Здания, спроектированные в гармонии с природой
Представления человека о высокотехнологическом будущем еще во второй половине XX в. существовали лишь на страницах научно-популярных журналов и книг фантастов. Утопические идеи о создании городов, которые отныне должны были стать не только архитектурными шедеврами, но одновременно инновационными, экологичными и удобными для жизни, к сожалению, нашли отражение лишь в малой части градостроительного комплекса, а большинство актуальных в прошлом веке проблем не утратило своей остроты и по сей день.
Многие философы считали, что ускорившиеся темпы технологического прогресса неизбежно приведут человечество к трагическому концу. И действительно, подобные выводы имели право на существование. На фоне технологического и научного развития инфраструктура совершенствовалась экстенсивными методами: загрязняющие производства, безрассудное использование исчерпаемых ресурсов, непродуманная застройка территорий. Нежелание инвестировать в разумные и лояльные к окружающему миру технологии объяснялось прежде всего доступностью и дешевизной добываемых полезных ископаемых. К примеру, установка дизельного генератора, работающего на топливе, обходилась значительно дешевле, чем установка солнечной батареи, которая изначально потребовала бы больших капиталовложений, но впоследствии окупилась за счет низких эксплуатационных затрат.
Устойчивая тенденция к повышению цен на нефть и газ обусловила стремление человека развивать и использовать возобновляемые ресурсы планеты, в том числе проектировать новые здания, которые бы за счет своего гармоничного соседства с природой могли получить от нее свет, тепло и электричество. А с развитием наукоемких технологий, благодаря которым сегодня можно провести точные расчеты многих параметров будущего строения в реальном времени, создание городов и домов будущего стало возможным.
В США и Европе большой популярностью уже сейчас пользуется экологически рациональный дизайн. Этот термин в самом общем смысле означает проектирование зданий с учетом их влияния на окружающую среду, энергосбережения и ресурсоэффективности. При этом для того чтобы возводить сооружения, соответствующие заданным стандартам, нет необходимости каждый раз совершать научный переворот. Используя данные об интенсивности внешних источников освещения, светового режима, розе ветров, траектории восходов и заходов, количестве ежегодно проливаемых осадков, на первых стадиях создания модели сооружения уже можно повысить его эффективность, задействовав рациональный подход.
Большинство современных программных продуктов, направленных непосредственно на создание экологически рациональных проектов, основаны на технологии информационного моделирования зданий (building informational modeling — BIM). Сегодня существует большое количество инструментов реализации BIM (линейка Autodesk Revit, Digital Project, Bently Architecture, Allplan, ArchiCAD и т. п.), которые постоянно развиваются и совершенствуются, раскрывая все новые особенности технологии и определяя современный уровень развития информационного моделирования зданий.
Применение технологии BIM существенно облегчает работу инженеров и проектировщиков с объектом и имеет массу преимуществ перед прежними формами проектирования. BIM позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать и состыковать между собой компоненты и системы будущего сооружения, которые, как правило, создаются разными специалистами и организациями. Очень важно на начальных этапах проверить функциональную пригодность и эксплуатационные качества всех составляющих, чтобы избежать внутренних разногласий. В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих лишь геометрические образы, результатом информационного моделирования является цифровой образ не только объекта со всеми его свойствами, но и всего процесса его строительства.
Чаще всего работа по созданию информационной модели здания проводится в несколько этапов. В первую очередь разрабатываются первичные цельные элементы проектирования, соответствующие реальным строительным изделиям (двери, окна, перекрытия), элементам оснащения (лифты, отопительные и осветительные приборы) и многим другим, производящимся вне стройплощадки. Потом инженеры приступают к моделированию изделий, создающихся непосредственно на территории строительства: фундаментов, стен, крыш, навеснх фасадов и т. п. При этом заранее предполагается широкое использование уже созданных элементов, таких как крепежи или обрамляющие детали, необходимые при формировании навесных стен здания.
Итогом продуктивной работы инженеров является цифровая модель, полностью соответствующая будущему зданию. Созданная, к примеру, в Autodesk Revit Architecture, она не только демонстрирует его вид, но и учитывает все свойства и особенности, включая характеристики используемых материалов, климат и топографию места строительства. Кроме того, цифровая структура позволяет анализировать уровень энергопотребления и выбросов CO2, расход воды, эффективность работы ливневой канализации, систем вентиляции и отопления — практически все аспекты жизнедеятельности здания.
Информационная модель может отразить здание в течение его всего жизненного цикла и, благодаря большому объему содержащейся в ней информации, может изменяться, дополняться и заменяться, отражая все текущие состояния. А благодаря функциям трехмерного проектирования инженеры могут рассматривать под разными углами не только само здание, но и то, как оно будет взаимодействовать с внешней средой и другими уже существующими постройками. Этот аспект немаловажен, когда появляется необходимость расположить сооружение в плотной городской застройке.
Сегодня уже существует целый ряд ярких примеров сооружений, отражающих концепцию экологически рационального проектирования и созданных с помощью технологии BIM, показавшей возможность достижения высокой скорости, объема и качества строительства и экономичного использования бюджетных средств.
Реализующий ряд важнейших проектов в области космических и смежных технологий, Исследовательский центр НАСА в США был создан с применением изобретательных инженерных решений и инноваций. Они должны были сформировать здание, оказывающее минимальное воздействие на окружающую среду и самостоятельно обеспечивающее себя электроэнергией. Согласно существующему стандарту LEED (The Leadership in Energy & Environmental Design) — своеобразному руководству в энергетическом и экологическом проектировании, сертифицирующему все «зеленые» здания, архитектурные и технологические решения, использовавшиеся при строительстве и проектировании исследовательского центра НАСА, обусловили для этого проекта соответствие наивысшей категории — LEED Platinum. При строительстве экологической базы было использовано множество современных и сложных инновационных решений, таких как наружный стальной каркас, геотермальные скважины, естественная вентиляция, водоочистительные системы нового поколения и фотогальваническая крыша, способная обеспечить до 30% необходимой зданию энергии и контролирующаяся специальной системой.
Для достижения максимального результата в компании генерального подрядчика изучалось большое количество альтернативных вариантов проекта с помощью Autodesk Revit Architecture. К примеру, быстро растущие цены на материалы вынудили участников проекта на одной из стадий создания внести серьезные изменения в разработки, чтобы не выйти за рамки бюджета. А с помощью BIM были получены точные данные по этажности здания, что значительно помогло оптимизировать распределение материалов и избежать перерасхода.
Как результат, с октября 2010 г. действуют новые технические требования НАСА к архитектурным объектам, находящимся в его ведении. Они обязывают подрядчиков использовать BIM в работе над всеми проектами, стоимость которых превышает $ 10 млн.
Помимо решений проектирования, направленных на достижение рациональности коммуникативных и экологических функций, современная архитектура не оставляет без внимания и элемент дизайна, который тоже может отражать стремления города быть ближе к природе. В проект Чикагского небоскреба Aqua Tower была заложена оригинальная концепция, благодаря которой архитекторам удалось создать в центре мегаполиса необычное здание, имитирующее поверхность воды и изъеденные эрозией известняковые скальные выступы, характерные для озера Мичиган. Свое-
образное сочетание волнистой неравномерной поверхности с холодным синим стеклом придает небоскребу поистине удивительный вид. Оформление в виде выступов лоджий не только придало зданию характерные и запоминающиеся черты, но и одновременно взяло на себя функцию «солнечной штриховки» — защиту внутренних помещений от попадания прямых лучей.
Дополнительное охлаждение обеспечивает и раскинувшийся на крыше сад — так называемая зеленая крыша. Разнообразные растения, представленные в большом количестве, поглощают солнечную энергию, используя ее для собственного роста. Благодаря этому значительно сокращается потребность в дополнительном кондиционировании помещений, что позволяет сэкономить на эксплуатации: известно, что охладить тот же объем стоит вчетверо дороже, чем обогреть. Небоскреб Aqua Tower проектировался и строился с учетом максимального использования собственных и природных ресурсов. За счет собираемой в специальные резервуары дождевой воды осуществляется полив многочисленных зеленых насаждений, а вырабатываемая зданием энергия служит не только для освещения, но и для зарядки электромобилей.
В России идеи экологически рационального проектирования тоже используются, хотя это и не сопровождается такой маркетинговой активностью, как на Западе. Параметры так называемых зеленых рейтингов определяются организацией «Совет по экологическому строительству» (RuGBC), являющейся частью Всемирного совета по экологическому строительству.
Первый отечественный проект, получивший международный сертификат LEED Gold, — завод по изготовлению подшипников концерна SKF в промышленной зоне «Боровлево-2». Принимая в расчет специфику местного климата, разработчики реализовали в этом проекте возможность дальнейшего использования отводимого при кондиционировании тепла для отопления в зимний период, снизив общее энергопотребление на 40%. Рациональный подход к расположению площадей обеспечил до 90% ежедневного естественного освещения. Для создания и поддержания оптимальной рабочей среды здание обеспечивается вентилированием по потребности в основных зонах, а благодаря инновационному процессу вакуумной дистилляции достигается стопроцентное повторное использование воды, только собранная с крыши дождевая вода используется для полива газона.
Создание любого проекта с расчетом на соответствие существующим экологическим рейтингам всегда подразумевает точные расчеты эксплуатационных качеств будущего объекта. И с этой задачей очень хорошо справляется информационное моделирование зданий. Технология BIM постоянно продолжает развиваться и совершенствоваться в вопросе экологически рационального проектирования, эффективно разрешая многие вопросы конструирования без ущерба для развития человечества и уникальной природной среды.
Уже возводятся целые экологически рациональные города будущего, первым из которых суждено стать активно строящемуся сейчас городу Нью-Сонгдо в Южной Корее. Благодаря широте человеческой мысли, вложенной в освоение научного пространства, на арену современности выходит логическое строительство, всецело направленное на достижение наилучших результатов комфорта и минимального использования искусственной энергии и водоснабжения. Ресурсы планеты иссякаемы, и человек, находящийся на вершине эволюционной пирамиды, не может позволить себе вернуться в дикие джунгли, но вполне способен разубедить философов XX века и доказать, что разумный и рациональный прогресс приведет его к процветанию.
| Автор: Павел Ханженков Дата: 08.10.2011 Журнал Стройпрофиль 7-11 Рубрика: экология Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |