4.Архитектурное формирование энергоактивных промышленных зданий.

Формирование энергоактивной застройки, решенное на основе принципов укрупнения, кооперирования и блокирования, определяют три основные тен­денции:

на градостроительном уровне — создание энергоактивных комплексов, включающих группу зданий и сооружений, образующих единую энергоактивную систему, объекты которой дополняют друг друга по принципу взаимного пере­распределения централизованно собранной и аккумулированной солнечной, ветровой, геотермальной энергии в зависимости от ее дефицита или избытка ;

на уровне структуры энергоактивного сооружения — энерготехнологическая интеграция различных типов зданий и создание крупных межвидовых энергоак­тивных комплексов;

на уровне внутреннего пространства — организация многофункционального энергоактивного пространства, объединяющего различные объемы в единый структурный организм.

В области функционального зонирования энергоактивных зданий возмож­но использование двух принципов организации пространства:

создание жестких, определенных технологией, ограниченных в пространстве энергоактивных зон, располагаемых в наиболее удобных местах с точки зрения гелиотехнического и монтажного исполнения и взаимосвязи с основными ком­муникациями здания;

свободное зонирование, организация универсального трансформируемого энергоактивного пространства, используемого под различные технологические, эстетические, производственные цели в зависимости от возникающей в различ­ное время потребности. Все энергоактивные архитектурно-конструктивные системы должны отвечать принципам свободной планировки. Следовательно, необходимо добиваться мобильности энергоактивных систем.

Первый принцип функциональной организации энергоактивных промышлен­ных зданий применяется в комплексах, связанных со сложными технологически­ми и функциональными процессами, где требуется строгая взаимосвязь отдель­ных групп помещений и их определенное размещение. Второй принцип применим для организации крупных энергоактивных комплексов и при решении отдель­ных пространств, предназначенных для универсального использования.

Комплексная оценка проектных решений отдельных энергоактивных объек­тов по градостроительным, функционально-планировочным, эстетическим и эко­номическим критериям показала, что энергоактивные здания и комплексы, ре­шенные на основе прогрессивных принципов архитектурной организации, преж­де всего укрупнения и кооперирования, приобретают новые качества, соответст­вующие современным архитектурным требованиям, и экономически более эф­фективны по сравнению с традиционными типами зданий.

Основные причины недостаточных объемов строительства энергоактивных зданий — слабое развитие существующих баз по производству необходимых энергоактивных конструкций, применение методики «штучного» проектирования энергоактивных зданий с использованием различных типов гелиоэнергосистем, не приведенных в единую энергоактивную архитектурно-конструктивную систе­му здания, а также некоторое превышение стоимости строительства по сравне­нию с традиционными зданиями.

Опыт строительства и эксплуатации зданий, спроектированных на основе энергоактивных конструктивных решений, уже сейчас выявляет некоторые не­гативные стороны, присущие этой архитектурно-конструктивной системе. К ним следует отнести жесткость энергоактивного каркаса в планировочном отноше­нии, а также наличие инженерных систем, входящих в интерьеры помещений и затрудняющих организацию «свободного плана», трансформацию помещений и универсальное использование внутреннего пространства, которое позволяло бы реагировать на все изменения функциональной структуры сооружения. Одна­ко эти причины временные и не могут служить тормозом в развитии строитель­ства энергоактивных зданий.

Такие энергоактивные системы, отработанные конструктивно и технологи­чески, несмотря на отмеченные недостатки, в настоящее время внедряются повсеместно. И это закономерно, так как другой конкурентоспособной методики проектирования и строительства данного типа зданий, которая могла бы ее за­менить, пока не имеется, а простота изготовления и монтажа конструкций, чет­кость планировочной и монтажной сетки, ограниченная номенклатура изделий свидетельствует о том, что эта система в течение ближайших лет будет господ­ствующей в строительстве энергоактивных зданий. Для решения отмеченных противоречий необходимо дальнейшее совершенствование энергоактивной архитектурно-конструктивной системы промышленных зданий.

Первый этап совершенствования системы — улучшение ее конструктивного решения — практически завершается. Однако мероприятия по усовершенство­ванию энергоактивной системы относятся к области конструирования, изготов­ления и монтажа гелиотехнических изделий и почти не затрагивают вопросов улучшения системы в архитектурно-типологическом отношении. Необходимо дальнейшее совершенствование энергоактивного каркаса здания с позиций удовлетворения современным архитектурным требованиям в условиях, макси­мально приближенных к требованиям типового проектирования.

Совершенствование энергоактивного каркаса в архитектурно-типологиче­ском плане может идти по четырем направлениям:

введение укрупненных энергоактивных элементов;

устройство многовариантных энергоактивных систем, позволяющих заме­нять морально или материально устаревшие элементы на новое поколение изде­лий с повышенными эксплуатационными и эстетическими качествами;

добавление в номенклатуру изделий, дающих возможность развития энерго­активности систем;

введение в номенклатуру дополнительных энергоактивных изделий наруж­ных ограждающих панелей и архитектурных деталей простенков, окон, солнце­защитных устройств, повышающих в зависимости от назначения энергоресурсы элементов зданий в поле солнечной радиации и позволяющих проектировщику свободно оперировать архитектурным образом сооружения.

Построенные энергоактивные здания через 20—30 лет уже не будут нас удов­летворять с точки зрения функциональной организации сооружения, требований к технологии и оборудованию, возможности изменения функций рабочих площа­дей, трансформации. Поэтому энергоактивные здания целесообразно проекти­ровать на основе универсальной энергоактивной архитектурно-конструктивной системы с укрупненными структурными энергоактивными элементами, меняю­щими во времени свои функции. Укрупнение энергоактивных элементов, состав­ляющих каркас здания, и устройство вариантного энергоактивного зонирования структуры сооружения помимо улучшения архитектурно-типологических качеств оказывает определенное влияние на снижение массы и материалоем­кости сооружений, дает новые планировочные возможности- в решении сложных функционально-технологических узлов, а также большую по сравнению с тра­диционными решениями свободу в объемно-пространственной организации и создании пластических композиций зданий.

Что касается проблемы дальнейшего совершенствования номенклатуры энергоактивных навесных ограждающих панелей стен, то для ее решения наи­более вероятны следующие пути:

улучшение существующей номенклатуры энергоактивных навесных панелей и архитектурных элементов (оконных и входных проемов, солнцезащитных устройте, козырьков, террас и др.), что является первоочередной задачей на ближайший период;

создание новой номенклатуры энергоактивных панелей «на этаж» из легких конструкций и материалов с применением алюминия, пластмасс, легких утепли­телей и с введением разнообразных форм оконных проемов — квадратной, круг­лой, прямоугольной и др. Параллельно могут применяться и ленточные навесные гелиотехнические панели (по существующей номенклатуре изделий). Эта задача ставится на последующий период.

Не заменяя несущей части каркаса как основы системы, можно значительно улучшить и разнообразить его архитектурные качества путем замены наружного стенового ограждения на легкие энергоактивные навесные панели с примене­нием новейших эффективных конструкций и материалов. При этом следует по­высить качество исполнения отделки поверхностей энергоактивных панелей, как наружной, так и внутренней, применяя алюминиевые, пластмассовые или дере-воалюминиевые столярные изделия, алюминиевые гелиотехнические элементы из прокатных листов (или более дешевого материала) и т. д., а также разно­образить номенклатуру панелей с целью организации вариантных решений фасадов. При совершенствовании номенклатуры энергоактивных изделий не следует забывать и криволинейные архитектурные формы, которые почти исклю­чены из отечественной практики энергоактивного строительства. Архитектурная проработка автором элементов ветроэнергоактивных и других систем зданий Н. П. Селиванова ( энергетические ловушки, поли­функциональные элементы ветроагрегатов в конструкциях защиты свето­проемов и др.) показала, что круглые и иные криволинейные формы не только эффективны как энергоактивные конструкции, но и несут большую декоратив­ную и эстетическую нагрузку.

Поэтапная реализация предложений по совершенствованию энергоактивной системы в архитектурно-планировочном аспекте создает предпосылки организа­ции универсальной энергоактивной системы, позволяющей обеспечить большую гибкость и свободу планировки при энергоактивном зони­ровании, а также широкую вариантность объемно-пространственных решений энергоактивных зданий. Разработки могут вестись в различных направлениях:

• использование номенклатуры существующих энергоактивных изделий и их технологии изготовления комбинированное применение традиционных гелиотехнических конструкций типа «горячий ящик» с усовершенствованной номенклатурой энергоактивных конструкций нового поколения;

• создание специальной энергоактивной архитектурно-конструктивной систе­мы для различных типов зданий.

Для энергоактивных зданий массового строительства наиболее приемлемы архитектурно-планировочные решения блочной структуры из энергоактивных функциональных ячеек или энергоактивных блоков-зданий, так как эти элемен­ты создают лучшие условия для стандартизации энергоактивных изделий и уменьшения их количества. Характер первоочередных приобретают задачи создания Единого каталога энергоактивных изделий, унификации объемно-планировочных параметров энергоактивных зданий, изучения функциональных требований к различным типам энергоактивных зданий. В архитектурной практике принято, что образ сооружения определяется формой, при этом упрощенно рассматривается система «конструкция—форма». Но образ промышленного здания прежде всего связан с назначением сооруже­ния, с технологическими процессами, которые в нем происходят, иначе говоря, с функцией сооружения. Для каждого типа сооружения характерен свой образ. При этом конструкция не является основным компонентом в процессе создания формы сооружения массового строительства. Внедрение новых энергоактивных архитектурно-конструктивных систем, переход к строительству энергоактивных зданий качественно влияют на организацию структуры, форму и внешний облик зданий, позволяют расширить поиски образа энергоактивного соору­жения. При архитектурном формировании энергоактивных промышленных зда­ний, производственных и вспомогательных, отличающихся этажностью и объем­но-планировочным решением, формула «конструкция — форма» недостаточна для оптимального художественного решения промышленного здания. Необходи­мо использовать формулу: «функция (технологический процесс) — энергоак­тивная конструкция — форма — современный образ» с учетом региональных условий и народных приемов строительства.

Рассмотрим цепь взаимоотношений отдельных категорий архитектуры, свя­занных с художественной выразительностью энергоактивных промышленных зданий.

Функциональное назначение энергоактивного промышленного здания об­условливает взаимосвязь «функция — энергоактивные конструкции». Помимо функции промышленного здания на энергоактивные конст­рукции оказывают большое влияние местные условия и народные приемы строи­тельства: устройство навесов, козырьков, элементов солнцезащиты, крутых крыш в горных районах с большими осадками, применение местных строитель­ных материалов, гелиоэнергоресурсы зданий, возобновляемые источники энер­гии. Возникает взаимосвязь «условия строительства — энергоактивные конст­рукции». Принятая энергоактивная конструктивная система являет­ся одним из основных определяющих факторов пространственной формы энерго­активного промышленного здания, что характеризуется взаимосвязью «энерго­активная конструкция — энергоактивная форма». Функциональ­ная структура энергоактивного промышленного здания и местные условия строительства помимо влияния на конструкции оказывают воздействие непо­средственно на пространственную форму сооружения. Возникают взаимосвязи «функция — энергоактивная форма» и «условия строительства — энергоактивная форма». На организацию пространственной формы энергоактивного промышленного здания воздействуют средства гармонизации, основанные на особенностях психофизиологии восприятия формы и способст­вующие выразительности, — симметрия и асимметрия, ритм, соразмерность пропорций, статичность и динамика композиции, масштаб, цвет. Появляется взаимосвязь «средства гармонизации — энергоактивная форма».

Полученная архитектурная форма энергоактивного промышленного здания является источником и носителем образа здания. Отсюда возникает прямая последовательность «энергоактивная форма — современный образ.

На основе этих простых взаимосвязей отдельных компонентов архитектуры можно изложить единую формулу процесса становления образа энергоактив­ного сооружения:

Комплексный учет этих компонен­тов на базе функционально-планиро­вочного решения здания может опре­делить качество архитектуры энерго­активного промышленного здания, его эстетические достоинства. Каковы пути совершенствования архитектурной практики в формировании образа энергоактивных промышленных зданий?

На развитие современных типов энергоактивных промышленных зданий должны оказать влияние прогрессивные принципы архитектурной организации, подразделяющиеся на четыре основные категории в зависимости от области их применения (общей структуры здания, внутреннего пространства, энергоактив­ной системы и эстетики):

принципы объемно-планировочной организации — укрупнение блоков, ко­оперирование производств, блокирование зданий;

принципы функциональной организации — зонирование, универсальность, специализация;

принципы энергоактивных архитектурно-конструктивных решений — про­грессивность энергоактивных конструкций, трансформативность, инженерно-техническая оснащенность;

принципы художественной выразительности — гармонизация энергоактив­ной формы, синтез искусств, использование народных приемов строительства.

При дальнейшей разработке типов энергоактивных зданий использование принципа открытой типизации может стать одним из ведущих в развитии массо­вых типов энергоактивных промышленных зданий.

При типизации зданий и сооружений гелиокомплекса в целом или его со­ставляющих возникает задача проектирования с такой степенью гибкости, кото­рая обеспечивала бы разнообразие архитектурных решений. При этом предъяв­ляются два противоречивых требования относительно гибкости проектирования этих комплексов. С одной стороны — требование вариантности состава и гра­достроительной маневренности, с другой — гибкости внутренней структуры, обеспечивающей возможность изменения назначения подразделений, развития одних функций за счет других, видоизменения пространства интерьеров. Один из возможных путей решения этого противоречия — методика вариантного про­ектирования с использованием функционально-планировочных элементов, осно­ванная на сочетании типового и индивидуального проектирования.

Комплекс может строиться как единовременно, так и по этапам. При варьи­ровании общей композиции гелиоцентра необходимо обеспечивать, как и в обыч­ных комплексах, архитектурную целостность объемов, фасадов и интерьеров комплекса и зданий, в том числе и на каждом этапе его возведения. Единству архитектурно-планировочного решения должно способствовать общее свобод­ное коммуникационное пространство, объединяющее элементы в целостный ком­плекс. Многофункциональный гелиокомплекс особенно сложен и многообразен по своей функциональной организации и технологии.

Совершенствование проектирования предполагается в направлении индиви­дуализации общего архитектурного решения комплекса, более гибкого и все­стороннего учета конкретных условий строительства: градостроительной ситу­ации, природно-климатических условий, строительной базы, окружающей сре­ды, создания образа многофункционального научно-производственного гелио­комплекса.

В настоящее время все острее возникает потребность в большей увязке каж­дого строящегося комплекса с местными многообразными условиями и, следова­тельно, в разнообразии их архитектурных решений.

В социальном аспекте архитектура в значительной степени ослабила связи с национальными, эстетическими, демографическими традициями и требования­ми, которые на протяжении тысячелетий определились конкретными климатиче­скими условиями и духовными потребностями человека. Если внимательно про­анализировать исторический, опыт формирования народного жилища, выявить последовательность и законы этого процесса, влияние природно-климатических условий на формирование традиционных типов народного жилища, можно убе­диться, что творения, например, древнерусских зодчих создавались с учетом законов энергоактивности. Народные постройки восхищали и восхищают нас на редкость гармоничными соотношениями своих частей, логичностью архитек­турного замысла, сочетанием комплекса функциональных требований к объекту с естественной красотой его форм.

Архитектура энергоактивных зданий и комплексов — это создание среды обитания и трудовой деятельности в новых гелиодомах и технологических гелис-комплексах, построенных с учетом природно-климатических условий и регио­нальных традиций народного зодчества. Энергоактивные здания и гелиокомплексы, в которых потенциал пластической разработки заложен в самом кон­структивном решении, можно рассматривать как конкретное воплощение орга­нического синтеза утилитарного и эстетического.

На смену экспериментальному проектированию и строительству солнечных зданий пришло время тщательного анализа уже осуществленных и будущих разработок. Энергоактивные гелиосистемы должны рассматриваться в тесной связи с архитектурно-планировочными и конструктивными решениями самих зданий. Необходим поиск нового подхода к методу работы с архитектурным про­странством под углом зрения энергетических функций зданий или комплексов.