2575

Яркий пример проявления принципа вариантности и трансформируемости имеется у профессора Б. Борисовского в анализе башни, запроектированной Л. Альберти (рис. 9.2) [7]. Башня состоит из семи ярусов, каждый из которых имеет колонны и пилястры. До линии 1–1 перед нами круглая открытая со всех сторон беседка. Это вполне законченное целое, и нет желания что-либо здесь изменить, прибавить или убавить. До линии 2–2 имеем новое не менее законченное целое – небольшую башню. До линии 3–3 имеем трехъярусную башню, по композиции не менее целостную. По линию 4–4 получаем новую башню и т. д. Прибавляя к одной форме другую, мы каждый раз имеем новый архитектурный организм, новое законченное целое. Альберти сознательно пользуется этим примером. В этом убеждает нас текст, которым он снабдил свой проект: «На таком цоколе делается четырехугольник в виде маленького храма… в третьем ярусе, а также в четвертом и пятом строятся круглые храмики… В каждом круглом храме в соответствующих местах будут пробиты окна… Шестой ярус этой башни… есть четырехугольное сооружение… Седьмой и последний ярус башни – сквозной круглый портик». Эти описания показывают, как представлял себе Альберти композиции башни.

Рис.9.3. Особенности формирования композиций фасада виллы Пизани

< Рис. 9.2. БашняЛ.Альберти

В этом отношении Альберти не является исключением. Знаменитый итальянский зодчий Палладио следует этому же принципу. Если проанализировать рисунки вилл, помещенные Палладио в его

260

книге об архитектуре, обнаруживается, что к одной форме архитектуры он присоединяет другую и каждый раз получает новый архитектурный организм, весьма логичный и целостный. На рис. 9.3,а изображено красивое небольшое здание с четырьмя полуколоннами и фронтоном. На следующем это здание выросло за счет боковых крыльев, но оно также целостно и совершенно. На рис. 9.3,в постройка раскинулась в обе стороны и приобрела более импозантный вид, а на рис. 9.3,г фасад виллы Пизани, каков он есть, составленный из фасадов отдельных зданий.

9.4. Элементы биоэнергетического формообразования

Прекрасное и целесообразное в архитектуре создаются в едином процессе формообразования среды жизнедеятельности человека. В современной архитектуре наметились два метода построения объемной формы здания на основе системы функциональных и эстетических требований к его внутреннему пространству.

Первый основан на подчеркивании частей системы, на четком выделении однородных функциональных групп. Каждая из них вычленяется в особую часть объема, а элементы, служащие для организации функциональных связей, используются в качестве связующих звеньев композиции.

Второй метод построения объемной формы здания вызван стремлением к их универсальности и возможности многообразного использования, избавляющей от слишком скорого его морального старения. Этот метод основан на образовании единой, максимально обобщенной формы с простыми очертаниями. Внутренне сочленение такой формы осуществляется с помощью средств, не связанных с основными конструкциями здания, – трансформирующихся перегородок. Возможности группировки объемов здания весьма разнообразны, однако можно выделить некоторые основные типы объемно-пространственной композиции по признаку связи здания с окружающей средой: замкнутую, центрическую, базиликальную, компактную и открытую композиции.

Форма и внутреннее пространство с их интегрирующей композицией

– это та реальность, ради которой создается здание. Формообразование понимается как процесс создания целостных архитектурных объемных форм из отдельных структурных элементов физического, биологического, ути- литарно-технического и эстетического содержания. В этой системе особое место принадлежит ее объединяющей оболочке, разделяющей две среды с различными параметрами. Концептуальной идеей создания биоэнергетических зданий является их способность развиваться в условиях модернизации их функций и адаптации к воздействиям наружной среды. В данных

261

условиях качество архитектуры зданий может определяться только простотой и лаконичностью, минимумом использования технических средств в регулировании микроклимата, их архитектурная форма не должна идти вразрез с конструкциями. Процессом формообразования являются объективные закономерности развития непрерывного архитектурного пространства, характеризующегося непрерывностью форм и функций и неразрывностью потоков энергии и массы.

Непрерывность формы на уровне формирования архитектурных объектов понимается как иерархия форм внутренних пространств жизнедеятельности человека: рабочее место, зона, помещение, функциональная группа, структура здания в целом. Установление этой иерархии, выявление оптимальных форм внутренних пространств, принципов их взаимодействия и компоновки в объеме архитектурной формы зданий является главной задачей архитектурного формообразования. Архитектурная форма представляется не как пассивная материальная форма-оболочка, ограничивающая часть пространства, а как система направленного отбора и сосредоточения определенных свойств и ресурсов для трансформации этого пространства в жизненную среду человека с использованием опыта функционирования и развития живой природы. Пространство природы и архитектуры близки по уровню организации и развиваются в одних и тех же биофизических условиях земной и космической сфер и подчиняются общим законам гравитации, термодинамики и т. п.

Непрерывность функций обеспечивается в архитектурных объектах с помощью развитой системы функциональных и технологических структур производственного процесса, горизонтальных и вертикальных пешеходных и транспортных коммуникаций, сетью инженерных, санитарнотехнических и энергетических систем по обеспечению внутренней среды.

Непрерывность энергии определяется неразрывностью потоков энергии и потоков массы. Примером потоков энергии является процесс теплопотерь или теплопоступления через ограждающие конструкции. Примером потоков массы является процесс переноса массы воздуха и влаги в объеме и через ограждения помещений при наличии перепадов давления. Динамика энергетических потоков тепломассобмена в архитектурном пространстве определяется законами теплотехники и светотехники, термодинамики и аэродинамики с сохранением заданного энергетического и воздушного баланса и обеспечивает динамическое равновесие гомеостазиса организма животного и человека в искусственной среде.

Представляется весьма целесообразным процесс биоэнергетического формообразования функциональной архитектурной среды и пространственной структуры осуществлять с учетом ряда принципов [41]: минимакса; термодинамического равновесия; биоэнергетического конструирования; структурности; компактности; эксплуатационно-технической упа-

262

ковки; направленности; гибкости; инвариантности; целостности. Принцип мини-макса – достижение максимального эффекта мини-

мальными средствами, базовый принцип формирования природных систем любого уровня. В архитектуре та же дилемма: формирование комфортной среды жизнедеятельности человека в условиях экономии энергии, материалов, пространства и времени. Решение этого противоречия и составляет основную задачу архитектурного формообразования.

Принцип термодинамического равновесия внутренней среды во взаимодействиях с природно-климатическими с антропогенными условиями внешней среды как тепломассообменных систем с обеспечением гомеостазиса архитектурного пространства.

Принцип биоэнергетического конструирования является научно обоснованным процессом создания архитектурных форм и конструкций на основе аналогов биоэнергетического подхода с учетом особенностей динамического взаимодействия при использовании следующих мероприятий:

–минимизации массы конструкции и затрат энергии на их производство и эксплуатацию;

–размещении материалов и конструктивных элементов в гетерогенных (неоднородных) конструкциях, объемах и пространстве с учетом максимального использования их физических и технических возможностей;

–формировании архитектурно-конструктивного пространства, его формы и объема с использованием принципа плотной упаковки;

–унификации объемно-планировочных параметров архитектурных форм зданий и сооружений, типизации конструктивных элементов на основе принципов структурности и требовании энергосбережения.

Принцип структурности отражает особенности процесса общего построения композиции объекта и его формообразования, являющегося основой – пространственной организацией среды жизнедеятельности человека. Являясь фундаментальным, принцип структурности лежит в основе проявления всех других принципов формообразования среды, позволяя эффективно использовать закономерности развития и свойства архитектурной формы, основ целостности и гармонии объектов.

Принцип компактности отражает эффективность проявления принципа мини-макса – изоляцию внутренней среды от дискомфортных воздействий внешней. В теоретическом смысле под пространственной и функциональной компактностью следует понимать свойство емкости архитектурной формы, которое неразрывно связано с характеристиками энергоемкости и материалоемкости, функциональной и экологической эффективностью архитектурного объема в результате сокращения фронта отрицательных воздействий внешней среды. Различают пространственную

ифункциональную компактность с их направленностью. Под пространственной компактностью понимается емкость архитектурной формы как

263

мера контакта внутреннего пространства здания с внешней средой. Под

функциональной компактностью понимается насыщенность этого про-

странства функционально-технологическим содержанием.

Принцип упаковки представляет собой процесс создания целостной архитектурной формы максимально возможного полезного объема из отдельных структурных единиц при минимальной площади его ограждений по поверхности контакта с окружающей средой. Причем структурные единицы – элементы, являющиеся кирпичиками архитектурной системы, – могут быть трех видов: основного, вспомогательного и коммуникационного.

Принцип направленности отражает особенности пространственной ориентации архитектурного объема, способ взаимосвязи с окружающей средой и динамику развития. Если компактность преследует цель изоляций внутренней среды, то направленность её – связь с внешней средой при максимальном использовании естественных источников энергии.

Принцип гибкости отражает неизбежные и возможные преобразования архитектурных объектов в процессе их формирования, развития и модернизации во времени с сохранением целостности и надежности. Если гибкость в живой природе выступает в форме изменения и приспособления животных к различным климатическим условиям, то по аналогии с природой в архитектуре та же возможность приспособления к климатическим и функциональным условиям без реконструкции и модернизации за счет своей универсальности: всякая дифференциация всегда заканчивается интеграцией.

Принцип инвариантности как один из научных принципов представляет свойства неизменяемости конструктивной системы здания по отношению к каким-либо преобразованиям. Эффективным ответом на динамические климатические воздействия, циклические, функциональные и другие процессы являются универсальные здания с гибкой объемнопланировочной структурой. Такие здания позволяют размещать в них различные технологические и функциональные процессы в габаритах одного и того же пространства при неизменности, т.е. инвариантности, общего объемно-планировочного решения.

Принцип целостности является интегрирующей основой единства целей и задач формообразования и оптимального функционирования архитектурных объектов. Принцип целостности не имеет конкретных показателей, представляет собой характеристику процесса формообразования и выступает в качестве эстетического критерия архитектурно-экологической среды жизнедеятельности человека.

9.5. Энергосбережение и экология в архитектуре

Результаты краткого анализа некоторых принципов формообразова-

264

ния в архитектуре являются теоретической основой формирования энергосберегающей среды. Эффективность их использования определяется степенью адаптации здания или архитектурного комплекса в конкретных климатических условиях.

Энергосберегающая архитектура рассматривается как деятельность по преобразованию естественной среды и формированию искусственной при максимальном использовании естественных возобновляемых источников энергии. Проектируя любой объект, архитектор обязан учитывать характер взаимодействия здания и природно-климатического окружения, учитывать не только те влияния среды, которые испытывает человек, но и то, как архитектурный объект (организм) воздействует на среду. Масштабы человеческой деятельности в окружающей среде не столько велики, но часто негативны, и преобразованная «среда» начинает серьезно нарушать экологию человека.

Энергосбережение в архитектуре – самое очевидное преимущество,

которое у нас есть сегодня, это опыт прошедшего. Наибольшее влияние на умы архитекторов и инженеров Нового времени имела «триада Витрувия», сформировавшего в I веке до н. э. требования к архитектору – соблюдать пользу, прочность и красоту создаваемого архитектурного объекта. Эта триада относится к нашей «таблице умножения» – согласованию функции и формы. Благодаря высокой лаконичности, форма воспринимается как нечто непреложное. Однако с момента этих обобщений римского архитектора прошло уже более 20-ти веков развития строительной техники и архитектуры. Значительно расширились ареалы расселения и активного освоения новых областей. Причем если ареалы древней цивилизации, в частности вокруг средиземноморской акватории, располагались вблизи средней изотермы 20 0С в июле и 1 0С в январе, то освоение территории с рез- ко-континентальным и даже арктическим климатом, с отрицательным балансом среднегодовых температур – дело весьма трудное. Однако не так мало у нас специалистов, которые часто «к месту» и «не к месту» оправдывают дефекты своего творчества ссылкой на наши жесткие холодные климатические условия. И в этом есть доля правды. Но если их попросить запроектировать что-либо для «нежестких» климатических условий жаркого климата, то их аргументы окажутся весьма слабыми: они поймут, что в жарком климате проблем не меньше.

Покорение природы и создание искусственной среды жизнедеятельности человека осуществляется за счет ее же природных ресурсов. Известно, что сегодня из земных недр добывается более 50 т вещества на душу населения в год. После переработки с удельным расходом более 3 кВт·ч энергии и 800 т пресной воды получается всего около 2 т конечной продукции, а остальные 96 % исходного сырья остаются в отвалах. При этом следует отметить, что более одной пятой произведенных в мире материа-

265

лов и изделий тратится на строительство. Основные строительные материалы – сталь, алюминий, стекло, бетон и т.д. – требуют больших количеств энергии для своего производства (табл. 9.1). Однако примером эффективного использования с высоким коэффициентом полезного действия и бережливости является сама Природа. Живую природу можно считать совершенно уникальной системой, приспособленной для извлечения энергии не из концентрированных, а из «размазанных» источников. Причем использует она эту энергию с величайшей экономией. Сейчас предпринимается много попыток собирать энергию для технических целей из таких неконцентрированных источников, как солнечная радиация, ветер, геотермальная энергия [19].

Таблица 9.1

Энергоемкость производства материалов

Энергоэффективность в капитальном строительстве достигается внедрением трех групп мероприятий: сокращением энергозатрат на производство строительных материалов и конструкций; снижением энергозатрат на возведение зданий и сооружений и главное сведением к минимуму энергозатрат на их эксплуатацию. Таким образом, энергосбережение носит градостроительный, архитектурный, технический и нравственно-этический характер.

Градостроительный характер – это пространственное решение городской среды с использованием энергосберегающих эффектов солнечной радиации, ветра и т.п.

Архитектурный характер – это объемно-планировочное решение зданий с заданной компактностью и минимальным фронтом внешних воздействий.

Технический характер – это решение инженерных задач по обеспечению эксплуатационной надежности несущих и ограждающих конструкций с использованием энергоэффективных материалов и конструкций.

266

Здесь весьма уместны замечания профессора Д. Гордона по эффективности деревянных конструкций, способствующих рациональному использованию природных ресурсов [19]. Он пишет: «При больших размерах и малых нагрузках конструкции из дерева во много раз легче, чем конструкции из бетона или стали, очень важно, что почти вся энергия, необходимая для выращивания древесины, поступает бесплатно от Солнца». Кроме того, традиационная модификация древесины делает ее чрезвычайно прочным материалом.

Нравственно-этический характер определяется рачительным от-

ношением к природе и ее «содержанию», являющимся общим достоянием всего человечества. Стремление сделать из Природы служанку для человека известно и очевидно: отношения Человека и Природы доведены до критического состояния. И недаром древние греки говорили: «Чувство меры – последний и самый драгоценный дар богов». Поэтому конструктивной альтернативой замены общества потребления должно стать общество с идеологией разумной достаточности, этикой ограничений и согласия с природой. Человек – дитя природы и обязан относиться к ней так, как умный и предусмотрительный сын заботится о матери. И только наращивая собственные силы за счет рачительного и щадящего использования сил природы, человечество может достичь конкретных результатов и вступить на путь устойчивого развития.

Увеличение потребления всех видов энергии в течение последних десятилетий происходит в условиях осознанной неизбежности исчерпания невозобновляемых источников топлива, постоянного роста цен на топливо и электроэнергию. В силу этого энергетическая проблема стала проблемой номер один. Поэтому можно сказать, что в будущем всякая экономия в конечном счете будет сводиться к экономии энергии.

Уместно вспомнить известное высказывание на этот счет гениального русского ученого Д. И. Менделеева, который более столетия назад сказал, что «сжигать нефть – это все равно, что топить печь ассигнациями». С тех пор мы в этом разорительном для России бизнесе весьма «преуспели», не только самостоятельно сжигая, но и экспортируя основную часть добываемой в России нефти и газа. Каждому школьнику известно, что углеводы

– это ценнейшее химическое сырье. Из 1 т нефти, которая стоит сегодня 420 долларов, можно произвести готовой продукции на десятки тысяч долларов.

Таким образом, триада Витрувия дополняется экономическим критерием (энергосбережением), который весьма существенно предопределяет и повышает ее универсальность. Недаром в докладе Римского клуба (1995 г.) «Фактор четыре. Затрат – половина, отдача – двойная» [11] обосновывается новая концепция «Производительность ресурсов», под которой понимается возможность жить в два раза лучше и в то же время тратить в два раза

267

меньше. Залогом успешного решения задач энергосбережения за счет повышения продуктивности ресурсов и эффективности их использования в создании искусственной среды зданий становится единство архитектурной идеи, инженерной логики и экономической оптимизации. При этом речь идет о принятии неординарных и кардинальных решений, позволяющих осуществить в этой области не просто какие-то улучшения, а качественный скачок.

Мы много рассуждали в свое время об энергосберегающей политике, квинтэссенцией которой можно считать известную надпись на стенах советских учреждений «Уходя, гасите свет!» Так что продуктивное использование ресурсов – не такая уж новость. Добиваться большего с меньшими затратами – есть результат эффективного использования любых видов энергии, то есть коэффициента их полезного действия с обеспечением заданного комфорта среды. Это начало новой промышленной революции с резким увеличением производительности природных ресурсов. Опуская аргументы, можно привести семь мотивов в пользу эффективного использования ресурсов [11]: жить лучше; меньше загрязнять и истощать; получать прибыль; выходить на рынок и привлекать предпринимателей; приумножать использование дефицитного капитала; повышать безопасность; иметь справедливость и больше рабочих мест. Нам нужен рациональный социально-экономический стимул, который позволил бы решить сразу две насущные задачи: обеспечить занятость для большего числа людей и сэкономить ресурсы.

9.6. Устойчивость развития

Экскурс в историю. В настоящее время мы являемся участниками печальной тризны советского государства. Идея советского государства, как отмечал самый махровый диссидент этого государства А. А. Зиновьев, вынашивалась человечеством со времен социалистов-утопистов, а практически была осуществлена в России. Социалистические идеи и строительство социализма – это не случайная прихоть какого-то мечтателя, народа или нации, а многовековой поиск с пробами и ошибками народов мира и их передовых мыслителей по созданию общественных отношений, соответствующих человеку как Homo sapiens. Этот процесс поиска и практического построения был, есть и будет вечным. Человек как продукт этой селекции, развиваясь, будет будоражить умы человечества с неизбежным возвратом к социализму. Устойчивое развитие советского государства с новой соци- ально-политической системой проходило в условиях борьбы с непониманием и непризнанием возможности существования страны, строящей социализм в окружающем мире капитализма. Несмотря на разрушение со-

268

ветского государства, за социализмом будущее: выращено три поколения советских людей и посеяно его зерно.

Сегодня центробежные силы всё дальше разносят по орбитам бывшие союзные республики, перемалывают останки многовекового братства и сердечности. Всё меньше остаётся хранителей великого проекта русской цивилизации. Кто же сегодня может принять и смириться с распадом великой страны? Какой же государственный институт воодушевлял и сохранял социалистическое государство? Этим институтом являлась социальная идеология: «Все во имя человека, все во благо человека. Человек человеку друг и брат». Все объединяющие бывшее советское пространство проекты замыкались именно на этой идеологии. Во все годы существования СССР

социалистическая идеология, поддерживаемая всем прогрессивным человечеством, в тяжелейших сражениях и войнах отстаивала право нашей страны на существование.

Что бы не говорили о В.И. Ленине и его соратниках, но даже в условиях переустройства страны и гражданской войны он имел и цель, и программу строительства государства и знали, что без развития науки толку не будет. Новое государство после Октябрьской революции 1917 г. уже в 1918 г. создает Университет народов Востока, в 1919 г. – ЦАГИ, в 1920 г. разрабатывает и принимает программу ГОЭЛРО, в 1921 г. – декрет «Об едином строительном плане республики» и т. п. планы и программы развития государства. Это ярчайший пример обоснованного построения государства и привлечения людей к созидательному труду. Новое государство интенсивно развивалось за счёт проведения культурной революции, индустриализации, созданной политической и идеологической системы, путём тотальной концентрации всех сил и ресурсов. Был высок моральный дух, и действовали строжайшая дисциплина и ответственность. Именно Советский Союз спас мир от «коричневой чумы» германского фашизма. Это было событие библейского масштаба. Разрушил и сокрушил самое унизительное наследство европейского феодализма – колониализм, освободив из-под ига неорабовладельцев почти миллиард жителей нашей планеты – четвертую часть её тогдашнего населения. Советская военная мощь не допустила сползания мира к ядерному апокалипсису – к переделу мира «поамерикански». В этих гарантированных условиях безопасности Советский Союз взрывал горные хребты, изменял и обустраивал береговую кромку материка, строил города, распахивал целину и прокладывал трансконтинентальные дороги. В этих условиях рождались, обретали форму и переносились на планетарную почву проекты будущего.

Первым из них стало создание советской северной цивилизации. Осваивались пустынные районы Крайнего Севера. Здесь строились порты, аэродромы, дороги и система защиты государства. Был создан гигантский северный щит, который прикрыл страну от холода и удара через полюс.

269