Архитектура -
РОЛЬ АРХИТЕКТОРА. КОНСТРУИРОВАНИЕ ИЛИ ПРОЕКТИРОВАНИЕ?
В связи с насыщением дома техническими системами при его проектировании возрастает роль инженера, который на современном этапе превращается из просто строительного проектировщика в главного конструктора, координирующего работу конструкторов нижележащих уровней и архитектора.
Практика показывает, что в сфере проектирования гражданских зданий архитекторы в массе своей утратили способность целостного видения здания как сложной многогранной искусственной системы и не способны организовать его системное проектирование. Таким образом, они потеряли способность исполнять роль архитекторов в буквальном смысле, по этимологии этого слова — главных строителей. Произошла утрата проектного процесса как целостно управляемого, ориентированного на заранее намеченные результаты и совместную командную работу различных специалистов. Проектирование стало походить на «заразное повторение» с тиражированием дорогостоящих и не отвечающих современным требованиям решений. Зарубежные аналитики отмечают, что «инженерно мыслящий» архитектор является весьма ценным специалистом, но встречающимся крайне редко.
В истории такое случилось не в первый раз. Снижение статуса архитектора в связи с усложнением объекта проектирования имело место в кораблестроении. Длительное время суда проектировались архитекторами. В XIX веке произошло резкое усложнение конструкции кораблей в связи с переходом от деревянных парусников к металлическим пароходам. С этого времени роль архитекторов при проектировании и постройке кораблей уменьшалась, пока он не был, фигурально выражаясь, «выброшен за борт». Современные архитекторы не слишком успешно воспринимают новые тенденции в проектировании эффективных домов, и сейчас нечто подобное происходит в гражданском строительстве. Как ситуация разрешится на этот раз, восстановят ли архитекторы свои позиции «главных строителей» или будут разжалованы в рядовые или ефрейторы проектного процесса, уступив главную роль своего рода системным интеграторам в строительстве, покажет будущее.
Впечатляющим показателем неблагополучия в отечественном строительном проектировании служит тот факт, что до сих пор в число характеристик зданий не включается такой важнейший их показатель как теплопотребление. Для нетиповых проектов он даже рассчитывается. Хороши были бы конструкторы автомобилей, если бы не интересовались уровнем топливопотребления своего детища. В Германии же в ряд ключевых показателей, оцениваемых при выборе жилья, наравне с ценой квадратного метра входит удельное теплопотребление. Для лучшего понимания и повышения убедительности киловатты на квадратный метр в год переводят в цифры расхода топлива. Например, расход дизельного топлива на обогрев одного квадратного метра в год в доме, построенном в 1950—1960 гг., равный 30 литрам, сопоставленный с 7 литрами для жилища с низким теплопотреблением или с полутора литрами — в энергопассивном доме, что красноречиво и доступно аргументирует преимущества экодома.
Сейчас отдельные архитекторы иногда в затруднительных случаях начали советоваться с инженерами — это шаг в правильном направлении, но, мягко говоря, недостаточный. Для эффективного проектирования нужна совместная командная работа всего коллектива проектировщиков. Такая форма проектирования повышает характеристики создаваемого продукта на порядок. Результаты разработки энергоэффективных и экологических домов убедительно подтверждают это. Что возможно предложить для возрождения эффективного проектирования? Один из путей — по-прежнему ориентироваться на архитекторов в надежде, что практика или что-либо еще образуют их и дадут им целостное видение и понимание современного здания. Однако, процесс этот может быть затяжным и не гарантирует успеха.
Другой путь — организовать процесс проектирования так, как это вынуждены были сделать разработчики больших и сложных технических систем — ввести институт генерального конструктора. Последний — это интеллектуальный лидер, который способен понимать всю систему целиком как результат взаимодействия подсистем. Он способен осознать вес и место каждой подсистемы и выдать обоснованные и достижимые параметры конструкторам и проектировщикам подсистем. Он организует совместную работу, обмен информацией в коллективе разработчиков, разрешает конфликты. Стиль его руководства может быть разным — от авторитарного до демократичного, главное в его работе — системная интеграция.
Такая схема прижилась там, где проектирование осуществляется по конечным характеристикам, которые должны расти. Самолеты должны летать дальше, выше, быстрее. Новые системы вооружения должны быть более мощными, точными, мобильными и т.д. Эта же тенденция проявляется и в проектировании энергоэффективных и экологических зданий, характеристики которых непрерывно и заметно повышаются. Действительно, энергоэффективные и экологические здания изначально разрабатывались с прицелом на заданные высокие ресурсосберегающие и эксплуатационные показатели, поэтому процесс их проектирования изначально не мог выстраиваться иначе как системный. Специалисты работали как одна команда под единым авторитетным либо коллегиальным управлением, с взаимоувязкой принимаемых конструктивных и объемно-планировочных решений. Выполнялись циклы повторными проработками систем с целью оптимизации всего проекта. И результаты были достигнуты впечатляющие. Чего только стоят здания без отопления, уже строящиеся тысячами. Проектирование трансформировалось из ряда последовательных, слабо связанных между собой работ в связный, управляемый, целенаправленный процесс. Консилиум специалистов единомышленников или взявший на себя ответственность индивид (чаще всего с физическим образованием) доказали способность предвидеть и просчитать, как отразится на системе в целом то или иное частное проектное решение по архитектуре, силовой конструкции или инженерии. Появилась возможность обосновать, с одной стороны, максимально высокие, а с другой — практически достижимые параметры будущего здания и определить оптимальную конфигурацию параметров подсистем для этого.
Работа генерального конструктора — это искусство, способных к такой роли людей мало, происходить они могут из специалистов по различных подсистемам. Применительно к проектированию зданий это означает, что им не обязательно должен быть архитектор.
АРХИТЕКТУРА И КЛИМАТ
Климат является одним из основных факторов, определяющих конструкцию любого здания. Древнеримский архитектор Витру-вий в своем знаменитом трактате об архитектуре целую главу посвящает климату как решающему при определении стиля дома. Дома должны соответствовать разным климатическим условиям: на севере они должны быть обращены фасадом на юг и покрыты крышей, на юге — фасадом на север и более открытые. Древнегреческий философ Ксенофон советовал строить дома с портиками для защиты от высокого летнего солнца, но позволяющими проникать в дом низкому зимнему солнцу, а также строить южную сторону выше, а северную ниже, чтобы защитить дом от холодных ветров.
Поскольку экодома должны вписываться в различные ландшафты и социальные условия, которых существует множество, то и различных типов конструкций экодомов должно быть не меньше. Так, например, экодома в Заполярье и на экваторе будут сильно отличаться друг от друга и по внешнему виду, и по устройству систем жизнеобеспечения, но при этом они будут соответствовать одним и тем же неизменным для всех эко домов принципам: минимальному ресурсопотреблению, минимизации вредных отходов и т.д.
Вероятно, у каждого жителя нашей северной страны существует неосознанное стремление к красивой жизни, как в западных фильмах. Хочется иметь открытые солнцу лоджии, веранды, бассейны, зимние сады. Часто усугубляет ситуацию то, что, стремясь к неповторимости и оригинальности, владельцы будущего дома чрезмерно усложняют его архитектурную форму, за что в дальнейшем приходится расплачиваться высокими эксплуатационными расходами или вовсе невозможностью жить в построенном доме. Не следует забывать, что мы живем не в Гренаде и не в Италии и, что наилучшей всегда является архитектура, сообразная с местными климатическими условиями. Таким образом, по крайней мере дома экономкласса должны быть компактными, без больших выступающих частей и открытых ниш, с умеренным остеклением.
Фантазия архитектора должна быть определенным образом ограничена в соответствии с местными условиями, он должен находить разумный компромисс между архитектурной выразительностью и величиной допустимых теплопотерь. При этом, конечно, энергоэффективный дом не обязательно должен иметь форму шара или куба, в пределах допустимого остается достаточно свободы для приданию дома архитектурной выразительности. Возможны и бассейны с зимними садами, но в особом, северном исполнении.
При наличии дополнительных финансовых ресурсов заказчик, конечно, может быть более свободен в своих архитектурных изысках. В этом случае проектировщику придется разбивать дом на холодные и отапливаемые объемы и отделять их друг от друга термоизоляцией с минимизацией мостиков холода, что сделает дом дороже. Вот, что пишут американские архитекторы о различиях в архитектурных решениях жилых зданий, диктуемых климатическими факторами (при этом надо учесть, что холодный в их понимании климат является умеренным для нас):
«В зоне холодного климата до сих пор распространены компактные объемы с ассиметричными двускатными кровлями. Крутой скат кровли ориентирован на юг, более длинный, пологий — на север, т.к. в этом случае он лучше противостоит снеговой и ветровой нагрузке. Подвальные и цокольные этажи, чердаки усиленно утеплены, вход в дом организован через тамбур. Городские дома блокируются для уменьшения теплопотерь. Основные проемы, защищенные ставнями, ориентированы на юг. Объемно-планировочные решения этих домов служат основой для проектирования солнечных домов в холодном климате.
Обычно это двухэтажный объем, перекрытый скатной кровлей. На первом этаже — единое пространство общей комнаты — столовой кухни, к которым с северной стороны примыкают хозяйственные помещения и гараж для организации защитной буферной зоны. На втором или мансардном этаже — спальные комнаты. Особо следует выделить территорию Аляски. Спецификой этих районов является большое количество солнечных дней, несмотря на суровый климат. В зоне умеренного климата традиционным типом дома является ранчо из нескольких объемов, сгруппированных вокруг открытого двора. В зоне жаркого сухого климата традиционными жилищами являлись глинобитные пуэбло. Именно здесь были сделаны первые попытки использования солнечной радиации для получения тепловой энергии и построены первые солнечные дома. В зоне жаркого влажного климата наиболее распространена павильонная планировка домов с выделением кухни и прачечной в отдельный блок. Характерно сочетание легких и массивных конструкций, раздвижных перегородок. В массивных стенах обеспечивается защита от жары, в легких — проветривание. Широко применяются приемы, интенсифицирующие естественные процессы вентиляции:
— увеличение высоты отдельных помещений;
— размещение оконно-вентиляционных блоков в верхней части здания.
Именно здесь сложился своеобразный «гонтовый стиль».
Таким образом, даже в традиционном жилище природно-климатические условия значительно изменяют облик дома. Особенно важна климатическая дифференциация при проектировании «солнечных домов».
В холодном климате уместны компактные, «собранные» объемы с минимумом выступающих частей и вдающихся в общий объем ниш. Кровля целесообразна двускатная, она может быть асимметричной. Крутой скат кровли следует ориентировать на юг, подбирая наклон из соображений максимальной производительности размещаемых на нем солнечных батарей. Более длинный и пологий скат обращен на север, т.к. в этом случае он лучше противостоит снеговой и ветровой нагрузке. На нем может быть устроена зеленая крыша. Подвальные и цокольные этажи, чердаки следует усиленно утеплять, вход в дом делать через одинарный или двойной тамбур. Городские, да и сельские дома могут блокироваться для уменьшения теплопотерь. Основные проемы защищаются ставнями, ориентированными на юг. Северный фасад имеет минимальное остекление.
Лоджии, балконы, террасы и другие элементы, увеличивающие площадь термической оболочки здания, являются своеобразными отопительными батареями для улицы, выставленными из дома наружу. Архитектурных элементов с выступающими или вдающимися в здание объемами, таких, как, например, лоджии, лучше в северном климате избегать. Выступающие элементы, такие, как балконы, террасы, веранды и т. д., допустимы, но они должны быть термически развязаны с несущими конструкциями дома. В конструкции следует тщательно минимизировать тепло-природные включения, или, как их еще называют, мостики холода.
Рост цен на электроэнергию делает актуальным вопрос о естественном освещении зданий. Здания, освещенные из внутренних дворов, требуют низких затрат энергии на отопление и освещение. Жилой дом с атриумом становится все более популярным. Небольшой дворик, патио, издавна ценился за сочетание таких свойств, как хорошая проветриваемость, инсоляция и изолированность. Двор, окруженный застройкой, повышает уровень использования солнечной энергии и приводит к экономии жилой площади.
В жарком климате павильонная планировка издавна служила целям борьбы с высокой влажностью и перегревом. Вытянутый план, сквозное проветривание, обилие террас и балконов, размещение кухонь, прачечных в отдельном объеме — характерные черты этого жилища. Для зданий, расположенных в жарком влажном климате, особенно важна усиленная естественная вентиляция, которая достигается за счет специфической организации покрытий, образующих повышенные в центре пирамидальные пространства с усиленной тягой, создаваемой проемами в верхней его части. Характерной особенностью проектов для южных регионов является то, что северная стена утепляется меньше, чем остальные. Это связано с тем, что в жарком климате важнее защититься от перегрева с южной стороны, чем от холода зимой — с северной. По этой же причине прибегают к уменьшению площади остекления на восточном и западном фасадах, а южный защищается козырьками, которые эффективны при высоко стоящем летнем солнце.
Особое значение при проектировании энергоэффективного здания приобретают планировка участка и правильная ориентация здания. Правильным считается ориентирование солн-цепринимающего фасада на юг с отклонениями на восток не более 20° и на запад — 30°. В условиях плотной застройки необходимо решать проблему защиты южных фасадов зданий от затенения. Ниже мы ограничимся рекомендациями применительно к умеренному и холодному климату, характерному для России.
АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ АСПЕКТЫ
Вопреки распространенному мнению энергоэффективные и экологические дома с архитектурной точки зрения не обязательно должны иметь какой-то необычный технотронный облик. Внешне они могут быть такими же, как и привычные традиционные дома. Незначительные отличия сводятся к наличию солнечных батарей на крыше и/или фасаде, которые к тому же, все чаще выполняются встроенными. В северных странах архитектурные фантазии ограничиваются требованием относительной простоты и компактности формы здания. По выбору архитектурного облика экологического дома для умеренного и холодного климата и планировки его внутреннего пространства можно дать следующие рекомендации.
Согласно традициям русской народной архитектуры, наши предки старались не устраивать на «ночь», т. е. на север, ворота и окна; считалось, что в противном случае будут неприятности со стороны чертей. С другой стороны, с севера дуют холодные ветры, отсюда поступает минимум радиационного тепла, при расчете теплопотерь здания заложена поправка на увеличение потерь тепла фасадами северной ориентации. Таким образом, этот планировочный прием имеет рациональную подоплеку и остается актуальным и поныне.
К отечественным традициям устройства жилья относятся:
- отдельное устройство жилых и хозяйственных помещений;
- максимально возможное удаление отхожих мест от помещений постоянного местопребывания человека, в частности кухни;
- пространственное ориентирование помещений относительно частей света;
- устройство жилья таким образом, чтобы максимально осветить его с наименьшими потерями тепла;
- применение простых природных свойств используемых материалов.
Недалеко от центра дома целесообразно разместить массивный тепловой и по совместительству инженерный сердечник. Чаще всего его выполняют из натурального камня или кирпича и встраивают в него печь или камин. Последние могут быть оборудованы водогрейными устройствами, если предполагается использование жидкостной системы резервного обогрева. В этом же сердечнике удобно предусмотреть вертикальный стояк для прокладки междуэтажных инженерных коммуникаций: электро-, водо-и воздухопроводов. Для работы печи целесообразно предусмотреть отдельный воздуховвод. Таким образом, хозяин экодома, имея печь, будет застрахован от многих неприятностей, не имеющих же ее не зря называют беспечными.
В подвальном или цокольном ярусе сердечника удобно расположить резервные теплогенераторы, теплоаккумуляторы, бойлеры и другие инженерные устройства. В целях экономии, подвал можно устраивать не под всем домом, а только вокруг расположенных в центре инженерных установок. В зависимости от степени энергоэффективности дом может быть оборудован маломощной системой распределения тепла или обходиться без нее. В первом случае хорошим решением будет напольное водяное отопление, пущенное, например, по внешнему периметру полов. Как вариант, такое отопление может устраиваться только на нижнем этаже. Внутренние объемы дома желательно разделять на отдельные части дверями, что даст возможность вентилировать их отдельно в соответствии с режимом их текущего использования. При наличии подвала в связи с опасностью накопления в нем радона и других почвенных газов его желательно вентилировать отдельно, для этого его воздушный объем также желательно отсечь дверью.
В экодоме следует предусмотреть помещение для мастерской, в которой, кроме прочего, можно было бы сортировать и предварительно обрабатывать твердые бытовые отходы, в частности прессовать. При наличии гаража мастерскую обычно устраивают смежно с ним. Под крышей возможно размещение теплообменника системы вентиляции и водяного бака солнечных коллекторов. В случае расположения накопительного бака выше солнечных коллекторов в нем возможна естественная циркуляция воды и отпадает необходимость в использовании циркуляционных насосов. Для этих установок на верхнем этаже или мансарде целесообразно предусмотреть соответствующие помещения. Другим вариантом является установка этих устройств в подвале.
Высокая степень энергоэффективности дома позволяет отказаться от традиционной экономии тепла с помощью низких потолков, высоту которых в большинстве помещений не стоит делать меньше трех метров. В деревенских домах делали и делают низкие потолки и двери с тем, чтобы было легче протопить помещения. В энергоэффективном доме об этом ограничении можно забыть. Практикующееся часто в современных квартирах и домах примыкание кухонь и столовых к туалетным комнатам вряд ли можно считать хорошим планировочным решением. Лучше в этом вопросе вспомнить правила народной архитектуры и разнести пространственно эти помещения подальше.
Архитектура -
Архитектура -
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭКОДОМОВ РАЗЛИЧНОГО ТИПА
Коттеджи
Под коттеджем обычно понимается односемейный дом круглогодичного проживания в пригороде со всеми удобствами, не предназначенный для выращивания жильцами сельхозпродуктов на придомовом участке. При проектировании коттеджа следует учитывать, что неудобен не только маленький тесный дом, но и дом слишком большой. Критерием может служить время перехода между помещениями. Из практики известно, что если на передвижение между помещениями в доме тратится более 40 секунд, то это повод задуматься о его размерах, если более минуты, то дом явно велик.
Коттедж может строиться как с подвалом или цокольным этажом, так и без них. Иногда отсутствие подвала диктуется сложными гидрогеологическими условиями. При возможности подвал следует предусматривать, по крайней мере, под частью дома для размещения инженерного оборудования (теплоаккумулятор, резервный теплогенератор, компостирующий туалет, теплообменники и т.д.). Удобно иметь выход из подвала в овощехранилище, которое можно устроить под крыльцом дома. На входе в подвал целесообразно установить дверь для улучшения условий вентиляции.
Цокольный этаж имеет определенные минусы. Всегда есть риск превращения его со временем в жилое помещение. Благодаря наличию окон в случае наводнения больше вероятность, что он будет залит водой, в случае экстремальных ситуаций он не будет столь надежным убежищем, как подвал.
Дача
Дача определяется как дом сезонного проживания. Дачу, как и постоянный дом, желательно утеплить по двум причинам. Во-первых, потому, что в будущем вам возможно захочется переделать ее в зимнюю, во-вторых, чтобы расширить возможности пользоваться дачей осенью и весной. При хорошо выполненном утеплении дача может служить и домом для круглогодичного воскресного отдыха.
Утепление стен, крыши, фундамента дачи выполняется так же, как и круглогодичного дома, с той лишь разницей, что если есть уверенность в неиспользовании в будущем дома зимой, мощность утепления и степень пароизоляции могут быть снижены.
Окна рекомендуется делать с двойным остеклением и с утепленными ставнями, они будут иметь дополнительно еще и защитный эффект. Безусловно, целесообразно установить простейшие солнечные нагреватели конструкции Широкова. В силу их дешевизны они не будут представлять интереса для потенциальных грабителей. Размещать их лучше на крыше, на скатах, ориентированных на юг. Удобна для их размещения шиферная крыша. Эти коллекторы не боятся замерзания, имеют естественную циркуляцию теплоносителя, работают в средней полосе с мая по октябрь. Дополнительные коллекторы могут быть установлены на любых хозяйственных постройках.
Целесообразно предусмотреть недалеко от центра дома печь, которая даже при скромном утеплении дома и наличии термоставен позволит комфортно существовать на даче с ранней весны до поздней осени.
Защитить дачу от зимнего вторжения непрошеных гостей проблематично, если поблизости нет постоянно действующего охранного или правоохранительного учреждения. Можно, однако, установить охранную сигнализацию, которая дистанционно хотя бы оповестит вас о вторжении, и скрытую камеру, которая может дать вам информацию о личности визитеров.
Сейчас нередко встречаются дома промежуточного типа между домом постоянного и сезонного проживания. Это дома, в которые состоятельные граждане наезжают на выходные отдохнуть, в том числе в течение холодного сезона. В этом случае можно посоветовать иметь энергоэффективный дом без массивного сердечника и других массивных конструкций. Нужно иметь достаточно мощную систему обогрева лучистого типа. Она сможет быстро прогреть внутренние поверхности, обеспечив тем самым комфортные условия при минимальных затратах энергии.
Баня
Сделанные по традиционным рецептам бани являются гигиенически полезными, но энергетически весьма затратными сооружениями. Для преодоления этого недостатка баня должна быть очень хорошо утеплена. Кроме того, для бани желательна малая тепловая инерционность, с тем чтобы ее можно было бы быстро протопить. В связи с этим тяжелые кирпичные стены не являются хорошим решением. Для бани возможны те же технологии утепления, что и вообще для энергоэффективных зданий, с тем, однако, отличием, что пароизоляция должна выполняться особенно тщательно, во избежание переувлажнения утеплителя в стенах. В качестве одного из лучших решений можно порекомендовать уже описанную каркасно-соломенную конструкцию. Внутренняя отделка выполняется из дерева, затем следует слой тщательно выполненной пароизоляции, затем каркас с заполнением по обычной схеме каким-либо эффективным органическим утеплителем. Для повышения пожарной безопасности между каркасом и внутренней отделкой можно расположить слой глиняной штукатурки. Нужно предусмотреть достаточно интенсивную систему естественной вентиляции, которая должна высушивать парную после ее использования.
В конструкции бани должна быть предусмотрена повышенная вентиляция, которая, однако, будет действовать непродолжительное время, чтобы осушить ее после использования. Блокировка бани с домовым теплоаккумулятором способна сделать ее весьма эффективной энергетически и всегда готовой к использованию. В настоящее время на рынке имеются сауны с инфракрасным прогревом, они в несколько раз энергоэкономичнее традиционных. Деревенская усадьба, дом фермера
Сельская усадьба обычно имеет в своем составе разнообразные хозяйственные постройки, для содержания скота, хранения продуктов, кормов и т. д. Поскольку животные выделяют довольно много тепла, даже относительно слабое утепление помещений для них, обеспечит в них тепло всю зиму, что самым благоприятным образом скажется на самочувствии животных. В качестве утеплителя целесообразно применение дешевых, но эффективных местных материалов: соломы, льняной или конопляной костры.
Нецелесообразно делать постройки для скота из бревен или кирпича, поскольку при этом происходит перерасход материалов и помещения получаются холодными. Наилучшим вариантом будет каркасная постройка. Внутренняя отделка может быть сделана из дешевых необрезных досок. Опыт строительства каркасных свинарников с соломенным утеплением в Белоруссии показал, что в них практически прекращается падеж поросят.
Поскольку животные выделяют в больших количествах тепло и влагу, целесообразно устройство вытяжной вентиляции с теплообменником. Тепло с помощью рекуператора можно передавать либо приточному воздуху, либо воде. В ВИЭСХе разработана вентиляционная система с рекуперацией тепла для животноводческих зданий.
Как показано в разделе, посвященном возобновляемым источникам энергии, энергоэффективный сельский дом при использовании биотоплива растительного или животного происхождения несложно сделать энергетически автономным. Это является серьезным, но до сих пор редко используемым преимуществом крестьянской усадьбы.
Архитектура -
