Приемы проектирования экопоселений

Приемы проектирования экопоселений

Е.М.Микулина, Н.Г.Благовидова

Термин «экопоселение» получил в последние десятилетия самое широкое распространение. Однако четкого его определения в архитектуре и градостроительстве пока еще нет.

К экопоселениям относят, например, такие объекты, как фантастический «Город Солнца», построенный латвийским миллионером на собственных 3000 га земли. Важнейшим его качеством считается то, что из окон каждого дома не видны другие дома - лишь «нетронутая природа». Напротив, в конкурсе на организацию поселка «арт-резиденций» на 140 га у деревни Никола-Ленивец в 70 км от Калуги в соответствии с «междисциплинарным и кросскультурным подходом» главным достоинством была возможность беспрепятственного интенсивного общения.

Несмотря на неопределенность понятия, многочисленные экопоселения создаются во всех частях света. В Швеции с 1980 года их насчитывается около двадцати, в Финляндии и Дании - несколько десятков, есть они также в США, Австралии. Число домов в экопоселениях не устанавливается: в Торстед-Весте (Дания) их 70, в Анингервике (Австрия) -140, в «Солнечной деревне» (Греция) - 435. Экопоселениями принято называть и совсем маленькие сельские общины в несколько десятков жителей, объединенных духовными исканиями, потребностью в удалении от больших городов, общении с природой. Такова экодеревня Ламмас в Уэльсе (Великобритания), созданная в 2009 году для доказательства возможности жизни в гармонии с природой на основе самообеспечения (рис.1). Поселение состоит из девяти наделов каждый в 1 га; основные направления хозяйства (фермерского) - овощеводство, садоводство, животноводство (рис.2). Экологичность там базируется на полной переработке жидких и твердых отходов, сборе дождевой воды, очистке и повторном использовании «серых» стоков. Энергообеспечение ориентировано на альтернативные источники - фотогальванические установки, но в комбинации с генератором, питающимся биомассой и отходами древесины (существуют специальные посадки деревьев). Предполагается также строительство малых гидроэлектростанций на плотинах речки. Дома возводятся из традиционных натуральных материалов - леса, прессованной соломы, глины (рис.3).

Все это показывает попытки соединить в новых экопоселениях вековые строительные традиции с новейшими технологиями (рис.4), как это сделано, например, в проекте «социо-экопоселка» Богдановка на участке в 5 км от Днепропетровска (Украина). В основу застройки были положены типы традиционных народных домов: саманно-блочная хата, глинобитная

Рис. 1. План экопоселения Ламмас:

1-9 - индивидуальные сельскохозяйственные участки

Рис. 2. Один из сельскохозяйственных участков в Ламмасе: интенсивные методы позволяют выращивать продукцию для рынка

90 3 2014

хата и мазанка. При строительстве такого жилья используются местные материалы и различные отходы аналогично многим европейским сельским домам. Повсеместно предполагается возможность усовершенствовать традиционные строительные приемы современными технологиями (рис.5).

Рис. 3. Здание индивидуальной постройки в Ламмасе с экологичной зеленой крышей из глины и соломенных пластов

Рис. 4. Технологии строительства жилья из глины и соломы возрождаются в современных экопоселениях

Рис. 5. Один из вариантов экодома для застройки поселения Богдановка в Днепропетровской области

Теплоснабжение Богдановки должно было обеспечиваться солнечными коллекторами в сочетании с тепловым насосом, а для выработки электроэнергии намечались солнечные батареи. Планировались и другие экологические мероприятия - биоустановки по очистке стоков, рекуперация вентиляционных выбросов и т.д. - приемы, которые постепенно становятся общепринятыми. Однако в проекте Богдановки не было предусмотрено обеспечение энергией производственных участков - это своеобразный эксперимент по созданию экопоселения как спутника крупного города.

Представляется логичным связывать понятие экопоселения с новым типом сельскохозяйственных поселений. Такова «Деревня» в Ирландии, представляющая собой новую часть древнего поселка Клогджордан площадью около 15 га. Только треть этой площади занята жильем, остальная территория - органическая ферма и лес, то есть рабочие места для жителей. В застройке предусмотрены индивидуальные фермерские участки и коллективные сады. Тщательно разработана ландшафтная часть поселка - выделен ассортимент местных древесно-кустарниковых пород для обеспечения полноценного развития новых посадок. Для садовых участков рекомендованы, например, обычные крыжовник, белая, красная и черная смородина, определенный набор огородных культур (рис.6).

Для энергообеспечения «Деревни» используется комплекс солнечных панелей, под которые отведен особый участок, а также запланирована местная теплоцентраль. Продумана и водная система на основе нового канала, пересекающего зону застройки и связанного с системой отвода и очистки сточных вод.

Среди других проектов экопоселений «Деревня» отличается продуманностью различных функций и потребностей как

Рис. 6. Экопоселение Клогджордан в Ирландии:

1 - общественный центр и пляж у речки;

2 - рынок; 3 - сквер и магазины;

4 - коммунальный огород; 5 - «сад природы»;

6 - установка солнечных панелей - местный энергоблок;

7 - индивидуальные фермы

в рабочих местах, так и в рационально-восстановительном режиме использования сельскохозяйственных и лесохозяй-ственных участков. Важно и то, что с развитием исторического поселения может быть связано осуществление экологических мероприятий.

Иное направление развития экспериментальных экопо-селений представляет Файндхорн (Шотландия), являющийся научной базой фонда, финансирующего Глобальную экологическую сеть (GEN) (рис.7). Файндхорн стал экопоселением в 1980 году, когда были построены 20 экспериментальных экодомов с «дышащими» стеновыми конструкциями из строительного материала, полученного с использованием вторсырья - отработанных шин (рис.8).

Постепенно в Файндхорне стали реализовываться все современные экологические мероприятия - обработка сточных вод, сбор дождевой воды, восстановление лесных и других древесных посадок (известно, что только древесные посадки оказывают влияние на оздоровление воздушного бассейна) (рис.9). Для энергообеспечения были построены четыре ветрогенератора (впрочем, покрывающие лишь 15%

Рис. 7. План экопоселения Файндхорн: 1 - общественный центр; 2 - центр искусств; 3 - культурные центры; 4 - сельские лужайки; 5 - заповедник природы; 6 - гончарный ряд; 7 - здания-«бочонки»; 8 - установка по переработке стоков; 9 - территория для праздников

потребности) (рис.10). Несмотря на то что в строительстве использовались исключительно органические материалы, многие дома снабжены солнечными панелями. Для тепла местная нагревательная система использует газовый кон-

Рис. 8. Многие здания в Файндхорне построены из вторсырья, в том числе «бочонки» - из деревянных чанов завода по производству виски

Рис. 9. Лесные посадки в экопоселении ведутся около 50 лет

Рис. 10. В Файндхорне четыре ветрогенератора на берегу реки производят до 750 кВт энергии

денсатный бойлер, а в 2010 году был установлен и котел, работающий на биомассе.

Файндхорн претендует на ведущую роль и в духовном просвещении человека во взаимоотношении с природой. Экопоселение превратилось в образовательный центр, предлагающий около 40 программ по всем аспектам экопоселений в рамках Глобальной экологической сети, при этом собственно сельское хозяйство постепенно отошло на второй план.

Аналогичные образовательные центры созданы не только в странах Европы, но и в США и Австралии. Цель их состоит в изучении как традиционных, так и инновационных подходов к экологической и социальной устойчивости, сегодня необходимой для окружающей среды.

Современное экопоселение должно быть ориентировано на сельское хозяйство, причем лишь на некоторые его виды, не требующие интенсивной механизации. Оптимальные размеры экопоселения и численность его жителей пока не определены, хотя в нескольких странах проводились исследования предельных нагрузок на землю и почвы, и по обобщенным показателям оптимальное количество жителей экопоселения там составило 2500 человек - именно при такой численности создается возможность полного самообеспечения поселка.

Приемы энергообеспечения экопоселений разнообразны, эксперименты с биотопливом,солнечной или ветровой энергией пока дают лишь частичный результат (причем энергообеспечение производства вообще не учитывается). В принципе, энергия солнца рассматривается как основной возобновляемый источник, однако еще не делались прогнозы относительно возможных последствий массового поглощения солнечных лучей, сокращающего их отражение. Между тем изменение среды Арктики, где вместе с таянием льдов сокращается отражение солнца, внушает экологам опасения.

В странах Европы энергопотребление в будущем связывают только с возобновляемыми источниками, среди которых важнейшим является солнце.

В Германии с 1997 года ведется строительство пятидесяти «солнечных» поселков - этот эксперимент должен стать основой дальнейшей разработки строительных программ.

Один из первых таких поселков - Гельзенкирхен построен на месте отработанной угольной шахты, то есть является одновременно примером рекультивации промышленного ландшафта, одного из главных направлений градостроительной экологии (рис.11). В соответствии с условиями расположения участка поселок делится на южную и северную части из 38 и 33 домов соответственно; дома дифференцированы по архитектуре и по отношению к окружению. В южной части 22 дома деревянные, каркасной конструкции, с холодными подвалами или без подвала. Все главные комнаты ориентированы на юг и оборудованы механической вентиляцией. Остальные 16 зданий - массивной теплоизолирующей конструкции, но тоже с холодными подвалами; в этих зданиях вентиляция децентрализована и организован рециклинг тепла.

Дома расположены рядами, что обусловлено единой системой отопления каждого ряда. Система питается солнечными панелями; электричество и тепло собираются и затем распределяются по отоплению.

В северной части из 33 домов массивной конструкции с двускатными крышами важную роль в теплообеспечении также играет ориентация помещений на юг. В этой группе отопление обеспечивается газовым бойлером с поддержкой солнечных коллекторов до 65% (рис.12).

Все здания дают экономию энергопотребления за счет совершенства конструкции и теплоизоляции, а также ориентации помещений. Но планировка поселка, по существу подчиненная местной системе отопления, сильно отличается от живописных экопоселений Ирландии и Шотландии.

В 20 км от Гётеборга (Швеция) построен энергопассивный поселок Линдас из 20 террасных домов. В Скандинавии кли-

Рис. 11. Энергоэффективный жилой поселок Гельзенкирхен построен на территории бывшей угольной шахты -пример экологической рекультивации

Рис. 12. Застройка северной части Гельзенкирхена в архитектурном отношении полностью подчинена требованиям энергоэффективности

мат мягкий, низкие наружные температуры редко держатся долго. Экспериментальный поселок должен продемонстрировать потребность в тепле достаточно малую, чтобы отказаться от обычных отопительных систем. В основе теплоснабжения зданий - восстановленное тепло из специальной системы воздухообмена в сочетании с высокой теплоизоляцией ограждающих конструкций. Подачу горячей воды обеспечивает солнечный коллектор - всего 5 кв.м.

В период эксплуатации поселка выяснилось, что потребность в электроэнергии там выше расчетной, так как жители включали электрообогреватели при снижении внешней температуры, но все же система давала значительную экономию по сравнению с обычным жильем. При этом упрощенная стандартно-рядовая планировка поселка была не связана с инженерным обеспечением (рис.13).

Следует заметить, что цели преимущественного энергосбережения ставятся и при строительстве «внутренних» поселков - новых жилых образований в пределах города. В особенности это относится к программам социального жилья, где требования экономии выступают на первый план.

Так, в группе из новых жилых зданий Vienna Utendorfgasse в Вене применены и теплозащитные ограждающие конструк-

Рис. 13. Энергопассивные дома поселка Линдас (Швеция) рассчитаны на уютный интерьер и минимум потребления энергии, но архитектурные достоинства и связь с окружением отсутствуют

Рис. 14. Энергопассивность нового здания в Вене определяется высокой изоляцией ограждающих конструкций и сокращением теплопотерь

ции, и ориентация основных помещений на юг, и сложная вентиляционная система с тепловосстановлением. Комплекс обслуживается собственной центральной тепловой установкой из газового бойлера и цистерны, откуда кольцевые трубопроводы подают горячую воду в квартиры (рис.14).

Другой пример - комплекс из 12 многоквартирных зданий Wechsel Stans в Швейцарии. Здесь также применены воздухонепроницаемая внешняя оболочка, энергоэффективные окна, тепловосстановление в системе вентиляции. Однако на крышах зданий в два ряда располагаются 18 солнечных коллекторов под углом 45 градусов. При этом до 70% тепла обеспечено бойлером с топливом - деревянными брикетами (рис.15).

Попытки энерго- и теплообеспечения экопоселения собственной эффективной системой пока удаются лишь частично, хотя оказывают безусловное влияние на планировочные решения и компактность застройки.

В поселках, застраиваемых индивидуальными жилыми домами, энергообеспечение базируется на принципе изолированных систем в каждом доме. При этом на смену энергопассивным домам должны прийти энергоактивные, производящие больше энергии, чем потребляют. Таков энергоактивный дом в

Рис. 15. Четырехэтажное энергопассивное здание в Швейцарии ориентировано основными помещениями на юг, с севера лишь несколько маленьких окон нарушают плотную теплоизоляцию конструкций

Рис. 16. Облик нового энергоактивного дома в Австрии невыразителен в архитектурном отношении, что во внимание пока не принимается

поселении Тенинг (Австрия), обеспечиваемом фотоэлектрической системой из модулей по 86 кв.м на крыше с уклоном 10 градусов; система дополнена фасадным солнечным коллектором площадью 17 кв.м. В доме установлены система вентиляции с 85%-ным тепловосстановлением, а также цистерна объемом 6000 л для сбора и фильтрации ливневого стока. Наличествуют и высокая степень конструктивной изоляции, и доведенная до предела ориентация на юг (рис.16).

Такой образцовый энергоактивный дом производит на треть больше электричества, чем потребляет, поскольку накапливает производимые излишки.

Но можно ли считать перспективным направление, не только пренебрегающее внешним обликом здания, но и подчиняющее принципу энергосбережения его внутренние помещения, их функции? Архитектура жилых зданий разных типов веками определяла качество внешней среды поселений и, безусловно, должна оставаться важнейшим фактором ее формирования.

Особую сферу проектирования экопоселений составляет ландшафтная архитектура. Как природные, так и искусственные ландшафты (сады, парки, сельскохозяйственные территории) чутко реагируют на вмешательство в окружающую среду, в частности на инженерные преобразования. Прежде всего это касается индивидуальных садов, которые традиционно являются важнейшими элементами поселения, определяющими его экологическую полноценность.

В современной типологии индивидуальных садовых участков экопоселения выделяются сады для большой семьи, сады круглогодичного использования, фермерского типа, сады - коллекции растений. Особо выделяются сады жилых образований в зоне крупного города - сады сезонного использования и сады выходного дня.

Каждый из этих типов садов не только требует ухода, но и предъявляет специфические требования к свойствам территории. Например, общеизвестно, что наличие в саду взрослых деревьев полностью оздоровляет воздушную среду. Однако затенение ими участка противоречит требованиям инсоляции интерьеров здания, предположительно сокращающей тепло-энергопотребление.

Противоречивые подходы предлагаются в экопоселениях и к использованию ливневого стока. В пределах каждого здания проектируются замкнутые системы сбора, очистки и повторного использования дождевой воды. В то же время для территории поселения в целом предлагается устройство озелененных кюветов, открытой системы ливневой канализации, при которой озеленение специальными породами может способствовать очистке стока перед поступлением его в водоем через бассейны-отстойники.

Вмешательство в подземную среду (устройство газопроводов, водяных коллекторов, тепловых насосов и т.д.) полностью изменяет условия существования всех растений, что необходимо предвидеть при устройстве сада любого типа. То же самое можно сказать об устройстве солнечных коллек-

торов и ветрогенераторов. Нужно отметить, что проблема влияния новых видов энергообеспечения на окружающую среду, водный режим, выживание растений еще практически не осознана, по традиции считается, что «все вырастет само собой». Даже достаточно обширный опыт рекультивации нарушенных ландшафтов помогает мало, так как рассчитан главным образом на природные ритмы обмена веществ и их количественные характеристики.

В специальной литературе преобладает несколько идеализированный взгляд на создание современных поселений, основанный на том, что соседний ручей достаточно чист, что внедрение подземных энергоструктур позволит сохранить существующие деревья, что сбор дождевой воды обеспечит

Рис. 17. Полноценный в экологическом отношении сад не сочетается с установкой солнечных панелей или ветрогенераторов - таких задач в проекте еще нет

Рис. 18. Непосредственное окружение экодома с необходимым оборудованием можно формировать из низких растений

не только удовлетворение бытовых потребностей, но и условия для растений любого ассортимента. Принципы проектирования, отражающие изоляцию здания от его непосредственного окружения, нуждаются в изучении и корректировке (рис.17).

Наличие в поселении зрелых древесных насаждений, безусловно, положительно влияет на состояние воздушной среды, однако может препятствовать функционированию солнечных энергоносителей, особенно в летний период. Непосредственное окружение дома может быть сформировано из низких растений в сочетании с системой ливневой канализации (рис.18).

Термин «экопоселение» используется в наше время достаточно широко в тех случаях, когда предлагается экологическое совершенствование какой-либо из систем, входящих в состав поселения, - сокращение транспортных и производственных загрязнений, функционально оправданное озеленение, застройка, композиционно увязанная с природной структурой местности.

Разрабатывая проблему экологизации поселений, некоторые зарубежные теоретики предлагают подчинить проектирование формированию процессов коэволюции путем освоения и внедрения сложных технологий подобно тому, как биологические процессы порождают природные структуры высокой приспособляемости путем эволюции и скрещивания. Пока эти предложения далеки от реализации. Различные, часто противоречивые приемы экологизации и планировки поселений, их застройки и инженерного оборудования еще находятся в стадии эксперимента, нуждающегося в обобщении и осмыслении.

Нельзя не отметить, что практически все приемы формирования экопоселений полностью пренебрегают проблемой архитектурного облика зданий и окружающей среды. Архитектурные приемы проектирования экопоселений практически не разработаны, все внимание уделяется, по существу, рационализации инженерного обеспечения. Питер Айзенман, характеризуя выдающиеся здания второй половины ХХ века, заметил, что «для здания функция, структура и тип - его ин-струментальность - не критерии для понимания его значения в области архитектуры» [7. Р.21].

Экопоселение будущего видится как непрерывно изменяющаяся система взаимодействия с природными процессами, при этом построенная на точных графиках, подобных тем, что в наше время существуют в наземном и воздушном транспорте, в отдельных видах производства. В какой-то степени она реализуется в некоторых современных зданиях, их системах инсоляции и вентиляции, непосредственно реагирующих на изменение природной обстановки.

Вероятно, систематическое изучение методов взаимодействия с природой народного жилища прошлого может дать неожиданные плодотворные результаты. В конце концов, что такое национальная русская печь, как не термальная масса, обеспечивающая накопление и сохранение тепловой энергии?

Однако опыт проектирования небольших поселений пока чаще всего сводится к ограничению транспорта и устройству очистных сооружений, а также к еще достаточно робким попыткам рационализации энергопотребления.

Литература

1. Микулина Е.М., Благовидова Н.Г. Архитектурная экология. М.: Академия, 2013.

2. Баженов А.В. Разработка проектов «Поселок на 2-2,5 тыс. жителей» и «Жилое образование на 3 тыс. жителей»: учеб. пособие. МАрхИ, 2010.

3. Руано М. Экологическое градостроительство: учеб. пособие. МАрхИ, 2014.

4. Скакова А.Г. Ландшафтное проектирование сада. М.: ЗАО «Фитон», 2010.

5. Austin G. Green Infrastructure for Landscape Planning-Routledge. NY, 2014.

6. Hastings R., Wall M.(eds). Sustainable Solar Housing. Vol.2. Earthscan. L., 2009.

7. Eisenman P. Ten Canonical Buildings. 1950-2000. Rizzoli. NY, 2008.

Literatura

1. Mikulina E.M. Blagovidova N.G. Architekturnaya ekologiya. M.: Academia, 2013.

2. BazhenovA.V. Razrabotka proektov «Posyolok na 2-2,5 tys. zhiteley» i «Zhiloe obrazovanie na 3 tys. zhiteley»: ucheb. рosobie. MArhl, 2010.

3. Ruano M. Ecologicheskoye gradostroitelstvo: ucheb. posobie. MArhl, 2014.

4. Skakova A.G. Landshaftnoe proektirovanie sada. M.: ZAO «Fiton», 2010.

Ways of Designing Eco-Settlements.

By E.M. Mikulina, N.G. Blagovidova

The article surveys some modern examples of eco-settle-ments in middling-cold climate conditions, underlining the new ways of supplying different forms of heat and electricity, and stressing the evolving gap between the building and its landscape surroundings, as well as the loss of the building's architectural image.

Ключевые слова: говременные экопоселения, ландшафтный разрыв, потеря образа.

Key words: modern eco-settlements, landscape gap, image loss.