Current architectural design trends in timesof sustainable development. Part 1. Impact of environmental factors

Full Text

Введение. В последней трети XX в. главной причиной глобального системного кризиса были признаны экологические катаклизмы, вызванные динамичной индустриализацией. Всесторонний анализ, проводившийся в те годы учеными разных стран, подтвердил необходимость сдерживания антропогенного воздействия на окружающую среду и формирования новой социально-экономической парадигмы. В 1987 г. благодаря предложению Международной комиссии по окружающей среде и развитию (WCED) она получила название «устойчивое развитие» – «sustainable development». Объединение усилий исследователей и инициативных групп в разных странах стало стимулом формирования единых подходов, нацеленных на преодоление острых социальных и экологических проблем. Важнейшими условиями были названы технологическая модернизация и экологизация производств [1]. Кульминационным моментом стало принятие государствами-членами ООН в 2015 г. «Повестки дня устойчивого развития на период до 2030 года», включающей 17 Целей. Для мониторинга процесса преобразований стала использоваться разветвлённая и гибкая система индикаторов, позволяющая адаптировать к ней национальные наборы статистических показателей.

В Российской Федерации наблюдение за выполнением работ, отвечающих Целям устойчивого развития, ведётся с 2021 г. Среди индикаторов особая роль принадлежит тем, которые связаны с Целью 11 – «Устойчивые города и населённые пункты». Проводимые мероприятия смыкаются с одной из приоритетных задач современной экономической политики России – повышением качества жизни, а также с программами, которые осуществляются в рамках национальных проектов. Улучшение состояния среды жизнедеятельности неразрывно связано с перманентной трансформацией экономической и технологической сфер [2], что закономерно приводит к корректировке градостроительной политики, поиску новых принципов оценки качества среды городских и сельских поселений [3], разработке эффективных способов и стандартов проектирования экоустойчивых и биопозитивых зданий [4, 5]. Поэтому с учётом Целей устойчивого развития в настоящее время как никогда ранее актуализируется задача внедрения в практику проектирования и строительства подходов, основанных на принципе коэволюции – паритетном сосуществовании общества и биосферы [6]. В связи с этим экологизация разработок становится одной из самых злободневных задач архитектурного проектирования [7].

Фундаментальные основы экологизации среды жизнедеятельности были заложены в нашей стране ещё в советское время В.В. Владимировым, В.А. Красильниковым, В.А. Митягиным, С.Б. Чистяковой и др. В конце XX – начале XXI в. экологические аспекты были в центре внимания целого ряда авторов диссертаций: докторских (В.В. Алексашина, А.Г. Большаков, В.А. Колясников, В.А. Нефедов, В.А. Пак и др.) и кандидатских (А.Д. Гридюшко, Е.В. Купцова, П.В. Пипуныров, И.А. Поляков, Е.Г. Самолькина, Е.А. Сухинина, Я.В. Усов и др.). Опубликовано множество монографий, пособий и статей в авторитетных научных изданиях (Н.Г. Благовидова, А.Л. Гельфонд, М.В. Дуцев, Г.В. Есаулов, А.Н. Ремизов, Н.А. Сапрыкина, Ю.А. Табунщиков, В.И. Теличенко, А.Н. Тетиор и др.). Очевидно, что этому направлению в России уделяется значительное внимание, однако целостная стратегия, позволяющая в градостроительной деятельности обеспечить всесторонний учёт экологических аспектов устойчивого развития, находится в стадии становления [8]. Между тем прогрессивные изменения наблюдаются как в теории, так и в передовой отечественной и зарубежной практике архитектурного проектирования. Накопленный обширный опыт требует систематизации и адаптации к условиям России.

Материалы и методы. Проведенному исследованию предшествовало изучение документов российской нормативной базы устойчивого развития и экологизации проектных решений. Был проведён их критический анализ.

Основной этап работы был посвящён современным проектным разработка – реализованным и концептуальным. После ознакомления с референсами, которые представлены в открытых интернет-источниках – популярных архитектурных порталах, было отобрано более 120 отечественных и зарубежных объектов-аналогов, предназначенных для постоянного и временного проживания, – многоквартирных жилых зданий и комплексов, студенческих общежитий. Характеристики уточнялись с помощью контент-анализа информации, размещённой на сайтах фирм-проектировщиков, а затем данные сводились в аналитические таблицы. Помимо этого, отдельные аспекты потребовали визуализации в графических моделях.

Использованный алгоритм работы дал возможность выявить современные тенденции проектирования и сформулировать ряд универсальных принципов, соблюдение которых способствует снижению экологического следа.

Результаты. В Российской Федерации работы по формированию отечественных экологических стандартов, правил и норм проектирования объектов недвижимости активизировались с 2010 г. Основной задачей стало целенаправленное внедрение методов снижения их воздействия на окружающую среду. Это направление отражено в стандартах: ГОСТ 31427-2010 «Здания жилые и общественные – Состав показателей энергетической эффективности», ГОСТ Р 54964-2012 «Оценка соответствия − Экологические требования к объектам недвижимости», ГОСТ Р 55654-2013 «Проектирование зданий с учетом экологических требований – Внутренняя среда – Общие принципы».

Основные положения устойчивого развития в строительстве представлены в ГОСТ Р 57274.1-2016 и ГОСТ Р 57274.2-2016.

Значительное количество документов посвящено «зелёным» стандартам. В их числе несколько действовавших до середины 2022 г. Предварительных национальных стандартов РФ, объединённых заголовком «Зелёная» продукция и «зелёные» технологии, а именно: ПНСТ 329-2018 (общие положения оценки соответствия по требованиям «зелёных» стандартов), ПНСТ 330-2018 (основные положения и принципы), ПНСТ 331-2018 (классификация), ПНСТ 332-2018 (критерии отнесения). Недавно стал применяться новый документ – ПНСТ 646-2022 (методика оценки снижения углеродного следа). Своевременным было опубликование ПНСТ 349-2019 «Зелёные» технологии среды жизнедеятельности и «зелёная» инновационная продукция, а затем – документов серии «Зелёные» технологии среды жизнедеятельности – ПНСТ 350-2019 (классификация); ПНСТ 351-2019 (критерии отнесения) и ПНСТ 352-2019 Оценка соответствия требованиям «зелёных» стандартов. Общие положения.

Важно и то, что с 21.09.2021 г. благодаря постановлению Правительства № 1587 в России появилась возможность расширенного применения критериев устойчивого, в том числе экологического развития.

И, наконец, своеобразным «рубиконом», фиксирующим переход к кардинальному решению новых задач архитектурного проектирования, стал ГОСТ Р 70346-2022 ««Зелёные» стандарты. Здания многоквартирные жилые «зелёные». Методика оценки и критерии проектирования, строительства и эксплуатации». В нём, на основании международного опыта применения систем экологической сертификации зданий, акцентируется внимание на учёте всех стадий их жизненного цикла и содержатся рекомендации по использованию критериев оценки для формализации свойств объектов в десяти ключевых категориях.

Анализ стандартов и нормативных документов позволил обратить внимание на наличие ряда проблем экологизации архитектурно-строительной сферы. Наиболее существенные среди них – это необязательность (добровольность) применения отдельных рекомендаций, игнорирование массового сегмента объектов недвижимости, в том числе зданий, требующих модернизации, и неопределённость сроков перехода к обязательной (или частично обязательной) процедуре. Последнее обстоятельство имеет принципиальное значение, в частности из-за необходимости синхронизации действий проектировщиков с положениями Федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23.11.2009 № 261-ФЗ. В нём одним из значимых принципов правового регулирования провозглашено «планирование энергосбережения и повышения энергетической эффективности» (статья 4). Это важный корректирующий фактор, так как известно, что сфера недвижимости относится к группе наиболее энергоёмких.

Сравнительный анализ отобранных для детального изучения объектов-аналогов дал возможность выявить ряд тенденций, которые позволяют улучшать экологические свойства зданий. Эти тренды отражают тесную связь результатов проектирования с внедрением наилучших технологий и наиболее эффективных средств, использованных разработчиками проектов для снижения «экологического следа» – воздействия зданий на окружающую среду.

Проиллюстрируем направления, находящиеся сейчас в центре внимания, с помощью конкретных примеров.

В последние 15–20 лет одной из главных задач стала оптимизация отбора и использования земельных участков. Редевелопмент бывших производственных территорий, возникших в индустриальную эпоху, позволил значительно улучшить экологическое состояние городов [9].

На сегодняшний день особое значение приобретает рациональное размещение личного транспорта.

Уже сейчас и в России, и за рубежом приобретает популярность принцип «двор без машин». Следует отметить, что в российской практике он совсем недавно нашёл применение в объектах доступного ценового уровня и самые эффектные решения чаще всего можно видеть в столичных городах и в мегаполисах. Соблюдение этого принципа обеспечивается в основном за счёт двух основных способов размещения парковочных мест для автомобилей. Первый вариант организации паркования связан с освоением подземного пространства. Второй, ставший популярным в последние годы, – это хранение автомобилей в стилобате.

Примером размещения зон паркования под землёй может служить московский жилой комплекс бизнес-класса «Воробьёв дом» (архитектурное бюро ADM, Россия, 2018), расположенный вблизи Воробьевского шоссе, между рек Москва и Сетунь (рис. 1). Участок площадью 0,85 га находится на склоне и примыкает к границам внутригородского природного заказника «Долина реки Сетунь». Такое соседство стало одним из главных стимулов для снижения негативного воздействия комплекса на окружающую среду. В проектном решении архитекторы предложили объединение трех объемов разной высоты одноэтажной стилобатной частью с обслуживающими функциями и развитым двухуровневым подземным паркингом на 285 машино-мест. При этом небольшое внутреннее дворовое пространство открыто в сторону реки Сетунь. Доступ во двор организован со стороны Воробьевского шоссе, здесь же, вдоль юго-восточного фасада, устроен небольшой гостевой паркинг [10].

Рис. 1. Жилой комплекс «Воробьев дом» в Москве (источник [10] – в интерпретации П. Д. Жирняковой)

Применение второго приёма наглядно продемонстрировано командой архитектурного бюро OZ в жилом комплексе «De Werf» в Амстердаме (Нидерланды, 2019), который включает площадки для стартапов и жильё для арендаторов – студенческое общежитие, гостиницу и квартиры для среднего класса (рис. 2). В проекте реализовано решение «двор без машин»: семь разновысоких зданий окружают общее дворовое пространство. Оно устроено исключительно над паркингом, находящимся в одноэтажной стилобатной части. Доступ в паркинг на территорию двора организован посредством двух лестниц, расположенных между жилыми блоками с юго-восточной и северо-западной стороны. Паркинг рассчитан на 85 машин. Имеется 100 мест для велосипедов и 20 мест для скутеров [11].

Рис. 2. Жилой комплекс «De Werf» в Амстердаме (источник [11] – в интерпретации П. Д. Жирняковой)

Экологическим задачам соответствует также приоритет использования общественного и экологического транспорта – прежде всего велосипеда и электромобилей [12]. Дополнительной мерой считается выделение зоны для каршеринга. Для всего этого предусматриваются парковочные места и на земле, и под землёй. Такие решения – важный элемент соответствия зданий критериям экологической сертификации. Примеров много. Чаще всего такой способ используется в объектах, предназначенных для молодёжной аудитории. Например, в семиэтажном общежитии квартирного типа в Берлине (архитектурное бюро GBP Architeken, 2017) существуют не только необходимые для организации быта и досуга общественные пространства, но и велопарковки с достаточным для всех желающих количеством мест [13]. Другой пример повышения комфортности пользования экологическим транспортом – это паркинг, рассчитанный на 650 велосипедов, который был запроектирован в подземном этаже студенческого общежития в Праге (Чехия). Здание было построено по замыслу архитектурного бюро Pavel Hnilika Architects+Planners в 2020 г. [14].

Задача рационального использования городской земли решается также с помощью чередования этажей с основными и дополнительными функциями и активного использования эксплуатируемых крыш [15]. Так, например, во Франции, в районе Клиши-Батиньоль под многофункциональную плотную застройку была освоена площадка между парком Мартина Лютера Кинга и железнодорожными линиями вокзала Сен-Лазар (архитектурные бюро SAM architecture и Querkraft, 2019). Размер этого малопрестижного участка – около 1 га. В трехэтажной стилобатной части здания сложной конфигурации были размещены небольшая школа, детский сад и коммерческие помещения. В стилобат врезаны секции девяти- и шестнадцатиэтажных жилых зданий с одно-, двух-, трех- и четырехкомнатными квартирами для молодых семей. На территории жилого комплекса предусмотрены миниатюрный открытый двор для отдыха жильцов и закрытые детские площадки образовательного учреждения. В дополнение к ним, компенсируя дефицит общих пространств, местом для досуга и прогулок стала и озелененная кровля школы-детского сада [16].

Одним из самых эффективных способов ресурсосбережения в настоящее время признаётся проектирование и строительство зданий на основе применения заводских технологий нового поколения [17]. Примером реализации подобной идеи стал комплекс студенческих апартаментов «Grønneviksøren» в Бергене (Норвегия, 2013). Для поддержания амбициозности проекта и обеспечения его коммуникации с окружающей средой жилая структура разделена на две отдельные группы, состоящие из 16 зданий разной высоты – от 4 до 8 этажей. Они связаны галереями, обращенными к открытым внутренним дворам – местам с рукотворными озелененными холмами для отдыха и общения. В структуру комплекса входит здание общежития, собранное из 727 модулей, изготовленных на заводе и доставленных прямо на строительную площадку. Благодаря вариативности размеров окон и динамичному цветовому решению фасадных панелей был преодолен стереотип монотонности и безликости индустриальной строительной системы. Это общежитие считается одним из крупнейших модульных зданий в Европе. Оно построено из местного сырья, укомплектовано норвежскими инженерными системами и стало примером воплощения объекта низкой сметной стоимости с повышенными энергосберегающими свойствами: здесь используется автономная система отопления, и общие выбросы углекислого газа составляют менее 50 % по сравнению с традиционным строительством [18].

Уменьшение экологического следа, снижение антропогенных рисков на всех этапах жизненного цикла чаще всего обеспечиваются за счёт применения строительных элементов, произведённых недалеко от места строительства, так и с активным использованием природных материалов [19]. Особую популярность приобретает клеёная древесина, которая благодаря инновационным промышленным технологиям обладает уникальным диапазоном свойств – высокой несущей способностью, прочностью, био- и огнестойкостью. Теперь она может использоваться при возведении жилых и общественных зданий повышенной этажности как в несущих конструкциях, так и в качестве отделочного материала. В начале XXI столетия в разных странах было построено множество объектов из сборных CLT-панелей или с применением LVL-бруса. Это, например, жилой комплекс «Vélizy Morane Saulnier Apartments», построенный в 2021 году в столичном французском регионе Иль-де-Франс. Архитекторам компании DREAM удалось, объединившись с высококвалифицированными инженерами, добиться предельного снижения выбросов углекислого газа в расчётном периоде жизненного цикла. За это здание было удостоено знака BBC A – низкоуглеродистого здания. В основном высокой оценке способствовали солнечные панели, установленные на крыше, и клеёная древесина, которая была использована для изготовления перекрытий, наземной части стен и отделки фасада. Даже отходы отработки CLT-панелей после восстановления стали основой балконных напольных покрытий, а для перил был специально разработан инновационный композитный материал Geolam из древесной смолы [20].

Рациональное использование природных ресурсов на этапе эксплуатации зданий связано, прежде всего, с энергосбережением. Самая актуальная проблема известна – это нарушение герметичности оболочки зданий, приводящее к нарушению теплообмена в зимнее и летнее время. Важнейшим методом является повышение компактности зданий и оптимизация архитектурных и конструктивных решений фасадов [21]. Одним из интересных примеров комплексного решения такой задачи стал проект жилого комплекса средней этажности «Sue&Til», созданный усилиями трёх архитектурных бюро – ARGE suetil, Soppelsa Architekten и weberbrunner architekten ag и построенный в городе Винтертуре (Швейцария) в 2018 г. Важно то, что здесь в длинных секционных корпусах предусмотрены одно-, двух-, трех- и четырехкомнатные квартиры класса «эконом» и «комфорт», а также апартаменты для сдачи внаём. Степень компактности комплекса была повышена в результате объединения пяти жилых зданий большим одноуровневым подземным паркингом. Форма здания приобрела изломы в целях создания нескольких уютных дворовых пространств. Конструктивная схема – смешанная каркасно-стеновая. В ней подземный паркинг, первые этажи и ядра жесткости – лестнично-лифтовые узлы выполнены из монолитного железобетона, а жилые этажи собраны из клеёных деревянных конструкций – LVL-колонн, CLT-перекрытий, а также стен и перегородок из СИП-панелей. Для облицовки утеплённых вентилируемых фасадов использованы матовые алюминиевые кассеты. Кроме того, в оконных проёмах устроены кинетические солнцезащитные устройства – наружные жалюзи и рулонные шторы [22].

Наглядной иллюстрацией комплексного подхода в применении средств экологизации проектных решений стало здание студенческого общежития в городе Вараждин, который является важным университетским центром Хорватии. Новое семиэтажное здание построено в 2017 г. вплотную к старому студенческому общежитию. Его возведение позволило увеличить существующий номерной фонд на 600 мест. Главная цель проекта – создание комфортных условий для учебы, повседневной жизни, а также содержательного досуга студентов. В здании предусмотрен цокольный этаж, где расположены парковка и инженерные службы, а каждый жилой этаж дополняют общие пространства – террасы. Ключевой экологической задачей проектного решения стало ресурсосбережение. На момент введения в эксплуатацию общежитие «Varaždin» было единственным зданием в Хорватии с самым высоким рейтингом энергоэффективности А+. Такой результат был достигнут за счёт комплексной оснастки, включая самые современные системы управления зданием – BMS – Building Management System. На крыше ресторана и общежития размещены возобновляемые источники энергии – фотоэлектрические элементы. Для нагрева и охлаждения воды используются тепловые насосы, а дождевая вода собирается и применяется для санитарных нужд. Помимо этого, предусмотрена эффективная система мусороудаления с разделением отходов по фракциям и сбором в подземных контейнерах. Все студенческие комнаты, помещения офисной части здания и некоторые зоны общего пользования – места хранения велосипедов и сбора мусора, прачечная, гараж и др. оснащены дверными замками бесконтактного доступа. По сравнению с другими зданиями аналогичной вместимости затраты на электроэнергию уменьшены в 5 раз и в 7 раз снижено углеродное загрязнение окружающей среды [23].

Обсуждение. Приведённые выше примеры – малая часть исследования, для которого были отобраны, а затем проанализированы и систематизированы жилые объекты – многоквартирные здания и комплексы, а также общежития, построенные в России, в некоторых европейских странах (Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Украина, Франция, Хорватия, Чехия и Швейцария), в Азии (Израиль, Индия, Китай, Сингапур, Таиланд, Япония), Америке (Бразилия, Мексика, США, Чили), а также в Австралии.

Детальное изучение контента позволило убедиться в том, что достичь максимального эффекта – предельного снижения антропогенного давления зданий на окружающую среду можно только при использовании системы взаимодополняющих мероприятий, учитывающих полный жизненный цикл зданий. Конечно, разрозненное применение градостроительных, объёмно-планировочных, конструктивных и инженерных средств даёт определённый ресурсосберегающий эффект. Однако если главной целью становится максимально возможное снижение экологического следа, то необходимо стремиться к внедрению в проектные решения комплексных подходов и наилучших технологий, которые доступны в определённой ситуации.

Выводы. На протяжении ряда десятилетий в России экологическое направление укрепляло свои позиции в определении требований к среде жизнедеятельности в целом и к объектам недвижимости в частности. Несмотря на это, целостная система методов снижения антропогенного воздействия поселений и зданий на окружающую среду остаётся «белым пятном» российской архитектурной науки. Её отсутствие усугубляется инертностью разработки внедрения отечественных технологий, адаптированных к специфическим условиям регионов, гарантирующих функционирование зданий в режиме, который оптимален для долгосрочного поддержания их комфортности, а также для продления срока их безопасной и надёжной эксплуатации.

Обобщение этих и других результатов исследования позволяет сформулировать ряд принципов, прямо или косвенно связанных с учётом экологических факторов. К наиболее значимым предлагается отнести следующие:

• отказ от строительства на новых площадках («гринфилды») при наличии требующих редевелопмента уже освоенных участков городской среды («браунфилды»);
• приоритет применения градостроительных средств, способствующих улучшению работы и развитию общественного и экологического транспорта;
• рациональное использование земельного участка и целенаправленная оптимизация плотности застройки на основании многофакторной оценки;
• компактность формообразования отдельных зданий и внедрение конструктивных решений, препятствующих возникновению тепловых мостов;
• трёхмерное функциональное зонирование (активное использование подземного пространства, верхних этажей и крыш);
• ресурсосбережение при строительстве и эксплуатации объектов (оптимальные конструкционные и отделочные материалы, энергоэффективное инженерное оборудование, технологии замкнутого цикла, альтернативные ресурсы);
• применение сертифицированных природных и местных материалов.

К сожалению, внедрение этих принципов в практику замедлено в связи с наличием некоторых обстоятельств. В частности, к проблемным вопросам относится то, что инженерные задачи проектирования до сих пор считаются прерогативой специалистов смежных – инженерных направлений, а значительная часть архитекторов не владеют актуальными профессиональными знаниями в области архитектурной экологии, которые помогают принимать самые эффективные решения. Между тем многочисленные успешные архитектурные эксперименты, часть которых была изучена в данном исследовании, позволяют сделать вывод о постепенном сближении задач зодчих и инженеров и о необходимости интеграции их усилий для совместного поиска итоговых проектных моделей.

About the authors

Tatiana Y. Vavilova

Author for correspondence.
Email: vatatyan63@yandex.ru

PhD in Architecture, Professor of the Architecture of Residential and Public Buildings Chair

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1. Residential complex "Vorobiev House" in Moscow (source [10] - in the interpretation of P. D. Zhirnyakova)

Download (280KB)

Indexing metadata

3. Fig. 2. Residential complex "De Werf" in Amsterdam (source [11] - in the interpretation of P. D. Zhirnyakova)

Download (320KB)

Indexing metadata