Architecton: Proceedings of Higher Education №3 (31) September, 2010

Theory of architecture

ECO-APPROACH AS A SOURCE OF NEW ARCHITECTURAL DIRECTIONS

УДК: 72.01
Шифр научной специальности: 85.110 : 20.1

Abstract

В основе экологического подхода к проектированию находится идея целесообразного «разумного» использования природных ресурсов и минимизации отрицательных воздействий урбанизации на окружающую среду. На его возникновение повлияла смена парадигмы: отношение к природным ресурсам как к чему-то предзаданному, бесконечному, естественному представляется абсурдным, противоречащим здравому смыслу. Логичной реакцией на это стало множество разработок по восполнению использованных источников, переработке отходов и вторичному применению сырья. Помимо этого, экологическая ситуация крупных городов стала катализатором появления архитектурных проектов нетрадиционных, необычных зданий и сооружений, основанных на применении экологических материалов, возобновляемых источниках энергии, современных строительных технологиях. Использование естественных природных материалов и источников энергии при проектировании и строительстве привело к возникновению ряда новых архитектурных явлений в рамках экоподхода: «умный дом», «пассивный дом», архитектурная ботаника, геоархитектура и др.

Система «Умный дом» ¹ основана на идее экономного использования ресурсов благодаря системе высокотехнологичных устройств. Программно-аппаратные средства, встроенные в интерьер, контролируют жизнеобеспечение здания. При этом многократно возрастает эффективность функционирования всех структур объекта. В систему «умный дом» входят следующие элементы:

•  освещение – система сенсорных датчиков, реагирующих на движение;
• отопление и вентиляция – датчики температур и влажности воздуха, пульт управления агрегатом кондиционирования;
• системы безопасности и видеонаблюдения – контроль утечек газа, воды, уловители дыма, датчики контроля доступа в помещение;
• система электропитания здания;
• механизация здания – возможность управления всеми объектами и системами с пульта (открытие ворот, аудио- и видеотехника, бытовая техника и др.);
• мониторинг здания – системы слежения, контроля и информирования о состоянии объекта на расстоянии.

Одним из главных достоинств данной системы является ее гибкость и приспособляемость. Всегда есть возможность модернизировать, изменить состав структур, программ, агрегатов, дополнить систему новыми элементами или удалить ненужные. Интеллектуальные здания могут быть выполнены в любом архитектурном стиле, различных конструкциях и из разнообразных строительных материалов. Главная особенность – автоматизированная «начинка», поэтому «умные дома» различают в зависимости от использованной технологии и инсталлятора.

Основная идея: система электронных датчиков, контролирующая расходы ресурсов.

«Пассивный дом» ² – это архитектурный объект, способный существовать независимо от городской инженерной инфраструктуры, поскольку оснащен собственной системой энергоснабжения за счет гелиотермических или ветряных энергоисточников. Архитектурное решение таких сооружений полностью соответствует системе естественного вентилирования. Ярким примером такого объекта являются работы Норманна Фостера (английский архитектор, проектирует с 1960 г.) (рис.1).

Рис.1. Здание мэрии в Лондоне, арх. Н. Фостер, 2001 (фото: the New York Times, November 23, 2003).

Экологический хай-тек Фостера основан на использовании альтернативных источников тепла, электроэнергии, освещения и вентилирования. Естественная конвекция создается за счет планирования сценария движения воздушных потоков внутри здания и учета ветровых нагрузок. Во многом этому способствуют необычные криволинейные объемы (рис.2). Элементы стеклянного купола снабжены датчиками, улавливающими солнечные лучи. За счет солнечных рефлекторов даже самые отдаленные офисы получают естественное освещение (рис. 3).

Рис. 2. Криволинейные формы объектов Н. Фостера: 1,2) купол Рейхстага; 3,4) здание страховой компании "Swiss RE", Лондон (фото: http://www.sibstroyinfo.ru).

Рис. 3. Оптимизация формы объекта на примере здания мэрии в Лондоне, арх. Н. Фостер:
1) схема здания; 2,3,4) схемы конструкций фасадов; 5) схемы энергоэффективных мероприятий
(http://tgv.khstu.ru)

Еще одним ярким примером «пассивных домов» являются разработки компании Kjellgren Kaminsky Architecture (шведская студия архитектуры). В своих проектах архитекторы используют любые возможности для экономии электроэнергии и тепла: солнечные батареи, ветряные турбины, системы естественной фильтрации воды. Жилой дом Villa Nyberg (арх. Фредерик Чельгрен, Хоаким Камински, 2008 г.), построенный в шведском городке Борланг, основан на аналогии с внутренним суточным циклом (режимом дня) человека (рис. 4). Планировка устроена так, что за сутки жители и гости обходят дом полностью, переходя из комнаты в комнату. Иными словами, план дома – это огромный циферблат часов площадью 156 кв.м., а стрелки – люди, находящиеся в нем. Таким образом, расход электроэнергии на искусственное освещение сведен к минимуму.

Основная идея: разработка и применение архитектурных форм, повышающих энергоэффективность здания.

Рис. 4. Жилой дом Villa Nyberg (www.novate.ru)

Архитектурная ботаника (арборархитектура) – направление в архитектуре, основанное на применении растительных материалов (деревья, кустарники) в качестве несущих конструкций сооружения. Этот прием заимствован из садово-паркового искусства. При изготовлении живых изгородей создается линейная посадка деревьев или кустарников. По мере их роста кронам придают нужную форму за счет срезания лишних побегов. Еще одним эффектным решением является создание изгороди из переплетающихся стволов и веток. В этом случае необходимо делать насечки на коре растений и соединять места срезов двух веток, фиксируя их друг с другом. Через некоторое время происходит срастание двух растений в одно: внутренние волокна соединяются, организуется единое сокодвижение (рис. 5).

Рис. 5. Результаты применения метода прививания при создании живых изгородей (фото: http://www.membrana.ru, http://www.mukhin.ru)   

Прием управления ростом посадок активно используется при создании арборскульптур. Способность стволов деревьев к сращиванию друг с другом (прививание) и к обволакиванию инородных объектов позволила немецким ученым создать ряд необычных объектов (рис.6). Живые и продолжающие расти деревья переплетаются друг с другом и с металлическими конструкциями, создавая мощный несущий остов. Сложность возведения подобных сооружений заключается не только в постоянном контроле роста «живых конструкций», но и в том, чтобы поддерживать жизнеспособность таких структур. Металлический каркас мешает движению соков в волокнах деревьев. Отсутствие естественных нагрузок на ветки приводит к их ослаблению и провисанию. Таким образом, «живые башни» необходимо снабжать системой лебедок и противовесов. По мере того, как стволы деревьев укрепляются, металлический каркас удаляют.

Рис. 6. Архитектурная ботаника Baubotanik-Turm "Общество развития строительной ботаники"
(Entwicklungsgesellschaft für Baubotanik) (фото: http://www.membrana.ru)

Еще одним примером такого подхода в архитектуре является проект Митчелла Джоакима³ живого древесного дома Terreform (рис. 7). В данном случае применяется техника плетения из растущих побегов. В проекте применяются разные сорта деревьев: мощным и крепким дубам и вязам отдана роль несущего каркаса, а вьющиеся лианы и ветви образуют заполнение стен и крышу.

Рис. 7. Древесный дом Terreform, арх. М. Joachim (фото: http://www.infuture.ru)

Весьма интересен подход к решению фасадов зданий, предложенный Патриком Бланком⁴ – вертикальные сады (рис. 8). В данном случае плоскость фасада заполняется почвогрунтом, в который высаживаются растения. Фитодизайн фасада дома позволяет создать интересные композиции, изменяемые в соответствии с циклом роста растений, что является не только впечатляющим зрелищем, но и улучшает экологическую обстановку городской среды. Однако такие сады требуют сложной системы ухода и полива, их создание и поддержание жизнеспособности весьма трудоемко.

Основная идея: применение натуральных растущих строительных материалов в архитектуре.

Рис. 8. Вертикальные сады Патрика Бланка (фото: http://www.point.ru)

Натуральная архитектура. Геоархитектура – направление, складывающееся из сочетания архитектурных форм и грунтовых образований (холмы, скалы, карьеры и др.) естественной или искусственной природы. Дом в земле (землянка) – новое прочтение архитекторами темы подземного жилища. Заглубление архитектурного объекта в почву и применение эксплуатируемых кровель позволяют создать искусственный ландшафт с жилыми ячейками, гармонично сосуществующий с естественной природой (рис. 9). Геоархитектурные проекты встречаются в творчестве таких именитых архитекторов, как Ф. Хундертвассер⁵ , П. Ветш⁶ , К. Мюллер⁷ и др. Так, вилла в швейцарском городке Валс (Vals) полностью включена в пейзаж. Сказочный городок Хундертвассера повторяет холмистые лесные ландшафты Штирии (Австрия), полностью отражая идею гармонии и согласия с природой. Архитектура в данном случае открывает свойства ландшафтов, уникальность той среды, где возводится здание.

Рис. 9. Геоархитектура:
1) подземная вилла в Валсе, Швейцария, арх. К.Мюллер (фото: http://www.christian-muller.com);
2) отель Rogner-Bad Blumau, Штирия, арх. Ф.Хундертвассер (фото: http://www.kunsthauswien.com);
3) Erdhaus («земляной дом»), Швейцария, арх. П.Ветш (фото: www.erdhaus.ch)

Не менее интересно проявление геоархитектуры при работе со скальным грунтом. Природное образование в виде отверстия в скале послужило прекрасной основой для создания жилого помещения – дома в пещере (рис.10). По сути, в данном проекте сплелись воедино природное и архитектурное пространства. Готовые каменные границы скалы были заполнены деревянными конструкциями межэтажных перекрытий, лестниц и стен. Встраивание антропогенного элемента в природный контекст позволило добиться не только эффектного архитектурного образа, но и создать особую атмосферу помещений. Элементы скалы в интерьере сочетают в себе функции: конструктивную (несущую) и декоративную (элементы интерьера). Кроме того, с точки зрения видеоэкологии природные естественные поверхности скалы создают внутри дома благоприятный психо-эмоциональный климат, т.е. релаксационные зоны разгрузки. Подобное использование рельефа является традиционным для различных народов. Так, жители деревни Кандован (восточный Азербайджан) высекают свои жилища прямо в скалах. Огромное количество индийских пагод основано на том же принципе. Есть примеры китайских, турецких, испанских, иорданских и др. городков, расположенных на отвесных поверхностях с углублением в тело скалы, и т.д.

Рис.10. Дом в пещере в Фестусе, США, арх. К. Слиппер, Д. Слиппер (фото: www.etoday.ru)

В архитектурных объектах авторы максимально используют теплоизоляционные свойства земли. Летом прохлада грунта и скальных пород охлаждает жилище, а зимой земляной пласт изолирует его от внешнего холода.

Все эти проекты отличаются деликатным подходом к созданию архитектурных объектов, вживленных в природную среду. Архитектурные объекты и пространства выступают в роли заполнения образовавшихся в природной среде лакун – пустот с ярко выраженными границами.

Основная идея: объект вписывается в существующий ландшафт, не нарушая его. Часть (или все) несущих и ограждающих конструкций выполняются из натуральных природных элементов ландшафта.

Экологический функционализм основан на идее научного анализа особенностей функционирования здания (сооружения, комплекса и др.) с учетом экологических потребностей человека. Художественные и практические задачи в данном случае направлены не только на удовлетворение протекающих в объекте процессов, но и на их энергоэффективность, гармоничное включение сооружения в городскую и природную среду, его соответствие требованиям видеоэкологии. В рамках этого направления известны работы Юхани Палласмаа⁸. Его архитектура основана на идеях передачи чувств, эмоций, переживаний, направлена на самоидентификацию человека. По его мнению, значительную роль в архитектуре играет прикосновение, контакт человека с миром через кожу (тактильные ощущения). Еще одной особенностью данного направления является отрицание здания как формальной композиции, как «культа личности» архитектора, архитектура должна стать поддерживающим арьером (тылом) для человеческой деятельности. Этих же идей придерживаются в своих проектах такие архитекторы как Лоуренс Халприн (Lawrence Halprin) – американский ландшафтный архитектор, Марко Касагранде (Marco Casagrande) – финский архитектор, Франк Чен (Frank Chen) – китайский архитектор и др. Ярким примером экологического функционализма является проект дома Chen-house в северном Тайване (рис. 11). Аналитические методы функционализма 1920-1930-х годов, в частности принцип зонирования территории с выделением особого пространства для каждой из главных жизненных функций («жить, работать, отдыхать, передвигаться»), сохраняются в данном течении, но применяются с учетом экоподхода к проектированию. Принцип целесообразной формы складывается следующим образом: утилитарно-практичекая функция + экология + художественные приемы = целесообразная форма.

Рис.11. Chen-house в Вишневом саду, Тайвань, арх. М. Касагранде, Ф. Чен (фото: http://ec-a.ru)

Природа рассматривается как образец соответствия форм назначению объекта, обоснованности каждой линии, перелома, изгиба, отверстия и т.д. В природе нет случайных деталей, поскольку каждый элемент выполняет свою конкретную функцию.

Основная идея: природа как источник идей функциональной обоснованности применяемых форм в архитектурном проектировании.

"Зеленое здание (green bilding)" – инновационный подход к строительству и проектированию, основанный на экономном расходовании ресурсов при организации водоснабжения, отопления, электроснабжения, применении технологии рекуперации, рациональном использовании строительных и отделочных материалов (рис. 12).

Рис.12. Здание академии наук, Калифорния, арх. Р. Пьяно (фото: www.renzopiano.com)

Еще одной визитной карточкой зданий данного направления является широкое применение озеленения на кровлях, фасадах и в интерьерах. «Зеленые здания» должны соответствовать одной из международных систем сертификации зданий BREEAM (британская), LEED (американская) и DGNB (немецкая) – «зеленому стандарту». Примером такой архитектуры является здание калифорнийской академии наук (итальянский арх. Р. Пьяно), расположенное в Сан-Франциско. Важнейшим элементом постройки является ее зеленая кровля, увенчанная множеством растений, устанавливающих прямую связь между архитектурой и природой. Внутри объекта расположены планетарий, тропический лес, выставочные площади. За создание микроклимата отвечает компьютер, получающий сигналы с многочисленных датчиков, расположенных в кровле. Благодаря этому огромный комплекс функционирует без кондиционеров. Особенность архитектурного решения «green bilding» Ренцо Пьяно⁹ заключается в умелом сочетании технических средств и визуального образа здания.

Основная идея: создание структур с развитым процессом эффективного использования ресурсов для полноценной организации жизненного цикла здания.

Суть экоподхода – подчинение архитектуры природе, а не власть над ней. Объект должен гармонично включаться в среду, дополнять ее, поддерживать, но не разрушать. Современные архитектурные сооружения зачастую создаются для «самих себя», как авторский знак, как символ технического мира, что противоречит самой природе человека. Экоподход стал фундаментом для рождения многочисленных архитектурных направлений для создания «слабой» архитектуры, основанной на чувственно-эмоциональной, духовной составляющей. Возникновение таких объектов является своеобразным символом, призывом к рациональному использованию ресурсов нашей планеты, поскольку они не восполняемы. Экологическую архитектуру можно назвать устоявшейся научной традицией архитектурного сообщества западных стран (на территории России данный подход представлен не так ярко), которая может претендовать в дальнейшем на звание глобального архитектурного стиля.

---

¹ Smart Hause – понятие введено Институтом интеллектуального знания, г. Вашингтон, 1970-е г. Это гибкая приспособляемая инженерная система, состоящая из датчиков контроля и реагирования, пульта управления и связей между ними. Данная концепция предполагает новый подход к организации жизнеобеспечения здания, направленный на повышение эффективности использования функциональных пространств и ресурсов. Системы «Интеллектуального здания» являются результатом успешного инжиниринга в области ресурсосбережения. Ярким примером реализации такого проекта следует назвать Toyota Dream House PAPI, построенный в 2005 г. в префектуре Аити.

²  Passive Hause – основной особенностью данного направления является малое энергопотребление (до 10% от удельной энергии на единицу объема). Этот термин придумал немецкий физик Вольфганг Файст, управляющий институтом пассивных домов в Дармштадте (http://passiv.de/ ).

³ Mitchell Joachim – известный эко-архитектор, профессор, в настоящее время преподает в Колумбийском университете. Сотрудничает с лабораторией Media Lab's Smart Cities group Массачусетского технологического института.

⁴ Патрик Бланк – французский дизайнер-натуралист, работает в национальном французском исследовательском центре (CNRS), занимается изучением растений тропического подлеска. Является изобретателем вертикальных садов (Vertical Garden). Его работы украшают общественные и офисные здания в Малайзии, Катаре, Бельгии, Вьетнаме, Корее, Австралии, США, Италии и Франции (www.murvegetalpatrickblanc.com ).

⁵ Фриденсрайх Хундертвассер (1928 – 2000 гг.) – настоящее имя Фридрих Стовассер – австрийский архитектор и живописец, был профессором Академии искусств в Вене. Его работы есть в Германии, Австрии, Японии, США, Израиле, Швейцарии и Новой Зеландии (http://www.kunsthauswien.com/museum-hundertwasser ).

⁶ Петер Ветш – швейцарский архитектор, владелец фирмы Vetsch Architektur (1978 г.). Закончил Академию художеств в Дюссельдорфе. В своих работах он применяет необычную технологию – «торкретирование» - напыление бетона.

⁷ Кристиан Мюллер – швейцарский архитектор, работает совместно с дизайнерским бюро SEARCH, г. Амстердам, Нидерланды. (www.christian-muller.com , www.search.nl )

⁸ Юхани Палласмаа – финский архитектор, теоретик, педагог, сторонник идей феноменологии и экзистенционального пространства, гуманист. Создатель теории «слабой архитектуры». Лауреат государственной премии Российской Федерации в области литературы и искусства 1995 г. Ренцо Пьяно – итальянский архитектор, один из основоположников стиля хай-тек. Награжден золотой медалью американского института архитекторов в 2008 г. (www.renzopiano.com ).

References

1. Соболевский А. Энергосбережение – высшая математика архитектуры / А.Соболевский // Экологические системы. – 2008. – №7. – Режим доступа: http://esco-ecosys.narod.ru 

2. Тетиор А. Н. Городская экология: учебн. пособие / А.Н. Тетиор. – М.: Академия, 2008. – 336 с.

3. Шилкин Н.В. Здание высоких технологий / Н.В. Шилкин // АВОК. – 2003. – №7.

4. Juhani Pallasmaa, The Eyes of the Skin. Architecture and the Senses / Pallasmaa Juhani. John Wiley – New York, 2005.

5. http://www.renzopiano.com 

6. http://www.christian-muller.com 

7. http://www.erdhaus.ch 

Citation link

Vitiuk E.Yu. ECO-APPROACH AS A SOURCE OF NEW ARCHITECTURAL DIRECTIONS [Online] //Architecton: Proceedings of Higher Education. – 2010. – №3(31). – URL: http://archvuz.ru/en/2010_3/2 

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons "Attrubution-ShareALike" ("Атрибуция - на тех же условиях"). 4.0 Всемирная