INFLUENCE OF CLIMATIC FACTORS OF NORTHERN KAZAKHSTAN ON THE FORMATION OF THE CENTERS OF SOCIAL ACTIVITY OF THE POPULATION

Full Text

Высокий темп урбанизации городов нового поколения на современном этапе требует решения такой задачи, как повышение комфорта проживания населения с учетом региональных особенностей и существующих тенденций в проектировании. При этом необходим комплексный подход к формированию социально-ориентированной архитектурной среды в резко- континентальном климате в структуре города, способствующий формированию комфортной городской среды и улучшению экологической обстановки, что в конечном результате приведет к балансу живой природы и жизнедеятельности человека. Формирование благоприятной архитектурной среды в городской структуре обеспечит социальную ориентированность крупных городов и будет способствовать повышению качества жизни населения. Необходимость в создании основы комфортной архитектурной среды в городской структуре возможна в результате симбиоза пространственных конструкций с городской структурой. Рост мегаполисов и высокий уровень строительства городов, плотность транспортного потока, высокая степень загрязненности городов промышленными выбросами во многих случаях определяют экологию города, что актуализирует необходимость создания условий для реабилитации живой природы и климата в целом. Архитектурно-конструктивные методы улучшения эколого-климатических характеристик центров социальной активности городов Северного Казахстана можно рассматривать как наиболее прогрессивные. Практическая и теоретическая значимость такого подхода к организации городской среды в условиях Северного Казахстана особенно актуальна. В качестве ключевых звеньев планировочной структуры города авторы рассматривают центральное ядро, в котором сосредоточена основная масса объектов регионального и общегородского значения и протекают важнейшие городские социальные процессы. Обзор мирового опыта формирования в городах комплексов обслуживания населения с учетом градостроительных, функционально-планировочных, социально-экономических, экологических, энергосберегающих и средовых особенностей позволил представить широ- Градостроительство и архитектура | 2019 | Т. 9, № 2 150 КОМФОРТНАЯ И БЕЗОПАСНАЯ ЖИЛАЯ СРЕДА РОССИЙСКОГО МЕГАПОЛИСА. УМНЫЕ КВАРТАЛЫ кий спектр исследований авторов, среди которых Э. Цайдлер, Р. Мейтленд, А.Л. Гельфонд, Э.В. Сарнацкий, Н.П. Селиванов, Ю.А. Табунщиков, М.М. Бродач, Н.В. Шилкин, К. Янг, Н. Фостер, А.В. Ефимов, В.Л. Хайт, Ю.С. Янковская и др. Отсутствуют исследования, посвященные возможностям создания комфортных климатических условий с помощью современных технологий возведения нео-конструктивных модулей в резко континентальном климате Северного Казахстана. В истории современной архитектуры, с целью обеспечения комфортности среды обитания человека в городском пространстве, имеются примеры создания климатронов. Этому вопросу уделяли внимание несколько поколений архитекторов всего мира, среди которых американский инженер Бакминстер Фуллер, предложивший в 1960 г. накрыть гигантским трёхкилометровым геодезическим куполом Средний Манхеттен, который бы позволил регулировать погодные условия в данном районе и уменьшить загрязнение воздуха. Отсутствие соответствующих технологий и строительных материалов нового поколения отнесли этот проект к числу фантастических. В 2010 г. на основе идей Фуллера появляется проект защитного климатического купола над Хьюстоном (США), способного защитить город от жары и сильных ветров (рис. 1). Разработка и использование новых технологий спустя почти 50 лет предопределили возможность создания купольной конструкции размером 1600 м в диаметре и 500 м в высоту с искусственно поддерживаемым климатом, благодаря использованию новейшего полимерного покрытия из материала в 100 раз легче стекла. Внутри купола планировалось регулировать с помощью компьютеров оптимальную влажность и температуру, создавая здоровый микроклимат для людей и растений [1]. Название «климатрон» произошло от греческого «thronos» - местопребывание и означает помещение для воспроизведения искусственным путем климатических условий, соответствующих климату различных географических зон, перекрытое купольным сводом с использованием прозрачных материалов [2]. Теоретически формирование климатрона в масштабе центральной зоны города корреспондирует с выделенными рядом исследователей объемно-планировочными моделями полифункциональных общественных сооружений, а именно: «пассаж»; «комплекс с закрытым двором-рекреацией», «оболочка», «крытая городская среда» и «вертикальный атриум» [3]. Рис. 1. Проект конструкции купола над Хьюстоном (США), 2010 г. Т. В. Каракова, Г. А. Карабаев 151 Градостроительство и архитектура | 2019 | Т. 9, № 2 Анализ мирового опыта включения купольной конструкции в виде климатрона в планировочную структуру города с учетом особенностей функционально-планировочного построения центров социальной активности позволил авторам статьи выделить пять вариантов такой интеграции: 1) применение единой пространственной структуры на основе классического купола; 2) использование вантовых и пространственных конструкций, в основе которых заложен шатровый купол; 3) создание нескольких полусферических модулей, создающих единую архитектурную структуру; 4) использование большепролетных пространственных конструкций с формированием плоской кровли; 5) создание замкнутого пространства в виде гигантской пирамиды. Актуальность поставленной задачи подтверждается данными социологического опроса населения Северного Казахстана, проведенного авторами и демонстрирующего большую заинтересованность в создании комфортной среды в максимально возможных по площади городских пространствах за счет использования крытых большепролетных конструкций, что тесно связано со спецификой природно-климатических условий Северного Казахстана. Высокий хозяйственно-экономический потенциал региона обеспечил в середине ХХ в. интенсивную кампанию по освоению целинных и залежных земель Северного Казахстана как значимого географического региона, включающего четыре области: Акмолинская, Костанайская, Павлодарская и Северо-Казахстанская. В целом климат Северо-Казахстанской области резко континентальный, отличается холодной и продолжительной зимой, жарким и засушливым летом с характерным колебанием температурных показателей: в зимний период наблюдаются преобладания низкой температуры воздуха и сильные порывы ветра, а в летнее время максимальная температура воздуха достигает +40 °С. Кроме того, территория Северного Казахстана подвержена высокой активности ветровых потоков, частых буранов и туманов [4]. Большую часть территории Северного Казахстана занимают степи, в центральной части региона расположены холмы и леса с сосновыми породами деревьев. Регион имеет развитую речную систему с тремя крупными реками: Ишим, Иртыш и Тобол. Климат Акмолинской области резко континентальный, преобладает засушливость с резкими перепадами температуры воздуха между летним и зимним периодами. Большое количество солнечных дней и температурный режим в летний период сравнимы с тропиками. Зимой из-за особенностей географического положения области снежный покров удерживается в течение 150 дней, отмечаются резкие порывы ветра. В области широко представлены леса. Климат Костанайской области крайне засушливый, зима продолжительная и морозная с сильными метелями и ветрами, а лето - жаркое и сухое. Здесь также широко представлены леса. Павлодарская область расположена на северо-востоке Казахстана на Западно-Сибирской равнине, которая является величайшей равниной земного шара, имеет живописный горнолесной оазис. Учет сложных природно-климатических условий в градостроительстве при формировании жилых районов и центров социальной активности ставит перед архитекторами задачи поиска оптимального архитектурно-планировочного и конструктивного решения, позволяющего создать комфортную городскую среду, рассматривать центр города как целостный функционально-планировочный комплекс, концентрирующий административные, деловые, торгово-обслуживающие, культурно-просветительские и информационные объекты, связанные между собой системами благоустроенных пешеходных маршрутов с включением зон рекреации. В качестве примера можно привести крупнейшие торговые центры мира, концентрирующие под своими крышами разнообразные функции обслуживания населения и создающие особый микроклимат среды (см. таблицу). Анализ, проведенный авторами, показал, что одним из направлений решения проблемы по созданию комфортного микроклимата в городских центрах социальной активности населения является применение большепролетных пространственных конструкции (ферма, арка, балка, рама, купол), позволяющих перекрывать значительные по площади пространства [5-7]. Прямые аналогии можно провести с национальным жилищем «иглу» для суровых природно-климатических условий штата Аляска в США: сооружение состоит из нескольких куполов, полусферическая форма постройки устойчива к сильным порывам ветра вследствие обтекаемости формы, хорошо сохраняющей тепло за счет циркуляции нагретого воздуха внутри полусферического пространства. В современных сооружениях, где применяются большепролетные пространственные конструкции, благодаря отсутствию внутренних опор и несущих колон также создается возможность для циркуляции воздушных масс и обеспечения оптимальных условий для создания комфортного микроклимата. Сферическая форма конструкци препятствует скоплению большого количества снега в зимний период. Большепролетные пространственные конструкции позволяют оградить Градостроительство и архитектура | 2019 | Т. 9, № 2 152 КОМФОРТНАЯ И БЕЗОПАСНАЯ ЖИЛАЯ СРЕДА РОССИЙСКОГО МЕГАПОЛИСА. УМНЫЕ КВАРТАЛЫ Примеры использования инженерных конструкций для создания крытых пространств крупнейших торговых центров Торговый центр Краткое описание объекта Центр открыт в 2005 г. и представляет собой 4 этажный комплекс, включающий несколько сотен магазинов, кафе, ресторанов, рекреационных объектов на общей площади 220000 м2 Торговый Центр в Дубае ОАЭ - Emirates Mall Dubai [11, 12] Самый крупный в мире крытый торговый центр площадью 350 тыс. м2, имеет свыше 1200 магазинов и различные развлекательные объекты Dubai Mall (Дубаи Молл) [11, 12] Кровля выполнена в виде египетских пирамид из стекла. В центре представлены 230 залов, в которых расположены торговые объекты Wafi Shopping Mall, или Wafi City Moll (Вафи Шоппинг Молл / Вафи Сити Молл) [11, 12] Т. В. Каракова, Г. А. Карабаев 153 Градостроительство и архитектура | 2019 | Т. 9, № 2 В крытом пространстве расположены магазины, горнолыжный комплекс «Ski Dubai», в котором лежит снег и посетители катаются на горных лыжах, а также свыше 400 магазинов, кафе, ресторанов, детский парк аттракционов и кинотеатр Mall of the Emirates (Молл оф зе Эмирейтс) [11, 12] Гигантское крытое пространство характеризует один из самых крупных торговых центров Ближнего Востока и Дубая, включает в себя развлекательные комплексы с разнообразными аттракционами, десятки модных бутиков и магазинов с модными товарами, одеждой и экипировкой для спорта и туризма, сувениры, ювелирную продукцию Deira City Centre Mall (Дейра Сити Центр Молл) [11, 12] Крупнейший торговый центр в Северной и Южной Америке площадью 3770000 м2 насчитывает 800 магазинов, самый большой крытый парк развлечений в мире и самый большой крытый аквапарк в мире, кинотеатр и боулинг West Edmonton Mall в Эдмонтоне, Альберта, Канада [13] Градостроительство и архитектура | 2019 | Т. 9, № 2 154 КОМФОРТНАЯ И БЕЗОПАСНАЯ ЖИЛАЯ СРЕДА РОССИЙСКОГО МЕГАПОЛИСА. УМНЫЕ КВАРТАЛЫ Крупнейший торговый центр в Соединенных Штатах по территории соответствует площади семи стадионов с 40 млн посетителей в год. Помимо торговых объектов имеет парк развлечений, аквариум, мини-гольф поле Молл Америки (Mall of America) [14] Masdar City - это запланированный проект с нулевым выбросом углерода в Абу-Даби. Город проектируется британской архитектурной фирмой Foster and Partners. Проект начался в 2006 г., с целью завершить первый этап к 2009 г., но был отложен до 2015 г. из-за глобального финансового кризиса и на данный момент процесс полного возведения длится уже более 12 лет Проект Masdar City в Абу-Даби [15] внутреннее пространство от воздействия суровых внешних природных факторов как в зимний, так и в летний периоды года. Использование классической купольной конструкции способствует формированию пространственной среды без внутренних несущих опор, что позволяет не нагружать городскую среду дополнительными элементами в виде многочисленных колонн. Плавный силуэт купольной конструкции создает ощущение воздушности и легкости, единая структура внутреннего пространства отвечает задачам «зеленой энергетики», обеспечивающей условия комфортного микроклимата за счет размещения на поверхности купола фотоэлементов, преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Использование прозрачных композитных материалов позволяет разместить в них специальные нагревательные элементы из тонких металлических нитей для удаления снежного покрова на поверхности купола. В результате собранная талая и дождевая вода может скапливаться в резервуарах для хранения и дальнейшего использования в виде полива зеленых насаждении. Известно, что в современных условиях размеры большепролетных конструкции (арка, балка, рама, ферма) варьируются от 18 до 300 м (рис. 2). Таким образом, применение конструкций ферм с максимальным пролетом, возведение крытой структуры над социально значимыми местами города представляются возможными к реализации. Анализ показал, что формирование благоприятной и комфортной среды путем создания крытой архитектурной структуры в зонах социальной активности города представляет Т. В. Каракова, Г. А. Карабаев 155 Градостроительство и архитектура | 2019 | Т. 9, № 2 большую актуальность, а использование конструктивных возможностей большепролетных пространственных схем имеет большой потенциал [8-10]. Такой подход позволит решить проблему функционирования городов Северного Казахстана в сложных природно-климатических условиях, защитить людей от природных осадков (снега, дождя, ветра, града и солнечных лучей), обеспечив комфортный микроклиматический режим в холодные и жаркие периоды года, решить вопросы социализации городского сообщества, снизить нагрузку на городские теплоэнергетические сети за счет применения солнечных батарей и горизонтальных ветрогенераторов. Вывод. В настоящее время в Республике Казахстан наблюдается рост городов республиканского значения. В результате отсутствия поэтапного и планомерного развития городов наблюдается нарушение и ухудшение экологической обстановки, что усугубляется существующими природно-климатическими условиями. Только комплексные меры по созданию комфортной архитектурной среды в резко-континентальном климате позволят сформировать качественную жизнь городского населения. Необходимо отметить, что формирование благоприятной архитектурной среды с помощью пространственных большепролетных конструкций представляется оптимальным вариантом решения данной задачи при проектировании и реконструкции функционально-планировочной среды города в резко-континентальном климате и решает одновременно климатические, экологические, социально-экономические проблемы городов Северного Казахстана. Применение нео-конструктивных модулей в центрах социальной активности городов позволит архитекторам комплексно решать транспортно-коммуникационные, социально-экономические, архитектурно-композиционные, экологические, средовые и технологические вопросы, формируя новый функционально-планировочный модуль территории, характеризуемый высокой степенью социального, климатического и эстетического комфорта.

About the authors

Tatiana V. KARAKOVA

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Gani A. KARABAEV

Seifullin Kazakh AgroTechnical university

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files