м.

Энергоэффективность этого здания была обусловлена следующими факторами: минимальная площадь поверхности здания (куб); небольшая площадь остекления (10%); светлая крыша (низкий коэффициент поглощения солнечной радиации); неостеклённая северная сторона; вертикальные и горизонтальные солнцезащитные устройства для окон.

Затраты на электроэнергию для вентиляции здания компенсируются уменьшением объема потребления наружного воздуха. Это достигается грамотной планировкой и оптимизацией распределения воздуха, а также заменой внешнего воздуха на очищенный рециркуляционный. Затраты на электроэнергию для вентиляции здания компенсируются уменьшением объема потребления от наружного воздуха. Это достигается грамотной компоновкой и оптимизацией распределения воздуха, а также заменой внешнего воздуха. Рекуператоры тепла позволяют снизить на 60-75% расходы на энергию для охлаждения и обогрева приточного воздуха. Система управления искусственным освещением, которая регулирует интенсивность света, на изменение уровня естественного света, позволяет экономить электроэнергию.

Первый проект энергоэффективного здания в России — демонстрационное многоэтажное жилое здание, построенное в 2002 году в МКР Никулино-2 в Москве.

Основная задача проекта заключалась в создании и последующей реализации новейших технологий и оборудования, вдвое снижающих энергозатраты.

Рис. 2 Первое энергоэффективное здание в России

нергоэффективные мероприятия при проектировании жилого дома:

— теплонасосная установка для горячего водоснабжения, использующая тепло грунта и утилизацию тепла удаляемого вентиляционною воздуха;

— система вентиляции с механической вытяжкой и естественным притоком через авторегулируемые воздухозаборные устройства в оконных переплетах, обеспечивающая нормативный воздухообмен при установке герметичных окон;

— утилизация теплоты удаляемого вентиляционного воздуха;

— двухтрубная горизонтальная поквартирная система отопления;

— наружные ограждающие конструкции с повышенной теплозащитой.

Необходимо отметить, что первые успешные пилотные проекты энергоэффективных зданий были успешно реализованы в основном, в странах с холодным климатом, где вопрос отопления зданий, сохранения накопленного тепла стоит остро в течение длительного отапливаемого периода.

Рис. 3 Основные пути экономии энергии

лавный принцип при создании энергоэффективного здания — это использование любых возможностей для сохранения ресурсов и применение альтернативных источников энергии.

В данный момент разработано множество конструктивных и инженерных решений, позволяющих понижать уровень энергопотребления. Основное решение проблемы экономии энергии являются повышение тепловой эффективности строительных конструкций, архитектурно-планировочных решений, инженерных систем, использование нетрадиционных видов энергии.

В частности за счет выбора формы здания, расположения и площади заполнения световых проемов, регулирования фильтрационных потоков можно оптимизировать тепловой баланс здания. При решении энергоэффективности в формировании обитаемой среды придерживаются двух подходов – техноцентрического и экологического.

При техноцентрическом (традиционный) подходе проектирования, здание рассматривается как замкнутая система, выбирается путь усиления изоляционных свойств ограждений, а именно используютя инженерно-технические средства повышения энергоэффективности здания.

Экологический подход связывает в систему внешнюю среду и объект. Главной задачей становится эффективная организация обменных процессов внутри объема с внешней средой.

В проектировании энергоэффективных объектов финансовые и общеэкономические факторы, при нарастающей остроте энергетических проблем, предопределили вектор предпринимаемых действий.

Помимо экономии энергии, прогнозы дефицита основных ресурсов энергии продиктовали еще и привлечение возобновляемых источников. В энергоэффективных зданиях природно-климатические факторы эффективно используются в полном объеме для дополнительного энергообеспечения.

Кроме этого, энергоэффективные здания — биопозитивны. Означает, что соседствуя с окружающей средой способны не разрушать и не загрязнять ее. Сюда же включаются и экономия ресурсов и неиспользование необратимых. Биопозитивность исключает экологический и энергетический дисбаланс.

Энергоэффективные здания – один из множества путей в концепций экологизации архитектуры. Тема энергоэффективности не теряет своей актуальности, с расширением объема строительства новых зданий она приобретает новые рамки и ставит цели для следующих научных исследований. С увеличением опыта проектирования энергоэффективных зданий развивается методология научного познания процессов и их жизненного цикла.

1. Тетиор А.Н. Архитектурно-строительная экология — новая наука // Архитектура и строительство Москвы. 2010.

2. Бартошевская В.В., Иванченко В.Т., Мирсоянов В.Н. «Архитектурная и градостроительная экология»: Учебное пособие. Краснодар: Изд-во ГО УВПО

3. Смирнова, С. Н. Энергоэффективные здания в контексте архитектурно-строительной экологии 2008

4. Смирнова, С. Н. Влияние формы и ориентации здания на энергоэффективность. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2007.

5. Габриель И., Ладенер Х. Реконструкция зданий по стандартам энергоэффективного дома / пер. с нем. СПб.: БХВ-Пе-тербург, 2011.

Энергоэффективность и устойчивая архитектура как векторы развития

Творчество современных архитекторов и градостроителей, инженеров и технологов, работающих в различных сферах проектно-строительной деятельности, создания и производства новых материалов, конструкций и технологий, неразрывно связано с общими тенденциями социально-экономического развития. Все больше проектов и построек, именуемых устойчивыми, зелеными, экоустойчивыми, экологичными, энергоэффективными и другими подобными по сути терминами. Их появление определяется парадигмой устойчивого развития.

Об определениях

Принятие мировым сообществом концепции устойчивого развития (Термин «устойчивое развитие» понимается как аналог sustainability, die Nachtigkeit) определило стремление человечества обратиться к поиску возможностей воплощения его принципов в самых разных сферах деятельности. Архитектуру целых исторических эпох именуют одним словом, связывая с ним определенное содержание. Сами же имена архитектурных эпох, стилей и направлений весьма условны.

Парадоксально звучащее сегодня словосочетание «устойчивая архитектура» (пока человечество не знало «неустойчивой» архитектуры) – это скорее ориентир проектного процесса, нежели собственно архитектура, ее возможное временное или стилевое наименование. Это не тенденция и не направление в архитектуре, а именно вектор развития, система принципов, проектная парадигма. Следуя стратегии межотраслевого развития, устойчивая архитектура призвана обеспечивать потребности ныне живущих поколений людей на высоком качественном уровне, не лишая будущие поколения таких же возможностей. Вместе с тем, формирование будущего невозможно без учета имеющихся многочисленных научных и проектных разработок своего рода прошлого устойчивой архитектуры, истории всей архитектуры, учета опыта традиционного народного зодчества.

На симпозиуме, посвященном устойчивой архитектуре, состоявшемся в 2011 году, мною было предложено определение: «Устойчивая архитектура (sustainable architecture) – архитектура, имеющая программой непротиворечивое единство эстетических позиций автора и времени и социально-экономических, инженерно-технологических и природно-экологических требований, базирующихся на принципах устойчивого развития, полнота воплощения которых определяется принятыми в мировой практике и практике страны требованиями рейтинговых систем оценки устойчивости среды обитания» [1].

Тенденции учета современных требований, применения тех или иных принципов и методов проектирования и строительства, технологий и инженерных систем сегодня проявляются в разных названиях архитектуры: устойчивая, низкозатратная, энергоэффективная, изумрудная, экологически дружественная, зеленая.

Проектирование зеленых зданий и зеленое строительство на принципах устойчивого развития все больше ориентированы на аналитические предпроектные процедуры и поиск архитектурного решения в содружестве с инженерами – специалистами в самых разных областях.

Наиболее общим, охватывающим наибольшее число сторон, характеризующих архитектуру, в которой реализованы принципы устойчивого развития, представляется термин «устойчивая архитектура».

Поиски нового в архитектуре ведутся на фоне глобальных структурных процессов в культуре, вызванных приходом информационной эпохи, становлением постиндустриального общества, общепланетарными природно-климатическими изменениями. При всем многообразии форм современной архитектуры принципы устойчивого развития определяют сущностный характер построек.

Вселенским вызовом человечеству стали климатические аномалии на планете. В глобальный доклад ООН 2011 года «Города и изменение климата: направления стратегии» включен тезис о том, что «при дальнейшей урбанизации понимание воздействий изменений климата на городскую среду будет приобретать все большее значение».

Роль технологий в создании устойчивой архитектуры огромна. Эти технологии получили название зеленых и определяются как «экономически безопасные инновационные технологии, позволяющие сократить ресурсопотребление и негативное воздействие на окружающую среду при сохранении их экономической эффективности» [2].

Приведем еще одно определение, связывающее характеристику технологий с устойчивым развитием: «Зеленые технологии – инновации, в основе которых лежат принципы устойчивого развития и повторного использования ресурсов» [3].

Как производное от применения зеленых технологий определяется и зеленое строительство. «Зеленое строительство – отрасль, включающая в себя строительство и эксплуатацию зданий с минимальным воздействием на окружающую среду. Основной задачей зеленого строительства является снижение уровня потребления ресурсов (энергетических и материальных) на протяжении всего жизненного цикла здания: от выбора участка до проектирования, строительных работ, эксплуатации и сноса» [4]. Существуют и другие определения зеленого строительства и зеленых зданий, однако они близки по сути [5].

Анализ практики зеленого строительства и устойчивой архитектуры дает основание выделить две основные черты устойчивой архитектуры: экологичность и использование высоких технологий. Поэтому и может быть предложено новое, более краткое определение устойчивой архитектуры: «Устойчивая (зеленая) архитектура – экологически ориентированная архитектура высоких технологий». При этом экологическая составляющая учитывает общую экологию и экологию культуры.

В практическом смысле критериями соответствия объектов требованиям устойчивости стали рейтинговые системы оценки. Наибольшее распространение получают три международные рейтинговые системы: американская LEED, британская BREEАM и немецкая DGNB.

В нашей стране в 2010-е годы разрабатываются нормативные документы и рейтинговые системы оценки устойчивости зданий и сооружений. Сегодня набор российских зеленых стандартов включает следующие документы:

ГОСТ Р 54964–2012 «Оценка соответствия. Экологические требования к объектам недвижимости».
СТО НОСТРОЙ 2.35–4–2011 «Зеленое строительство . Здания жилые и общественные. Рейтинговая система оценки устойчивости среды обитания».
СТО НОСТРОЙ 2.35.68–2012 «Зеленое строительство. Здания жилые и общественные. Учет региональных особенностей в рейтинговой системе оценки устойчивости среды обитания».
Система добровольной сертификации объектов недвижимости «Зеленые стандарты» http://www.greenstand.ru/watch/sistema.html.
Система добровольной сертификации «Рейтинговая система оценки экоустойчивой среды обитания САР-СПЗС». Экологический стандарт для оценки малоэтажной недвижимости и индивидуальных жилых домов http://rsabc.ru/ru/o-sovete/klassifikatsiya/.
Российская гильдия управляющих и девелоперов Green Zoom http://www.greenzoom.ru/#about.

В связи с этим возникает необходимость координации подходов в разрабатываемых документах и возможностей их применения.

Вместе с тем наряду с названными подходами к инженерным, технологическим разработкам и оценке успешности этой деятельности рейтинговыми системами все большее значение приобретает воплощение процессов устойчивого развития в архитектурной форме. Именно она, интегрируя усилия архитектора и инженера, формирует облик среды жизнедеятельности.

Под архитектурной формой понимается структурно и функционально организованная, символически значимая, ориентированная на эстетическое и повседневное (бытовое) восприятие материальная субстанция.

Что же определяет архитектурную форму как интегратор проявления и воплощения принципов устойчивого развития? Обозначим сферы рождения устойчивой архитектуры:

научные исследования;
экспериментальное проектирование;
нормативное сопровождение – регулирование;
образовательная деятельность;
проектирование и строительство;
мониторинг жизненного цикла.

Именно в многообразии этих областей деятельности различных специалистов и этапов реализации замыслов и осуществляется процесс рождения и бытия устойчивой архитектуры. Каждая из сфер обладает своей методологией деятельности и методами решения задач создания устойчивой архитектуры. Отметим, что приведенная последовательность сфер условна.

На данном этапе развития устойчивой архитектуры уровни решения задач внутри сфер в нашей стране различны и несинхронны. Это характеризует состояние процессов в целом и определяет стратегические подходы. В основе – два подхода, которые выделяют архитекторы и инженеры: например, два подхода к развитию экоустойчивой архитектуры: «Первый подход – активное включение в архитектуру всех новейших технологических разработок по энергоэффективности, умному управлению зданием, использованию новейших материалов. Второй подход заключается в применении объемно-пространственных, архитектурных методов, влияющих на энергопотребление и ресурсосбережение, а также в максимальном использовании естественных, а не механических способов работы инженерных систем» [6, с. 45].

Фактически, как показывают тенденции развития устойчивой архитектуры, происходит соединение этих двух подходов. Вероятно, синтез и определит их будущее.

Принципы формирования

Исходя из опыта и тенденций создания устойчивых архитектурных решений, можно предложить следующие принципы формирования устойчивой архитектуры, применение которых может быть рассмотрено в каждой вышеназванной сфере:

гармонизация социальных, экономических, экологических, территориально-пространственных факторов развития поселений;
выявление оптимального сочетания стабильного и изменяемого в программе проектирования объектов;
природосообразность и биомиметика;
адаптивность к вызовам и рискам природно-климатического и техногенного характера;
пространственное и математическое моделирование формы здания в зависимости от факторов, определяющих жизненный цикл.

Рассмотрим влияние предложенных принципов на архитектурную форму последовательно.

Гармонизация факторов развития

В рамках развития триединства экономических, социальных и экологических составляющих устойчивого развития вырабатываются требования к стратегии формирования и реконструкции среды жизнедеятельности и, в свою очередь, к архитектуре и градостроительным системам. Полномасштабное проектирование на уровне нового города с учетом гармонизации всех факторов предпринимается в настоящее время на моделях smart city.

Одно из достаточно свободных определений smart city звучит так: «Умные города используют ИКТ с целью стать более эффективными в использовании ресурсов различного рода и, как следствие, получить экономию в общих издержках и энергетических затратах, улучшить уровень сервиса и качество жизни, снизить негативное влияние человечества на окружающую среду – все это благодаря развитию инноваций и низкоуглеродной экономике». Умный город предполагает, что «благодаря управлению с общественным участием, государственным инвестициям в человеческий и общественный капитал, традиционные (транспорт) и современные (ИКТ) технологии, станет возможным обеспечить устойчивый экономический рост, эффективно управлять имеющимися природными ресурсами и обеспечить лучшее качество жизни в городских поселениях».

Сонгдо (Южная Корея)

Масдар (ОАЭ) и Сонгдо (Южная Корея) могут быть рассмотрены в качестве примеров smart city. Их проектирование велось от общей стратегии, увязывающей процессы жизнедеятельности города, к отдельному объекту, что дает возможность обеспечить оптимальное программирование и учет всех факторов, определяющих функционально-типологические, архитектурно-художественные и типологические характеристики.

Выявление оптимального сочетания стабильного и изменяемого

Позиция устойчивого развития заставляет иначе оценить соотношение стабильного и изменяемого в архитектуре. Их динамический баланс и должен обеспечить воплощение принципа устойчивости. При этом элементы устойчивости – это и стабильное, и изменяемое. Стабильное имеет духовную и материальную составляющие. Сохранение недвижимых памятников историко-культурного наследия общепризнано составляющей устойчивости среды, материальной основой культурной идентичности народов.

Временные лаги влияют на ценностные характеристики произведений архитектуры, выявляя в корпусе объектов прошедших периодов времени уникальное, типичное, характерное всем трем пластам [7] и придавая отдельным постройкам статус памятника, осуществляя процесс «вменения ценностей».

Стабильность системно характеризуется физико-механической прочностью, инженерно-технической надежностью и живучестью (способностью к сохранению свойств) конструктивных и инженерных систем, инерционностью свойств объекта, а также сохранением ценностных характеристик архитектурных объектов, интегрированных в понятии «памятник архитектуры».

Стабильное и изменяемое в современной архитектуре имеют свое воплощение и в прямом смысле. Характерными примерами стабильного и изменяемого в отношениях оболочки формы и пространства архитектуры и природы являются три типа:

стационарная форма (обеспечивающая микроклимат за счет инженерных систем и частично – изменения формы оболочки): многофункциональный комплекс Riverview (Pelli Clarke Pelli Architects), Ухань, Китай; сертифицирован по BREEAM;
передвигающаяся (динамичная) форма (архитектура, чувствительная к погодным изменениям за счет движения оболочек форм постройки: раскрытия/закрытия, перемещения форм, изменения углов наклона козырьков, жалюзи, навесов): «Скользящий дом» (DRMM Architecture), Суффолк, Великобритания. Эти работы осуществляются в рамках исследования биоадаптивных оболочек здания [8];
интерьерное пространство, содержащее фрагменты природной среды, влияющие на микроклимат объекта: Cybertecture Egg (James Lau), Мумбаи, Индия.

Стационарные системы (каркас, стены, оборудование) сочетаются с мобильными (оболочки, покрытия, оборудование).

Скользящий дом (Великобритания)

Таким образом, входящее в стабильное, ценностное, имеет вектором в устойчивом развитии сохранение и транслирование. Устойчивость проявляется и в изменяемом как адекватно воплощающем вызовы времени, трансформации климата и т. п.

Изменяемость проявляется прежде всего в следующих свойствах архитектурной формы: новационности (как способности к восприятию достижений технического прогресса), адекватности (как возможности реагировать на меняющиеся внешние факторы), эволюционности (как реакции на внутренние потребности саморазвития и внешние факторы) [1]. Учет воздействия ветра, влияние влажности, солнечный свет во многом определяют новые оригинальные формы зданий (ветроустойчивость постройки, возможность улавливания света зданиями).

Cybertecture Egg (James Lau), Мумбаи, Индия

В свою очередь, новационность, адаптивность и эволюционность предопределяют трансформации и преобразования архитектурной формы, ее строения (морфологии), назначения (функциональности) и значения (семантики).

Непрерывность обновления изменяемого приводит к его трансформации в стабильное, к превращению архитектурных форм в устойчивые элементы среды жизнедеятельности.

Таким образом, архитектура как составляющая материальной среды жизнедеятельности, состоящая из различных объектов, элементы которых и она сама (архитектура) в целом находятся в непрерывном процессе развития (как сбалансированного сочетания стабильного и изменяемого), обеспечивает реализацию принципов устойчивости.

Вопросы же выделения элементов стабильного и изменяемого, своего рода «каркаса» и «ткани» архитектурной формы, нуждаются в постоянном исследовании и проектировании.

Природосообразность и биомиметика

Динамика влияния природы на архитектуру на протяжении всей ее истории раскрывает огромный спектр примеров, который позволяет сделать вывод о стратегическом векторе движения архитектуры, предопределяемом парадигмой сосуществования человека и природы: от приспособления через противопоставления и конфронтации к симбиозу.

Современное понимание влияния природы на архитектуру состоит в изучении природных форм как прошедших длительную эволюцию по выживанию в различных природных условиях посредством приспособления и симбиоза [9].

Важным направлением поисков взаимодействия архитектуры и природы является выявление закономерностей формообразования в природе и попытки заимствования их проектировщиками: инженерами и архитекторами.

Ближе всего к такому подходу бионика. Природные формы, формы животного и растительного мира, прошедшие тысячелетнюю эволюцию, являют собой примеры адаптации к постоянно меняющимся природно-климатическим условиям. Многочисленны примеры стационарных каркасов и динамических оболочек, меняющихся форм на протяжении жизненного цикла растительных организмов и мира животных и птиц, рыб и насекомых.

От подражания во внешнем облике и строении архитектурных объектов бионики мы приходим к глубинному осмыслению жизненного цикла форм в биомиметике. При этом «биомиметические принципы, то есть применение единых подходов к развитию природной и архитектурной сред» [10, с. 3] рассматриваются как принципы архитектурного проектирования, что, безусловно, даст новые импульсы в развитии форм и организации пространственной среды.

Адаптивность к вызовам и рискам природно-климатического и технологического характера

Изменения климата, все более резкие колебания температурных циклов, повышение температуры, жара и засуха, ливни и наводнения, другие экстремальные природные воздействия и техногенные катастрофы – все это диктует новые требования к живучести, сохраняемости и устойчивости в прямом смысле градостроительных образований и архитектурных объектов. Отсюда и появление двух направлений преодоления катастрофических воздействий. Первое – ужесточение требований к искусственной среде, обеспечивающих ее сохранность и защиту человека. Второе направление состоит в возможности осуществления новых способов существования искусственной среды (плавающие, летающие здания и города) и др. На ЭКСПО-2012 «Живой океан и побережье» в южнокорейском городе Иосу (Ёсу) были представлены подходы к решению проблемы океана в условиях глобального потепления. Новые формы проживания человека в контакте с водной стихией раскрыли проекты швейцарца В. Колебо, а также Павильон морского города и морской цивилизации. Стационарные формы на водной глади представлены и в проектах московского архитектора А. Асадова.

Пространственное и математическое моделирование формы здания в зависимости от факторов, определяющих жизненный цикл

IT-моделирование форм с демонстрацией внутренних функциональных и внешних процессов и воздействий на архитектурную форму, влияний природно-климатических циклов, с учетом природных рисков и меняющегося состояния здания на протяжении различных стадий жизненного цикла обеспечит новый уровень решения проектных задач.

Математическое моделирование широко применяется в проектировании и в строительстве. Исследования и программирование архитектурных форм и пространств нуждаются в дальнейшей разработке программного обеспечения и его внедрении. Хотя уже сегодня поиск оптимальных форм объекта, например минимальная площадь поверхности при максимальном объеме (здание мэрии Лондона, архитектор Н. Фостер), практически воплощается в жизнь. Оптимизация формы и ориентации здания с учетом направленного действия наружного климата осуществляется путем математического моделирования, проводимого российскими учеными [11, 12].

Разработка цифровых моделей, учитывающих влияние как отдельных факторов, так и их групп, суточный функциональный и природно-климатические циклы для отдельного здания или фрагмента пространственной среды, может оказать существенное влияние на методику проектного процесса и, как следствие, рождение новых архитектурных форм.

Таким образом, устойчивая архитектура как вектор развития диктует требование интеллектуализации, включения исследовательских процедур и экспертных оценок в традиционное архитектурное и градостроительное проектирование, в котором сценарное прогнозирование с моделированием ситуаций и процессов становится неотъемлемой частью деятельности в условиях применения многокритериальных рейтинговых оценок вариантов решения проектных задач и осуществленных проектов, в использовании итераций для достижения требуемых результатов.

В таком подходе реальны различные варианты сочетаний, возможно выделение неких инвариантов в архитектуре различных направлений (каркас, мобильные оболочки, стационарные формы и мобильное оборудование, самонастраивающиеся системы, учитывающие новации различных видов энергетики) и создание новых материалов и конструкций.

При этом в основе всех разработок – поиск философских концепций и сценариев развития, учет названных выше социально-экономических, природно-экологических, инженерно-технологических, художественно-эстетических и других факторов и требований.

Современные версии минимализма в наибольшей степени программно нацелены на воплощение принципов устойчивого развития. Однако поиски архитекторов и представителей других творческих направлений демонстрируют возможные пути рождения архитектурных форм, построенных на сочетании оригинальных пространственно-пластических идей и новаций зеленых технологий. Вероятно, многообразие достижений классической архитектуры различных исторических эпох наряду с традиционными для зодчества факторами «духа места», своеобразия контекста культуры народов, уникальности природы будет способствовать появлению оригинальных региональных архитектурных школ и индивидуализации облика зданий и сооружений в русле развития устойчивой архитектуры. Предложенное определение устойчивой архитектуры и принципы ее формирования могут быть использованы на различных стадиях проектной деятельности, в том числе при разработке стратегии развития устойчивой архитектуры в России [6, 13].

Источник https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-resurso-i-energosberezheniya-v-arhitekturno-stroitelnom-komplekse

Источник https://scienceforum.ru/2018/article/2018002551

Источник https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=6165