11061

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА НА КАФЕДРЕ АРХИТЕКТУРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФГБОУ ВО «НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Научный руководитель

Гельфонд Анна Лазаревна

доктор архитектуры, профессор

Официальные оппоненты:

Янковская Юлия Сергеевна

доктор архитектуры, профессор ФГБОУ ВО «Уральский государственный архитектурно-художественный

университет», заведующая кафедрой архитектуры,

Лекарева Нина Афанасьевна

кандидат архитектуры, доцент, ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»,

профессор кафедры градостроительства

Ведущая организация

ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Защита состоится 05 июня 2017 года в 11-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.162.07 при ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65, корпус 5, аудитория 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» и

на сайте www.nngasu.ru.

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования .Будущее городов зависит от наших действий на сегодняшний день, в соответствии с этой целью пришло время думать об архитектурно-городской концепции будущего, которая гарантирует создание комфортных внешних и внутренних общественных пространств.

С ростом урбанизации, появлением высокотехнологичной архитектуры помимо очевидных достижений цивилизации, наблюдаются и негативные явления: глобально нарушено экологическое равновесие, на земле происходят климатические изменения. В масштабе городов повышается температура окружающей среды, возникают «острова тепла». Контроль и усовершенствование окружающей среды в открытых общественных пространствах городов в соотношении с комфортом для пользователей требует хорошего знания о влиянии городской застройки на микроклимат.

Контекст застройки предполагает богатую и разнообразную окружающую среду, которая оказывает влияние, с одной стороны на то, каким образом используются открытые общественные пространства (движение, последовательность деятельности), и с другой стороны, на восприятие – тепловое, акустическое, визуальное, обонятельное и т.д. В городской среде микроклиматические параметры, такие как температура, движение воздуха и интенсивность солнечной радиации, меняются в зависимости от времени и пространства. Эти изменения под влиянием морфологии архитектурных объектов могут быть более или менее подходящими для теплового, ветрового и визуального комфорта пешеходов. Открытые общественные пространства, исследуемые в этой диссертации, это улицы, площади, дворы, сады и парки. Качество устройства этих мест в большой степени определяет качество жизни в городах. Их микроклиматические параметры важны для деятельности людей, которая происходит в открытом общественном пространстве, поскольку влияют на характер его использования.

Традиционные типы городской застройки («ксур» и «Медины») алжирских городов сухого и жаркого климата связаны с такими характеристиками, как: плотность, компактность, традиционные строительные материалы, соотношение ширина/высота зданий, формирующих улицу, их глухие фасады, наличие растений и воды «оазисы». Всё это делает внутренние и внешние пространства популярными и доступными в любой сезон, несмотря на жаркие климатические условия. Этот эффект достигается благодаря

1

народной практике, которая интегрировала климатические факторы (ветер, солнечные лучи, температура воздуха) в процессе строительства этих городов.

Новые планировки доминируют в городах Сахары. Так, в Алжире существующая архитектурная морфология городской среды является результатом ошибочного городского планирования и градостроительного законодательства. Основная специфика настоящего исследования делает акцент на динамическом аспекте в анализе влияния архитектурных городских форм на микроклимат и на тепловой комфорт в открытых общественных пространствах алжирских городов. Наблюдения сфокусированы на фактических изменениях в городской среде. Поэтому важно интегрировать понятие микроклимата в каждом случае нового проектирования или реконструкции. В связи с этой необходимостью возникают вопросы:

-какие показатели характеризует отношение между архитектурной морфологией городской среды, тепловым комфортом и климатом;

-какие формы доминируют в пейзаже городов с сухим и жарким алжирским климатом;

-как это сказывается на микроклиматических параметрах внешнего теплового комфорта;

-как архитектурная морфология городской среды участвует в улучшении теплового комфорта в открытых общественных пространствах городов сухого и жаркого климата Алжира;

-какие рекомендации требуется разработать, чтобы позволить

комфортные открытые общественные пространства.

Теоретическая база исследования. Выбранное направление исследования является малоизученным в архитектурной науке. В то же время проблемы, связанные с влиянием архитектурной морфологии городской среды на формирование микроклимата, отражены в научных трудах и публикациях целого ряда ученых. Среди них работы Варенцова М.И., Водяник А.Р., Губернского Ю.Д., Дуничкина И.В., Егорычева О.О., Есаулова Г.В., Коваленко П.П., Коновой Л.И., Константинова П.И., Куприянова В.Н., Лицкевича В.К.,Мягкова М.С., Оке Т.Р., Орловой Л.Н., Петунина Т.Ю, Сапожникова С.А., Арнфиелд А., Мигует Ф., Бухезер Х., Ямагуши К.

Изучение отношения между архитектурной морфологией городской среды, микроклиматом и тепловым комфортом является сложным из-за большого количества переменных (параметры окружающей среды и личные

2

параметры человека). Это отношение было рассмотрено в работах Аит Амеур K., Гомез Ф. и Жабалойес Ж., Элиассон И., Живони Б., Нагара К., Статопулос Т., Николопулу М., Монтазери Х., Ясин T., Берт Б., Хансен Ж.

В этом контексте несколько морфологических показателей, связанных с климатическими параметрами, были разработаны с целью упростить изучение взаимосвязи между архитектурной морфологией и тепловым комфортом в открытых общественных пространствах. Для этого рассмотрены работы Адолф Л., Бозоннет Е., Димуди А., Самсонова Т.Е., Браун Ж.З., Стеемерс К., Гролеау Д., Гриммонд С., Атамена К., Таха Х., Оуамер А.Ф., Акбари Х., Буссоуалим А., Эскурру Г., Голанеи Г., Буйер Ж., Винет Ж., Адаменко В.Н., Хайруллина К.Ш..

Методы и сложность оценки теплового комфорта с адаптацией человека в открытых общественных пространствах рассмотрены в работах: Бакер Н., Макинтайр Н., Оселанд Н., Лякудис С., Потвина А., Пенуоарден А.Д., Уоисе А.Ф.Е., Тахбаз М., Медеу К.Ф., Жендритскей Г., Хамид М., Ясин Т., Блокэн Б., Хенсен Я., Пеарлмуттер Д. и А.А. Махмуд.

Типоморфологический анализ, история эволюции городской и архитектурной формы были рассмотрены в работах Канижжиа Ж., Панераи П., Леиньш К., Ле Корбюзье, Де Портзампарк К.Ю., Левей А., Кастекс Ж., Графмейер Я., Петуниной Т.Ю., Серже С.

Программное обеспечение для компьютерного моделирования микроклимата –отражено в работах Азар С., Вероника К., Карденас Л.А., Теллер Ж. (Townscope) и в работах Озкерестеси И., Круе К., Бразел А.Ж., Брусе М. (ENVI-met).

Вопросы влияния архитектурной морфологии городской среды на микроклимат и на тепловой комфорт в открытых общественных пространствах в условиях сухого жаркого климата рассмотрены в работах Ратти С., Бурбиа Ф. и Аоуби Б., Аит Тудерт Ф. и Майер Х., Мохамед О. Я., Йоханссон Е., Дженане М., Николопулу М. и Аль Жавабра.

Стандарты высокого качества окружающей среды (HQE Франция, 1996 г.) и рекомендации содержатся в следующих публикациях: Повестка дня на

Современной Архитектуры (CIAM), алжирский план устойчивого развития

(PNAE-DD, 2002г.), RediscoveringtheUrbanRealmandOpenSpaces (RUROS, 2002), книга Traité d'architecture et d'urbanisme bioclimatiques (Алаин Лиебардь и Андре Де Херде, 2005г.). Комплексные биоклиматические показатели (индексы) и

3

биоклиматическая комфортность нашли отражение в стандартах: ANSI/ASHARE 55-2004 и ISO 7730.

Однако, в засушливых зонах и, в частности, в алжирских городах с жарким климатом данная тема остается малоизученной.

Цель исследования – выявить закономерности влияния архитектурной морфологии на микроклимат и тепловой комфорт открытых общественных пространств в условиях засушливого климата Алжира. Для достижения данной цели ставились следующие задачи:

-выявить морфологические характеристики архитектурных объектов, способствующие формированию комфортного и дискомфортного микроклимата в открытых общественных пространствах;

-определить морфологические показатели (в масштабе открытого общественного пространства и в масштабе городской застройки), взаимодействующие с тепловым комфортом, микроклиматом и архитектурной морфологией городской среды, показать методы их оценки;

-определить доминирующие морфологические типы городской ткани городов жаркого сухого климата Алжира на примере города Лагуат;

-выявить зависимость между архитектурной морфологией городской среды (морфологические показатели) и тепловой окружающей средой (индексы комфортности: локальная оперативная температура пешеходной зоны «ЛОТ» и ощущаемая температура индекса «PMV») для трех доминирующих городских тканей города Лагуат с помощью графика теплового комфорта и компьютерного моделирования (программа Townscope).

Общая гипотеза исследования базируется на предположении, что между архитектурной морфологией городской среды, микроклиматом и внешним тепловым комфортом существует определенная зависимость, и морфологические показатели играют важную роль в улучшении (или ухудшении) микроклимата и условий теплового комфорта в открытых общественных пространствах.

Объектом исследования являются открытые общественные пространства.

Предметом исследования является архитектурная морфология открытых общественных пространств в аспекте формирования теплового комфорта.

Границы исследования охватывают:

-периоды эволюции архитектурных форм от традиционной застройки "ксар" до современной застройки "современная городская ткань";

4

-хронологию измерения микроклиматических параметров (проведено в течение летнего периода 2010 (магистерская диссертация) и 2013 года) и анализ климатических данных города Лагуат с 2003г. до 2012г.;

-географические границы – города засушливой зоны Алжира (г. Лагуат), города засушливой зоны стран Северной Африки и города засушливой зоны арабских стран;

-ареал применения результатов исследования - г.Лагуат и все ближайшие города в условиях жаркого и сухого климата Алжира и других стран.

Методология настоящего исследования состоит из анализа и обобщения литературных источников, научных публикаций и журналов, интернет-ресурсов, проектных материалов, нормативных документов и стандартов, научно-исследовательских работ, опубликованных по теме диссертации, а также из экспериментального метода, основанного на:

а) типоморфологическом анализе основных элементов исторического развития физического аспекта городов жаркого климата Алжира;

б) определении и оценке морфологических показателей для основных доминирующих городских тканей в городе Лагуат с помощью карт, планов, фотографий, сделанных на месте, и программ: Автокад (проектирования и черчения), Фотошоп и Таунcкоп («townscope 2.0» программа вычисления и моделирования городского микроклимата);

в) измерениях микроклиматических параметров в трех основных доминирующих городских тканях города Лагуат с использованием портативного прибора (термогигрометр и термоанемометр с чёрным шаром);

г) анализе результатов оценки теплового комфорта и степень адаптации пешеходов к условиям окружающей среды в открытых общественных пространствах города Лагуат с помощью графика теплового комфорта и карт- схем комфорта программы Таунcкоп.

Научная новизна исследования состоит в том, что впервые выявлено влияние морфологических особенностей традиционной, колониальной и современной городской среды на микроклимат и на тепловой комфорт в открытых общественных пространствах городов с сухим жарким климатом Алжира; изучены традиционные архитектурно-градостроительные решения регулирования микроклимата и создания комфортных условий в открытых общественных пространствах; изучено взаимоотношение исторической эволюции архитектурной морфологии городской среды и формирования микроклимата и условий внешнего теплового комфорта для пешеходов;

5

изучена возможность использовать типоморфологический подход не только в анализе исторических городских архитектурных формообразований типа «традиционный городской остров», но и в анализе современных городских архитектурных формообразований типа «вертикальный городской остров»; предлагается сочетание методов (измерения на месте, компьютерное моделирование и вычисление: «townscope 2.0», натурные наблюдения и т.д.) для наглядного представления соотношений между переменными исследования (архитектурная морфология городской среды, микроклимат и внешний тепловой комфорт);разработаны методика и практические рекомендации по улучшению теплового комфорта в открытых общественных пространствах в условиях жаркого и сухого климата Алжира.

Практическая значимость исследования заключается в раскрытии механизма моделирования комфортной среды обитания в условиях сухого жаркого климата Алжира, основанного на детальном выявлении его особенностей, и в возможности использовать его результаты:

-в архитектурном, градостроительном и дизайнерском проектировании городов Алжира с жарким и сухим климатом;

-в научно-методической работе в образовательном процессе;

-при включении нового раздела в руководство для будущего планирования городов, микрорайонов, кварталов под названием «схема архитектурно-планировочного решения и тепловой комфорт открытых общественных пространств».

Научные результаты, выносимые на защиту:

-методы изучения взаимосвязи между архитектурной морфологией городской среды, микроклиматом и внешним тепловым комфортом открытых общественных пространств;

-морфоклиматическая структура открытых общественных пространств в городах Алжира с жарким климатом;

-метод экспериментального определения и оценки морфологических показателей и измерений микроклиматических параметров;

-метод теоретического определения условий теплового комфорта в открытых общественных пространствах, воздействия морфологических показателей на внешний тепловой комфорт;

-рекомендации и предложения по созданию и улучшению условий теплового комфорта в открытых общественных пространствах для применения

вархитектурной и градостроительной практике.

6

Апробация и внедрение результатов исследования, основные положения диссертации отражены в 9 публикациях (3 в изданиях, рекомендованных ВАК). Результаты исследования раскрыты в научных докладах на международных, всероссийских, областных и внутривузовских научно-практических конференциях в 2011 и 2013 гг., на 13-м и 15-м Международных научно-промышленных форумах «Великие реки», Нижний Новгород, 2011, 2013 гг. Магистерская диссертация автора "Городская морфология и термический комфорт в общественных пространствах " (2012 г.) послужила началом нашего диссертационного исследования.

Основные положения диссертации апробированы в практической архитектурной деятельности автора, являющегося архитектором архитектурно- градостроительного бюро BETAUR, BETСAU и DAR-СО- Алжир и Международной архитектурно-строительной компании Hi-Tech-Россия. При участии автора выполнены 9 проектных работ, реализующих ряд положений диссертации (2005-2011гг.).

Перспективы дальнейшей разработки темы предполагают следующую теоретическую направленность:

1)методология данного исследования является логичной для продолжения дальнейших исследований по выявлению воздействий морфологических показателей на микроклимат помещений и энергопотребление зданий. Это помогает принять решение о наиболее эффективной архитектурной морфологии не только в отношении летнего комфорта, но и в течение всего года;

2)обобщение темы для различных климатических районов;

3)климатическое воздействие планировки и благоустройства открытых общественных пространств на энергопотребление зданий;

4)наружная оболочка здания как элемент влияния на внешний тепловой комфорт и на энергетическое потребление зданий;

5)изучение воздействия архитектурной морфологии и городской среды на визуальный, акустический, ветровой комфорт, и на качество воздуха в открытых общественных пространствах.

Объем и структура работы: диссертационное исследование представлено в двух томах, первый том содержит 179 страниц текста, включающего введение, три главы с основными выводами, заключение, список литературы (232 наименования) и 8 приложений. Второй том иллюстрированный, состоит из 85 графоаналитических таблиц.

7

Краткое содержание работы

В первой главе«История формирования понятий морфологические

показатели, микроклимат и тепловой комфорт открытых общественных пространств» рассмотрена данная тема в научной литературе в целом. Библиографический анализ позволил проследить влияние, которое оказывает архитектурная морфология на нижние слои атмосферы, микроклимат и условия теплового комфорта во внешних открытых общественных пространствах. На его основании был сделан вывод о том, что метод изучения в нашем исследовании должен подразумевать морфологические оперативные показатели, которые помогают в упрощении сложной связи между переменными окружающей среды и личными параметрами человека (пешехода). Анализ литературы позволил составить описание пограничного слоя атмосферы городской среды, которое может пониматься как взаимопроникновение подсистем, разграниченных вертикальными постройками, вертикальным движением ветра, переносом массы тепла и энергии и ростом городов вширь. В ходе работы удалось рассказать о формировании понятия типов морфологических показателей, определить некоторые группы физико-морфологических показателей, связанных с климатическими параметрами комфорта, а также климатические масштабы в городской среде и масштаб нашего исследования «микромасштабный климат – микроклимат». Библиографический анализ способствовал созданию представления о воздействии различных архитектурно-планировочных решений городской среды, продиктованных формированием микроклимата.

Архитектурная морфология городской среды – это разновидность морфологии, которая изучает формы и закономерности формообразования застройки, направлена на анализ формы групп архитектурных объектов и пространств с точки зрения их геометрических, структурных, художественных, стилистических качеств. Она может быть источником радиационных и аэродинамических явлений, в масштабе между микроклиматом и мезоклиматом городов. Предметом научных работ, указанных в библиографической части нашего исследования, главным образом было определение и применение морфо-климатических показателей для понимания характеристики открытого общественного пространства в этом промежуточном масштабе с целью изучения взаимодействия между архитектурной морфологией, микроклиматом и внешним тепловым комфортом. Среди показателей можно выделить материалы поверхностей, влияющие одновременно и на температурный режим,

8