Учет антропогенных и природно-климатических факторов в проектировании динамических жилых структур

Творческие концепции архитектурной деятельности

УДК 72.01

Т.А. Демидова

ДЕМИДОВА ТАТЬЯНА АНАТОЛЬЕВНА - доцент кафедры архитектуры и градостроительства Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток), член Приморской организации Союза архитекторов. Суханова ул., 8, Владивосток, 690950. E-mail: demta@yandex.ru

Учет антропогенных и природно-климатических факторов в проектировании динамических жилых структур

Современная органическая теория рассматривает временную составляющую как одну из основных тенденций в архитектуре. Подобно всем природным образованиям, архитектура, долгое время определявшаяся как «застывшая музыка», приобретает новое эволюционное развитие, состоящее из стадии рождения, развития или роста, угасания и утилизации. Архитектурные сооружения стремятся представить как часть экосистемы, в которой они существуют, во всяком случае, огромное значение приобретают тенденции использования энергосберегающих технологий и уменьшения воздействия на экологию, актуализируются вопросы сохранности окружающей среды. Архитектура стала подвижной, гибкой, адаптивной, и главный фактор этого - динамизм самого времени, тесно связанный с активной тенденцией использования компьютерных технологий. Здания и сооружения наделяются контролирующими «умными» системами, способными поддерживать многие системы дома в оптимальном состоянии. Развитие компьютерных технологий означает прогресс во многих областях человеческой жизни, одновременно это приводит к изменениям образа жизни современного человека: расстояние от места жилья до места работы уже не играет прежней роли (можно работать дистанционно), большая роль отводится средствам коммуникации, но особое значение приобретают требования к комфорту проживания, благоустройству, наличию общественных пространств и развитой инфраструктуры.

В статье рассмотрены основные направления развития динамической архитектуры жилых структур, зависимость формирования этих структур от основных факторов: природно-климатических и антропогенных; выявлены основные тенденции развития динамической жилой архитектуры.

Ключевые слова: адаптация, мобильная архитектура, трансформируемая архитектура, адаптивная архитектура, фактор времени, экологичность, энергосберегающие технологии.

Введение

Изменчивость потребностей общества, как и отдельного человека, влечет изменение функционального предназначения архитектурных объектов, пространственной геометрии и даже семантической составляющей, что определяет одну из основных тенденций современной архитектуры - возможность реагировать на постоянные вызовы и потребности общества. Принцип переменчивости заложен в самой основе динамической архитектуры, которая выражается в постоянном изменении и адаптации. Новая архитектурная форма, новый язык «опирается на динамическое слияние, сращивание и взаимопереплетение внутреннего и внешнего, своего и чужого, логичного и случайного» [3, с. 11] Понятие динамической архитектуры включает в себя 3 группы: мобиль-

© Демидова Т.А., 2015

ную, трансформируемую и адаптивную архитектуру. Анализ этих групп динамической архитектуры с учетом внешних факторов воздействия является целью настоящей публикации.

Мобильная архитектура

Примерами мобильной архитектуры служат исторически сложившиеся кочевые переносные жилища народов Средней и Центральной Азии, Африки, Аляски и Латинской Америки. Традиционные кочевые жилища формировались в течение длительного времени под влиянием главным образом природно-климатических и антропогенных факторов.

Природно-климатические факторы и жилище. Эти жилища полностью отвечают природно-климатическим условиям той местности, для которой они предназначались, и специфике местных строительных материалов. Иглу, юрта, вигвам и т.п. являются органичной частью самой природы: конические или полусферические по форме, они прекрасно вписываются в окружающий пейзаж заснеженной тундры, степи или прерий. Благодаря форме крыши сооружения имеют хорошую аэродинамическую сопротивляемость преобладающим ветрам, не создают серьезных ветровых завихрений на входе и не заносятся снегом. Вход в жилище ориентирован на благоприятную солнечную сторону (на юг - в северном полушарии, на север - в южном), что обеспечивает оптимальную инсоляцию жилища. Кроме того, конструкция юрты, например, отвечает условиям изменчивой внешней среды, учитывает сезонные и суточные изменения природы. Регулировка внутреннего микроклимата осуществляется посредством механически опускающихся и поднимающихся в соответствии с изменениями температуры воздуха войлочных покрытий стен, возможностью изменения диаметра верхнего отверстия юрты (рисунки 1, 2).

Рис. 1. Юрта - мобильное жилище степных Рис. 2. Вигвам - южноамериканское жилище

народов Средней Азии индейцев

Антропогенные факторы и жилище. Такое жилище полностью соответствовало требованиям быта и ведения хозяйственной деятельности кочевых народов: его параметры соответствуют параметрам человека (диаметр от 4,5 до 8 м, высота от 3,5 до 5 м), планировка обеспечивает ведение хозяйственно-бытовой деятельности с делением внутреннего пространства на несколько функциональных зон, постройка относительно легкая (300-400 кг с мебелью) и сборно-разборная, собирается примерно за один час, что немаловажно при кочевом образе жизни. Основа каркаса -ветви растений, жерди, тростник; покрытие - войлок, шкуры животных, пальмовые листья, возможно использование глины или даже блоков из слежавшегося снега. Благодаря применению экологически чистых местных материалов при сооружении, внутри жилища поддерживается оптимальный микроклимат. Каркасные жилища легко перемещаются, сохраняют свою планировочную структуру, исторически определенную бытом и традициями кочевых народов, совершенно безопасны для экосистем той среды, в которой они существуют.

В современной архитектуре заслуживают внимания разработки архитектурной компании Studio Aisslinger, возглавляемой Вернером Айслингером, с проектами концептуальных домов для современных кочевников, путешественников и романтиков. Архитекторы по-новому обыгрывают тему мобильного и комфортабельного жилища в проектах небольших и одновременно высокотехнологичных домов LoftCube и FinCube. Благодаря малому весу, простоте формы и несущих эле-

и 2

ментов своей конструкции, малой площади (не более 50 м ) LoftCube (рис. 3) собирается и устанавливается очень быстро и легко в течение всего трех дней, причем в самых неожиданных местах (по желанию заказчика): определяющим становится вид из окна, ограничений же практически не существует (на крыше небоскреба, в лесу, с видом на море). Внутреннее оформление зависит от пожеланий клиентов и дает неограниченную волю фантазии: можно организовать современное и комфортное жилое пространство, а можно оформить офис или место для встреч и вечеринок с друзьями.

Рис. 3. LoftCube, архитектурная компания Studio Aisslinger

Рис. 4. FinCube, архитектурная компания Studio Aisslinger

Здание FinCube (рис. 4) полностью состоит из местных типов древесины с достаточно длительным сроком использования, а также возможностью переработки по окончании срока службы, обеспечивается минимальный углеродный след и высокие экологические показатели. Также дом можно разобрать и перевезти на новое место, где его можно построить снова, и, что достаточно важно для экологии: для постройки дома необходимо нарушить почвенный покров на площади всего 2 м2, что позволит земле восстановиться после перемещения дома.

Таким образом, в этих домах используются традиционные принципы экологичности и транспортабельности мобильного жилища, но значительно расширяются возможности комфортабельности жилища по сравнению с традиционными типами за счет использования высоких технологий.

Трансформируемая архитектура

Примерами трансформируемой архитектуры являются здания с трансформируемым объемом или с трансформируемой планировочной структурой. Одна из особенностей планировочной трансформации - цикличность, т.е. возврат в исходное положение изменяющейся пространственной структуры здания. Цикл трансформации, в свою очередь, определяется сменой функций здания, временными промежутками и связью внутреннего пространства с внешней средой. Исходя из этого, можно выявить три типа трансформации во времени: сезонная, суточная и регулярная.

Принцип сезонной и суточной трансформации определяется природно-климатическими и антропогенными факторами: он часто используется в зданиях, которые в определенное время года или суток, для лучшей дозировки инсоляции, аэрации и связи с внешней средой, меняют степень замкнутости внутреннего пространства за счет трансформируемых элементов покрытий, стен и

других ограждающих конструкций [1]. Примером могут служить "Buildings in motion" («Здания в движении») - проект архитектора Ernst Giselbrecht.

В случае регулярной и периодичной смены функций и при многоцелевом использовании внутреннего пространства применяется регулярная трансформация. Как правило, при этом остается неизменной форма здания, но происходит гибкая смена вариантов планировки, оборудования, технических и эстетических характеристик пространства. Планировочная структура трансформируется под действием антропогенного фактора, который определяет саму цель трансформации и ее максимальную эффективность. Такой тип трансформации часто применяется в общественных зданиях (спортивно-зрелищных сооружениях, библиотеках, кинотеатрах, лекционных залах), в которых требуется создание разных пространств, совмещение или разделение функций.

Здания с трансформируемым объемом. Первые попытки создания высотных зданий с возможностью трансформации объема были предприняты в 1970-х годах японским архитектором Ки-сё Курокава в здании смешанного типа (жилое и офисное) Накагин Тауэр. Курокава был одним из основоположников направления «метаболизм» в архитектуре (термин заимствован из медицины, означает «обмен веществ»). В основу этой новой архитектурной теории был положен принцип аналогии архитектурных сооружений и функционирования живых организмов. В природе клетки живых организмов имеют тенденцию к размножению, старению, что приводит к замене поврежденных клеток новыми. Архитекторы-метаболисты предполагали, что их здания, состоящие из отдельных элементов-ячеек, подобно живым клеткам организмов, по мере устаревания или при необходимости рефункциализации смогут заменять эти отдельные ячейки на новые или перемещать в другие места по необходимости. Идея архитектурного метаболизма заключается в том, что благодаря возможностям трансформации объема, предполагалось отсрочить моральный и физический износ здания, поддерживать его в надлежащем состоянии.

Капсульная башня Накагин стала наиболее успешным воплощением идей метаболизма на практике. Ее идея была связана с индустриальным развитием: основу составляли два конструктивных ядра с коммуникациями, которые окружают по периметру более 100 блоков-капсул, жилых ячеек. Эта структура, как предполагалось, способна легко трансформироваться, в ней можно менять ячейки, убирать или добавлять их по необходимости: капсула была закреплена на конструкции всего на 4 креплениях. В реальности же тесная капсула напоминала кому-то космический корабль, кому-то - стиральную машину из-за формы круглого окна и мизерных размеров (площадь помещения всего 10 м ). Идея перемещения и замены блоков со временем так никогда и не была осуществлена: внутреннее пространство оказалось очень тесным и некомфортным для полноценного жилища, протекали стыки сетей водопровода, в качестве строительного материала был использован асбест, признанный экологически небезопасным, кроме того, сама капсула была изолирована от окружающей среды. Единственное достоинство данного сооружения - удачное расположение в центре Токио. Явные недостатки, не учитывающие комфортность пребывания в этой среде человека, привели к тому, что в настоящее вре-

Рис. 5. Жилая ячейка башни Накагин

Рис. 6. Капсульная башня Накагин. Архитектор Кисе Курокава

мя эти капсулы используются как временное жилье офисными сотрудниками фирм. Таким образом, явное пренебрежение антропогенными факторами привело к тому, что все положительные стороны здания так и не были оценены в полной мере (рисунки 5, 6).

Эти проблемы успешно были решены в комплексе «Коралловый риф» архитектора Винсента Келлабота (рис. 7, 8). Идея комплекса - создание комфортного мобильного жилья в сейсмически опасном районе островов Гаити. Отдельные ячейки-контейнеры собраны в перфорированную волнообразную структуру, напоминающую коралловый риф. Комплекс обладает целым рядом достоинств мобильного и комфортного жилища: разнообразие планировок, оптимальный микроклимат, используемые экологически чистые материалы, естественная система проветривания, защита от жаркого климата обеспечена формой структуры и ориентацией ячеек. Связь со средой осуществляется посредством пустых ячеек на этажах, заполненных зелеными насаждениями и большим благоустроенным внутренним пространством, организованным на крыше первого общественного этажа, который включает рестораны, кафе, магазины и необходимые службы. Кроме того, эта структура способна легко трансформироваться, в ней можно менять ячейки, убирать или добавлять их по необходимости.

Адаптивная архитектура

Адаптивная архитектура (dynamic architecture) - эта ее форма характеризует особенности времени и тенденций сегодняшнего дня. Фактор времени, требующий от архитектуры максимальной гибкости и адаптации, продемонстрирован в свойствах этого направления.

Адаптивная архитектура совмещает в себе лучшие характеристики и особенности других направлений динамической архитектуры, является примером синтеза архитектуры и новейших достижений науки и техники. Структура объектов этого направления базируется на детальной концептуальной проработке с применением инновационных подходов в области проектирования, внедрения в архитектуру достижений кибернетики, бионики, лазерной оптики и других современных технологий. Системы и объекты адаптивной архитектуры выстраиваются и существуют подобно живому организму, словно материальная субстанция, способная к саморегуляции. Гибкая адаптивная структура объекта позволяет активно подстраиваться к изменяющимся условиям и факторам, которые воздей- Рис 8 «коралловый риф», генплан и фасад, ствуют на объект [2]. архитектор Винсент Келлабот

Рис. 7. «Коралловый риф», архитектор Винсент Келлабот

Наиболее ярким примером адаптивной архитектуры является проект 80-этажной башни Dynamic Tower архитектора Дэвида Фишера (рис. 9). Здание будет расположено в Объединенных Арабских Эмиратах, в Дубае. Уникальность этого проекта в том, что Dynamic Tower будет способно изменять свой архитектурный облик под воздействием внешней среды. Основу 420-метрового здания составляет несущее монолитное ядро, на которое подвешиваются (независимо друг от друга) 80 этажей, при этом они не будут жестко закреплены на опоре и смогут перемещаться вокруг центрального ядра посредством силы ветра или SMART-систем на 360 градусов. В башне планируется разместить офисы, гостиницу, квартиры и виллы. Здание будет производить энергию при помощи ветровых турбин, которые располагаются на каждом этаже, и солнечных панелей на крыше. Жители этого здания сами смогут менять виды за окном, перемещаясь вместе со своей квартирой вокруг монолитной несущей опоры. Главное достоинство этой башни в том, что здание будет постоянно менять свой архитектурный облик.

Рис. 9. Dynamic Tower, архитектор Дэвид Фишер

Дэвид Фишер писал о своих башнях: «Архитектура - это искусство, и своими проектами я открываю ему двери в будущее. Что для меня важно? Во-первых, зрительное восприятие объекта, во-вторых, его функциональность, в-третьих, инженерное решение и, в-четвертых, его жизнь во времени. И только потом дизайн. Это последнее, о чем я думаю. Ведь, в конечном счете, каким бы ни был мой дизайн, время - вот самый главный архитектор, оно будет диктовать, как зданию выглядеть сегодня и завтра. Ведь, по сути своей, дизайн - это не просто форма, это форма, спроектированная с применением логики. И еще очень важен результат, которого я как архитектор хочу достичь. Поэтому моя концепция, отраженная в этих танцующих башнях, звучит как: "Спроектированные жизнью, обретшие форму, благодаря времени"» [5].

Заключение

Фактор времени в проектировании динамических жилых структур должен предусматривать учет сезонных, суточных или регулярных трансформаций; применение инновационных подходов компьютерного проектирования и внедрения SMART-систем с целью создания систем управления

«умный дом» и энергосберегающих технологий; применение принципов органической архитектуры. Основные тенденции формирования динамических структур, определяющих их непреходящую архитектурную ценность, были сформированы с учетом природно-климатических и антропогенных факторов, определяющих приоритет качества жилой среды, сомасштабной человеку, учитывающей потребность человека быть ближе к природе, стремление к сохранению экологического равновесия.

Главная цель динамической архитектуры - создание систем, наиболее точно отвечающих на изменяемые факторы среды, в которой существует объект, а также на потребности общества или отдельного человека, и, в конечном итоге, - создание комфортной среды обитания. Подобный подход означает ответственное отношение к экологическому равновесию среды, при котором архитектурный объект становится частью общей экосистемы, существует подобно живому организму. Динамическая структура объекта позволяет активно подстраиваться к изменяющимся условиям и факторам, которые воздействуют на объект. Трансформации направлены на решение различных задач: функциональных, эстетических, экологических, экономических, социальных, градостроительных и др.

Современные методы проектирования и новейшие достижения в создании динамической архитектуры определяют главную тенденцию в создании среды или пространства, способного к саморегуляции, самосовершенствованию и самовоспроизведению, которое будет формироваться с учетом фактора времени.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акбаралиев Р.Ш. Принципы построения гибких архитектурных пространств // Архитектура и градостроительство стран Центральной Азии в новом тысячелетии: тр. междунар. науч.-практ. конф. Бишкек: КРСУ, 2010. С. 101-107.

2. Гайдученя А.А. Динамическая архитектура: основные направления развития, принципы, методы. Киев: Будивельник, 1983. 53 с.

3. Добрицына И.А. От постмодернизма - к нелинейной архитектуре. Архитектура в контексте современной философии и науки. М.: Прогресс-традиция, 2004. 416 с.

4. Сапрыкина Н.А. Основы динамического формообразования в архитектуре: учебник для вузов. М.:

Архитектура-С, 2005. 312 с.

5. Смелые фантазии Дэвида Фишера - «Танцующие с солнцем» // Блог Надежды Фелькер. URL:

http://sakura.bloglit.ru/2012/04/01/smelye-fantazii-devida-fishera-tancuyushhie-s-solncem/ (дата обращения:

10.07.2015).

THIS ARTICLE IN ENGLISH SEE NEXT PAGE

Creative Concepts of Architecture Activities

Demidova T.

TATIANA A. DEMIDOVA, Associate Professor of Department of Architecture and Urban Planning, School of Engineering, Far Eastern Federal University, Member of the Union of Architects. 8 Su-khanova St., Vladivostok, Russia, 690950, e-mail: demta@yandex.ru

Designing dynamic residential structures with consideration for anthropogenic and climatic factors

The article deals the main directions in the development of the dynamic architecture of residential structures, the way of creating the letter being dependent on climatic and anthropogenic factors. The main trends in the development of dynamic residential architecture have been established in it.

Key words: adaptation architecture, mobile architecture, transformable architecture, adaptive architecture, climatic factors, anthropogenic factors, time factor, environment friendly, energy saving technologies.

REFERENCES

1. Akbaraliev R.Sh. Principles of construction of flexible architectural spaces. Architecture and urban planning in Central Asia in the new millennium: the international scientific works. conference. Bishkek, 2010, p. 101-107. (in Russ.). [Akbaraliev R.Sh. Principy postroenija gibkih arhitekturnyh prostranstv // Arhitektura i gradostroitel'stvo stran Central'noj Azii v novom tysjacheletii: tr. mezhdunar. nauch.-prakt. konf. Bishkek: KRSU, 2010. S. 101-107].

2. Gayduchenya A.A. Dynamic architecture: The main directions of development, principles, methods. Kiev, Budivelnik, 1983, 53 p. (in Russ.). [Gajduchenja A.A. Dinamicheskaja arhitektura: osnovnye napravlenija razvitija, principy, metody. Kiev: Budivel'nik, 1983. 53 s.].

3. Dobritsyna I.A. From postmodernism - a non-linear architecture. Architecture in the context of modern philosophy and science. M., Progress-Tradition, 2004, 416 p. (in Russ.). [Dobricyna I.A. Ot postmodernizma - k nelinejnoj arhitekture. Arhitektura v kontekste sovremennoj filosofii i nauki. M.: Progress-tradicija, 2004. 416 s.].

4. Saprykina N.A. Fundamentals of dynamic shaping the architecture, the textbook. M., Architecture, C., 2005, 312 p. (in Russ.). [Saprykina N.A. Osnovy dinamicheskogo formoobrazovanija v arhitekture: ucheb-nik dlja vuzov. M.: Arhitektura-S, 2005. 312 s.].

5. David Fisher's wildest imagination - "Dancing with the Sun". Nadegda Felker,s blog. (in Russ.). URL: http://sakura.bloglit.ru/2012/04/01/smelye-fantazii-devida-fishera-tancuyushhie-s-solncem/ (07.10.2015). [Smelye fantazii Djevida Fishera - «Tancujushhie s solncem» // Blog Nadezhdy Fel'ker. URL: http://sakura.bloglit.ru/2012/04/01/smelye-fantazii-devida-fishera-tancuyushhie-s-solncem/ (data obrash-henija: 10.07.2015)]