Помощь студентам в учебе
Архитектурно-экологическое формирование жилых комплексов средней этажности для Челябинской области
|
Введение 3
Глава 1. Анализ опыта проектирования, строительства и эксплуатации экологичных жилых комплексов 13
1.1. Зарубежный опыт проектирования, строительства и эксплуатации
экологичных жилых комплексов 13
1.2. Отечественный опыт проектирования, строительства и эксплуатации
экологичных жилых комплексов 19
1.3. Тенденции развития 26
Глава 2. Закономерности архитектурно-экологического формирования жилых комплексов средней этажности 35
2.1. Теоретические аспекты архитектурно-экологического проектирования
жилых комплексов 35
2.2. Архитектурно-экологическая типология жилых зданий и комплексов 42
2.3. Основные формообразующие принципы экологичных жилых комплексов 63
Выводы по главе 2 67
Глава 3. Архитектурно-экологические основы формирования жилых комплексов средней этажности 68
3.1. Многовариантное цифровое моделирование жилых комплексов с
учётом климатических особенностей места проектирования 68
3.2. Современные компьютерные методы расчета продолжительности
инсоляции жилых зданий 72
3.3. Апробация материалов работы 79
Выводы по главе 3 83
Основные выводы и результаты работы 84
Заключение 85
Приложения 91
Приложение А 92
Приложение Б 98
Приложение В
Глава 1. Анализ опыта проектирования, строительства и эксплуатации экологичных жилых комплексов 13
1.1. Зарубежный опыт проектирования, строительства и эксплуатации
экологичных жилых комплексов 13
1.2. Отечественный опыт проектирования, строительства и эксплуатации
экологичных жилых комплексов 19
1.3. Тенденции развития 26
Глава 2. Закономерности архитектурно-экологического формирования жилых комплексов средней этажности 35
2.1. Теоретические аспекты архитектурно-экологического проектирования
жилых комплексов 35
2.2. Архитектурно-экологическая типология жилых зданий и комплексов 42
2.3. Основные формообразующие принципы экологичных жилых комплексов 63
Выводы по главе 2 67
Глава 3. Архитектурно-экологические основы формирования жилых комплексов средней этажности 68
3.1. Многовариантное цифровое моделирование жилых комплексов с
учётом климатических особенностей места проектирования 68
3.2. Современные компьютерные методы расчета продолжительности
инсоляции жилых зданий 72
3.3. Апробация материалов работы 79
Выводы по главе 3 83
Основные выводы и результаты работы 84
Заключение 85
Приложения 91
Приложение А 92
Приложение Б 98
Приложение В
Актуальность избранной темы.
Состояние окружающей среды учёные разделили на три уровня: полного, устойчивого и относительного экологического равновесия. Множество факторов для его оценки составляют задачи по оздоровлению среды жизнедеятельности человека. Например, безупречная экология воздуха, воды и почвы; возможность здорового питания; возможность творчества, развитие эстетики и культуры; настоящая предупредительная медицина и многие другие задачи составляют единый комплекс. Одними из таких задач являются обеспечение достойного комфортного жилья и ресурсосбережение.
Негативное воздействие на окружающую человека природную среду оказывают электростанции. На тепловых электростанциях расходуют в качестве топлива относительно рентабельные уголь и мазут. Но такие типы топлива являются невосполнимыми природными ресурсами. Установлено, что в 2018 году запасов основных энергетических ресурсов в мире хватит на относительно непродолжительное время: уголь - 270 лет (осталось 40%), нефть - 50 лет (осталось 27%) и газ - 70 лет (осталось 21%). Это при условии, что человечество будет использовать их с той же скоростью, с какой сегодня. Но большей проблемой является то, что образуются вредные вещества в процессе сгорания топлива. Они выводятся в атмосферу с дымом и попадают в почву с золой. Таким образом, влияют на окружающую среду неблагоприятно.
При строительстве плотины для гидроэлектростанции создают искусственное водохранилище. Обширные территории, залитые водой, необратимо изменяют природно-климатические факторы окружающей среды. Увеличение высоты уровня реки может образовать заболоченность, засоленность, изменения микроклимата и прибрежной растительности. Вместе с тем, плотина ограничивает путь рыбе, идущей на нерест. Затапливаются поля, леса. С прибрежных территорий выселяются люди.
Атомные электростанции не оказывают отрицательного влияния на окружающую среду вредными продуктами сгорания топлива, однако, радиоактивное топливо и радиоактивные отходы опасны. Такая опасность по уровню своих поражающих воздействий и длительности факторов по международному классификатору техногенных опасностей занимает одно из первых место среди других видов опасностей для человека и окружающей среды и является основополагающей в проблемах экологической безопасности.
Поэтому задачи способов применения альтернативных источников энергии в последние годы широко обсуждаются. В среде профессиональных энергетиков выработаны решения, позволяющие человечеству полностью перейти на использование возобновляемых источников энергии для повседневной жизни. Вскоре планируется достичь таких мощностей, которые смогут обеспечивать электроэнергетикой и крупные промышленные предприятия. Федеральный закон №261 «Об энергосбережении и энергоэффективности» разработан в целях стимулировать энергосбережение в России. Государственная программа энергосбережения предусматривает снижение энергозатрат к 2020 году на 40% и предъявляет требования к застройщикам и жильцам по утеплению домов и сокращению энергопотерь зданий. Использование солнечных батарей и ветро-энергоустановок способствует ресурсосбережению и бережному отношению к экологии.
Следующим фактором, воздействующим на экологическое равновесие, является плотность населения. Соответственно, самым значимым для жизни последствием скопления масс людей в городах является несоблюдение баланса между урбанизированной средой, техникой и природой. От этого зависит не только психологический комфорт городского жителя, но и в целом его здоровье. Например, по данным исследователей медицинского университета, человеку необходим определенный уровень геомагнитного поля для нормальной жизни. Его ослабление приводит к серьезным негативным последствиям для организма. Но именно такие условия предоставляются людям на верхних этажах многоэтажных жилых домов.
Для развития полного экологического равновесия на территориях средней полосы России необходимо обеспечивать плотность населения не более 60 чел./км2. А сейчас во многих крупных городах эта цифра превышена в разы. В городах-милионниках плотность населения более 1000 чел./км2. Например, в Челябинске - 1311,9 чел./км2, а в Москве - 4908,5 чел./км2. Данные количества жителей города взяты из федеральной службы государственной статистики. В то же время происходит опустошение сельских населённых пунктов, торможение развития агропромышленного комплекса страны. 8% деревень в стране полностью заброшены.73% населения нашей страны живут в городе. Пятая часть - в 13-и крупнейших городах.
Экологическое равновесие достигается только на обширных территориях. Потому что город, застроенный плотно, неспособен обеспечить воспроизводство основных природных ресурсов. Охраняемые природные лесные массивы и заповедники, водоохранные зоны организовывают не только ради сбережения ценных ландшафтов, редких видов растений и животных. Такие образования приобретают новое функциональное значение — это противопоставление отрицательному влиянию индустриализации. Конечно, невозможно рассредоточить механически всё население страны равномерно для соблюдения оптимальной плотности. Но её можно соблюсти при формировании поселений. Принцип сохранения здоровья человека должен стать приоритетным на всех этапах проектирования. Планировочные изыскания такого поселения должны основываться на ландшафте территории. Также этот принцип ляжет в основе экологичности, энергоэффективности зданий в поселении и использование солнечных батарей и ветроэлектроустановок.
В целях реализации «Стратегии инновационного развития строительной отрасли Российской Федерации до 2030 года» по закону от 28 июня 2014 года №172-ФЗ «О стратегическом планировании в Российской Федерации» [57], одной из поставленных в стратегии задач является внедрение в промышленность строительных материалов, изделий и конструкций инновационных технологий, направленных на замещение импорта, гармоничного развития инфраструктурного, промышленного и жилищного строительства, повышения качества среды жизни и деятельности граждан с различным уровнем доходов и потребностей. На сегодняшний день, в Российской Федерации проблема экологической архитектуры заключается в том, что мировые системы сертифицирования «зеленой» архитектуры, нацелены на страны, в которых они созданы, и не учитывают природно-климатические и культурные особенности нашей страны. Поэтому, национальный природоохранный стандарт в строительстве обязан стать ясной инструкцией для архитекторов, застройщиков и строителей, по созданию эко- устойчивой архитектурно-градостроительной среды, подходящей для жизни людей. Главы «Зеленого стандарта» (Россия, 2010 г.) включают большое количество областей строительства, начиная от грамотного расположения зданий на территории, до гармоничного функционирования его систем. Стандарт САР-СПЗС (Россия, 2011 г.) оговаривает технические,
инфраструктурные и культурные особенности здания. Новейший стандарт GREEN ZOOM (Россия, 2014 г.) является самой молодой отечественной системой, включает практические рекомендации по увеличению энергоэффективности и повышению экологичности зданий. Можно сделать вывод, что в действующих российских эко-стандартах нет четко сформулированной нормативно-справочной основы для проектирования устойчивой архитектурно-градостроительной среды. Так, создатели отечественных эко-стандартов очень часто ориентируются на западные нормативы, что существенно усложняет процедуру сертифицирования.
К основным минусам российского законодательства в области «зеленого» строительства следует отнести:
- устаревшие требования строительных нормативов в области эко-проектирования;
- отсутствие надзора по проектированию экологических зданий;
- недостаток нормативов, нацеленных на развитие здорового общества;
- несоответствие большинства нормативов современным евростандартам.
В зарубежных странах на законодательном уровне разработаны различные поощрения для стимулирования «зеленого» строительства. В западных странах энергоресурсы и вода стоят гораздо дороже, чем в России, и экономия в этом случае действительно целесообразна. В Европе строительство «зеленых» объектов развивается также потому, что там существуют программы, по которым часть затрат по проекту (иногда до 50%) берет на себя государство. Проекты, реализуемые по стандартам экостроительства, безусловно, требуют больших ресурсов, чем строительство обычного здания. Материалы и технологии, необходимые для признания проекта «зелёным» и последующей сертификации, делают проект неоправданно дорогим.
Однако, «зелёное» здание должно быть также экономически целесообразным, слишком большие затраты на строительство и эксплуатацию противоречат принципам устойчивого развития. При оценке здания в процессе экологической сертификации анализируется значительное количество параметров, некоторые из которых на первый взгляд неочевидны. В их числе не только строительные материалы, раздельный сбор мусора на стройплощадке и в готовом здании или использование дождевой воды для технических нужд. Так, в рамках сертификации российских зданий по принятым во всём мире системам LEED и BREEAM при оценке качества внутренней среды эксперты смотрят не только на систему вентиляции, но и на общий объём воздуха внутри здания, а также на микроклимат в помещениях и виды из окон. Важно не просто проектировать и строить зелёные объекты, но и создавать единую городскую среду, комфортную для горожан и их здоровья. Одна из основ создания такой среды - симбиоз городской застройки и природного окружения.
Актуальность избранной темы определяется необходимостью разработки научно обоснованных рекомендаций и теоретической модели по архитектурно-экологическому формированию энергоэффективного жилого комплекса средней этажности на примере комплекса в посёлке Рощино Челябинской области.
Степень разработанности темы исследования.
Тема экологичной архитектуры достаточно широко распространена. Однако, в настоящее время, отсутствуют материалы научных исследований, выявляющие такие аспекты экологичных многофункциональных жилых комплексов, как архитектурно-градостроительная типология формирования экологичных жилых комплексов; многовариантное цифровое вычисление инсоляции и аэродинамическое моделирование; а также формообразующие принципы экологичных жилых комплексов, основанные на анализе полученных данных с помощью многовариантного цифрового моделирования.
Общие принципы формирования архитектурной объёмно-пространственной структуры зданий исследованы благодаря научным работам и статьям А.В. Коротича, М.А. Коротича, В.В. Воробьёва, О.С. Шило, Е.А. Гнатюк, М.В. Шубенкова, Е.В. Демченко, Т.Г. Маклоковой, Т.А. Серебренниковой, А.В. Криволаповой, С.С. Титова, А.В Иконникова, Г.А. Потаева, И. А. Прокофьевой, а также исследованы работы В.А. Колясникова, П.В. Аурели, Н.В. Баранова, З. Гидиона, А.В. Иконникова, О.С. Романова, Т.А. Славиной, В.Т. Шимко, изучающие вопросы композиции градостроительных и объёмно-планировочных решений.
В вопросах, касающихся экологического аспекта, были проанализированы труды С.Г. Прохорова, Е.Е. Мордвиновой, В.Л. Горохова, Л.В. Передельского, Н.В. Маслова, А.Н. Тетиора, С.Г. Шабиева, В.И. Иовлева, А.Н. Орешко, Е.А. Тележниковой, П.А. Казанцева, Ю.А. Табунщикова, В.В. Воробьёва, О.С. Шило, Е.А. Гнатюк, Е.В. Демченко, М.Н. Григорян, А.В. Сайбель.
Особое внимание уделялось литературе О. Акина, З.И. Асатиани, Б.Г. Бархина, Э.П. Григорьева, А.А. Гусакова, Ю.И. Курбатова, И.И. Середюка, А.В. Степанова, И. Фридмана, которая связана с проведением процесса архитектурного проектирования, научных методов ведения работы, проведения анализа и прогнозирования результатов, а также использования математических методов и информационного моделирования в процессе творчества.
В ряде вопросов были использованы нормативные документы по проектированию и оценке зданий и сооружений, а также правительственные директивные документы. Часть материалов была получена через международную сеть Интернет.
Научные публикации и учебные пособия вышеперечисленных авторов формируют комплексный подход к дальнейшему исследованию. Однако многие актуальные вопросы, касающиеся непосредственно экологичных многофункциональных жилых комплексов средней этажности, остаются за рамками существующих научных исследований, несмотря на это было проведено исследование современной практической архитектурной деятельности. Это проблемы системного подхода к проектированию и формообразованию, экологическому анализу, композиционному моделированию. Остаётся слабо изученным глубинный, гуманитарно-экологический аспект проблемы, особенно на уровне пространственного формирования локальных антропоэкосистем, являющихся полем непосредственного бытийного взаимодействия человека и среды. В связи с этим можно сформулировать цель и задачи работы.
Цель исследования состоит в разработке архитектурно-экологических основ формирования объемно-пространственных решений жилых комплексов средней этажности Челябинской области.
Задачи исследования:
- проведение сравнительного анализа отечественного и зарубежного опыта проектирования и строительства экологичных многофункциональных жилых комплексов средней этажности;
- определение современных тенденций развития экологичных многофункциональных жилых комплексов средней этажности;
- выявление современной типологии стратегий экологичного архитектурного проектирования;
- анализ конструкций и материалов, анализ объекта исследования на энергоэффективность;
- выявление основных факторов, влияющих на формирование объемно-пространственных решений экологичных многофункциональных жилых комплексов средней этажности;
- разработка теоретической модели по формированию объемно-пространственных и экологических решений многофункционального жилого комплекса.
Объект исследования - экологичные многофункциональные жилые комплексы средней этажности.
Предмет исследования - закономерности архитектурно¬экологического формирования структуры объемно-пространственных решений многофункциональных жилых комплексов средней этажности.
Границы исследования:
- географические границы исследования предполагают анализ развития экологичного строительства многоквартирных жилых зданий в России и за рубежом;
- временные границы исследования - середина XX в. - XXI в.
Методы исследования:
- изучение научных трудов, нормативных, методических и проектных материалов отечественного и зарубежного опыта;
- историческое исследование;
- графоаналитическое исследование;
- системный анализ существующего опыта строительства;
- выявление особенностей формирования объемно-пространственных решений;
- разработка теоретической модели архитектурно-экологического формирования объемно-пространственных решений;
Научная новизна исследования:
- проведен сравнительный анализ отечественного и зарубежного опыта проектирования;
- определены современные тенденции проектирования;
- выявлены, проанализированы и систематизированы основные факторы формирования объемно-пространственных решений;
- разработана теоретическая модель архитектурно-экологического формирования структуры многофункциональных жилых комплексов.
Теоретическая значимость работы. Полученные результаты способствуют развитию теории современной архитектуры, влияют на экологизацию научного и профессионального сознания и мышления, ориентируют архитектурную деятельность на важнейшие ценности: приоритет здоровья и повышение качества жизненной среды современного человека. Вводятся новые теоретические положения и понятия. Результаты работы могут служить научной основой для новых исследований и направлений дальнейшего развития архитектурной науки.
Практическая значимость работы состоит в научно обоснованных рекомендациях по архитектурно-экологическому формированию объемно-пространственных решений экологичных многофункциональных жилых комплексов.
На защиту выносятся:
- методы формирования объемно-пространственных решений;
- теоретическая модель формирования архитектурно-экологической структуры экологичных многофункциональных жилых комплексов;
- научно-проектное предложение экологичного многофункционального жилого комплекса средней этажности в Челябинской области.
Основные материалы исследования были представлены в публикациях и докладах конференций.
1. XIV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных, Томск, апрель 2017;
2. Сборник научных трудов «Перспективы развития фундаментальных наук», Том 6. Строительство и архитектура, ТГАСУ, издательство Томский политехнический институт, 2017;
3. Материалы III научной выставки-конференции научно-технических и творческих работ студентов Южно-Уральского государственного университета, апрель 2016;
4. 69-я студенческая научно-технической конференция кафедры
«Архитектура» ЮУрГУ, апрель 2016;
5. Сборник предложений по решению проблем инфраструктурного
развития городов России (Первый Всероссийский конкурс ЭССЕ - финалист), Общественная организация «Гильдия Экспертов Инфраструктурных Проектов» при поддержке института государственного и муниципального управления НИУ ВШЭ, март 2015.
Объем и структура работы. Работа состоит из двух частей: текстовой (пояснительной записки) и графической. Первая часть содержит 108 страниц машинописного текста и иллюстраций, включающего введение, три главы, заключение, библиографический список (61 наименования). В исследовании представлены 64 рисунка, заключающих в себе поясняющую информацию. Дополнительно включено 3 приложений. Вторая часть графическая, содержит 7 графоаналитических таблиц, 14 схем, 8 диаграмм и тд.
Состояние окружающей среды учёные разделили на три уровня: полного, устойчивого и относительного экологического равновесия. Множество факторов для его оценки составляют задачи по оздоровлению среды жизнедеятельности человека. Например, безупречная экология воздуха, воды и почвы; возможность здорового питания; возможность творчества, развитие эстетики и культуры; настоящая предупредительная медицина и многие другие задачи составляют единый комплекс. Одними из таких задач являются обеспечение достойного комфортного жилья и ресурсосбережение.
Негативное воздействие на окружающую человека природную среду оказывают электростанции. На тепловых электростанциях расходуют в качестве топлива относительно рентабельные уголь и мазут. Но такие типы топлива являются невосполнимыми природными ресурсами. Установлено, что в 2018 году запасов основных энергетических ресурсов в мире хватит на относительно непродолжительное время: уголь - 270 лет (осталось 40%), нефть - 50 лет (осталось 27%) и газ - 70 лет (осталось 21%). Это при условии, что человечество будет использовать их с той же скоростью, с какой сегодня. Но большей проблемой является то, что образуются вредные вещества в процессе сгорания топлива. Они выводятся в атмосферу с дымом и попадают в почву с золой. Таким образом, влияют на окружающую среду неблагоприятно.
При строительстве плотины для гидроэлектростанции создают искусственное водохранилище. Обширные территории, залитые водой, необратимо изменяют природно-климатические факторы окружающей среды. Увеличение высоты уровня реки может образовать заболоченность, засоленность, изменения микроклимата и прибрежной растительности. Вместе с тем, плотина ограничивает путь рыбе, идущей на нерест. Затапливаются поля, леса. С прибрежных территорий выселяются люди.
Атомные электростанции не оказывают отрицательного влияния на окружающую среду вредными продуктами сгорания топлива, однако, радиоактивное топливо и радиоактивные отходы опасны. Такая опасность по уровню своих поражающих воздействий и длительности факторов по международному классификатору техногенных опасностей занимает одно из первых место среди других видов опасностей для человека и окружающей среды и является основополагающей в проблемах экологической безопасности.
Поэтому задачи способов применения альтернативных источников энергии в последние годы широко обсуждаются. В среде профессиональных энергетиков выработаны решения, позволяющие человечеству полностью перейти на использование возобновляемых источников энергии для повседневной жизни. Вскоре планируется достичь таких мощностей, которые смогут обеспечивать электроэнергетикой и крупные промышленные предприятия. Федеральный закон №261 «Об энергосбережении и энергоэффективности» разработан в целях стимулировать энергосбережение в России. Государственная программа энергосбережения предусматривает снижение энергозатрат к 2020 году на 40% и предъявляет требования к застройщикам и жильцам по утеплению домов и сокращению энергопотерь зданий. Использование солнечных батарей и ветро-энергоустановок способствует ресурсосбережению и бережному отношению к экологии.
Следующим фактором, воздействующим на экологическое равновесие, является плотность населения. Соответственно, самым значимым для жизни последствием скопления масс людей в городах является несоблюдение баланса между урбанизированной средой, техникой и природой. От этого зависит не только психологический комфорт городского жителя, но и в целом его здоровье. Например, по данным исследователей медицинского университета, человеку необходим определенный уровень геомагнитного поля для нормальной жизни. Его ослабление приводит к серьезным негативным последствиям для организма. Но именно такие условия предоставляются людям на верхних этажах многоэтажных жилых домов.
Для развития полного экологического равновесия на территориях средней полосы России необходимо обеспечивать плотность населения не более 60 чел./км2. А сейчас во многих крупных городах эта цифра превышена в разы. В городах-милионниках плотность населения более 1000 чел./км2. Например, в Челябинске - 1311,9 чел./км2, а в Москве - 4908,5 чел./км2. Данные количества жителей города взяты из федеральной службы государственной статистики. В то же время происходит опустошение сельских населённых пунктов, торможение развития агропромышленного комплекса страны. 8% деревень в стране полностью заброшены.73% населения нашей страны живут в городе. Пятая часть - в 13-и крупнейших городах.
Экологическое равновесие достигается только на обширных территориях. Потому что город, застроенный плотно, неспособен обеспечить воспроизводство основных природных ресурсов. Охраняемые природные лесные массивы и заповедники, водоохранные зоны организовывают не только ради сбережения ценных ландшафтов, редких видов растений и животных. Такие образования приобретают новое функциональное значение — это противопоставление отрицательному влиянию индустриализации. Конечно, невозможно рассредоточить механически всё население страны равномерно для соблюдения оптимальной плотности. Но её можно соблюсти при формировании поселений. Принцип сохранения здоровья человека должен стать приоритетным на всех этапах проектирования. Планировочные изыскания такого поселения должны основываться на ландшафте территории. Также этот принцип ляжет в основе экологичности, энергоэффективности зданий в поселении и использование солнечных батарей и ветроэлектроустановок.
В целях реализации «Стратегии инновационного развития строительной отрасли Российской Федерации до 2030 года» по закону от 28 июня 2014 года №172-ФЗ «О стратегическом планировании в Российской Федерации» [57], одной из поставленных в стратегии задач является внедрение в промышленность строительных материалов, изделий и конструкций инновационных технологий, направленных на замещение импорта, гармоничного развития инфраструктурного, промышленного и жилищного строительства, повышения качества среды жизни и деятельности граждан с различным уровнем доходов и потребностей. На сегодняшний день, в Российской Федерации проблема экологической архитектуры заключается в том, что мировые системы сертифицирования «зеленой» архитектуры, нацелены на страны, в которых они созданы, и не учитывают природно-климатические и культурные особенности нашей страны. Поэтому, национальный природоохранный стандарт в строительстве обязан стать ясной инструкцией для архитекторов, застройщиков и строителей, по созданию эко- устойчивой архитектурно-градостроительной среды, подходящей для жизни людей. Главы «Зеленого стандарта» (Россия, 2010 г.) включают большое количество областей строительства, начиная от грамотного расположения зданий на территории, до гармоничного функционирования его систем. Стандарт САР-СПЗС (Россия, 2011 г.) оговаривает технические,
инфраструктурные и культурные особенности здания. Новейший стандарт GREEN ZOOM (Россия, 2014 г.) является самой молодой отечественной системой, включает практические рекомендации по увеличению энергоэффективности и повышению экологичности зданий. Можно сделать вывод, что в действующих российских эко-стандартах нет четко сформулированной нормативно-справочной основы для проектирования устойчивой архитектурно-градостроительной среды. Так, создатели отечественных эко-стандартов очень часто ориентируются на западные нормативы, что существенно усложняет процедуру сертифицирования.
К основным минусам российского законодательства в области «зеленого» строительства следует отнести:
- устаревшие требования строительных нормативов в области эко-проектирования;
- отсутствие надзора по проектированию экологических зданий;
- недостаток нормативов, нацеленных на развитие здорового общества;
- несоответствие большинства нормативов современным евростандартам.
В зарубежных странах на законодательном уровне разработаны различные поощрения для стимулирования «зеленого» строительства. В западных странах энергоресурсы и вода стоят гораздо дороже, чем в России, и экономия в этом случае действительно целесообразна. В Европе строительство «зеленых» объектов развивается также потому, что там существуют программы, по которым часть затрат по проекту (иногда до 50%) берет на себя государство. Проекты, реализуемые по стандартам экостроительства, безусловно, требуют больших ресурсов, чем строительство обычного здания. Материалы и технологии, необходимые для признания проекта «зелёным» и последующей сертификации, делают проект неоправданно дорогим.
Однако, «зелёное» здание должно быть также экономически целесообразным, слишком большие затраты на строительство и эксплуатацию противоречат принципам устойчивого развития. При оценке здания в процессе экологической сертификации анализируется значительное количество параметров, некоторые из которых на первый взгляд неочевидны. В их числе не только строительные материалы, раздельный сбор мусора на стройплощадке и в готовом здании или использование дождевой воды для технических нужд. Так, в рамках сертификации российских зданий по принятым во всём мире системам LEED и BREEAM при оценке качества внутренней среды эксперты смотрят не только на систему вентиляции, но и на общий объём воздуха внутри здания, а также на микроклимат в помещениях и виды из окон. Важно не просто проектировать и строить зелёные объекты, но и создавать единую городскую среду, комфортную для горожан и их здоровья. Одна из основ создания такой среды - симбиоз городской застройки и природного окружения.
Актуальность избранной темы определяется необходимостью разработки научно обоснованных рекомендаций и теоретической модели по архитектурно-экологическому формированию энергоэффективного жилого комплекса средней этажности на примере комплекса в посёлке Рощино Челябинской области.
Степень разработанности темы исследования.
Тема экологичной архитектуры достаточно широко распространена. Однако, в настоящее время, отсутствуют материалы научных исследований, выявляющие такие аспекты экологичных многофункциональных жилых комплексов, как архитектурно-градостроительная типология формирования экологичных жилых комплексов; многовариантное цифровое вычисление инсоляции и аэродинамическое моделирование; а также формообразующие принципы экологичных жилых комплексов, основанные на анализе полученных данных с помощью многовариантного цифрового моделирования.
Общие принципы формирования архитектурной объёмно-пространственной структуры зданий исследованы благодаря научным работам и статьям А.В. Коротича, М.А. Коротича, В.В. Воробьёва, О.С. Шило, Е.А. Гнатюк, М.В. Шубенкова, Е.В. Демченко, Т.Г. Маклоковой, Т.А. Серебренниковой, А.В. Криволаповой, С.С. Титова, А.В Иконникова, Г.А. Потаева, И. А. Прокофьевой, а также исследованы работы В.А. Колясникова, П.В. Аурели, Н.В. Баранова, З. Гидиона, А.В. Иконникова, О.С. Романова, Т.А. Славиной, В.Т. Шимко, изучающие вопросы композиции градостроительных и объёмно-планировочных решений.
В вопросах, касающихся экологического аспекта, были проанализированы труды С.Г. Прохорова, Е.Е. Мордвиновой, В.Л. Горохова, Л.В. Передельского, Н.В. Маслова, А.Н. Тетиора, С.Г. Шабиева, В.И. Иовлева, А.Н. Орешко, Е.А. Тележниковой, П.А. Казанцева, Ю.А. Табунщикова, В.В. Воробьёва, О.С. Шило, Е.А. Гнатюк, Е.В. Демченко, М.Н. Григорян, А.В. Сайбель.
Особое внимание уделялось литературе О. Акина, З.И. Асатиани, Б.Г. Бархина, Э.П. Григорьева, А.А. Гусакова, Ю.И. Курбатова, И.И. Середюка, А.В. Степанова, И. Фридмана, которая связана с проведением процесса архитектурного проектирования, научных методов ведения работы, проведения анализа и прогнозирования результатов, а также использования математических методов и информационного моделирования в процессе творчества.
В ряде вопросов были использованы нормативные документы по проектированию и оценке зданий и сооружений, а также правительственные директивные документы. Часть материалов была получена через международную сеть Интернет.
Научные публикации и учебные пособия вышеперечисленных авторов формируют комплексный подход к дальнейшему исследованию. Однако многие актуальные вопросы, касающиеся непосредственно экологичных многофункциональных жилых комплексов средней этажности, остаются за рамками существующих научных исследований, несмотря на это было проведено исследование современной практической архитектурной деятельности. Это проблемы системного подхода к проектированию и формообразованию, экологическому анализу, композиционному моделированию. Остаётся слабо изученным глубинный, гуманитарно-экологический аспект проблемы, особенно на уровне пространственного формирования локальных антропоэкосистем, являющихся полем непосредственного бытийного взаимодействия человека и среды. В связи с этим можно сформулировать цель и задачи работы.
Цель исследования состоит в разработке архитектурно-экологических основ формирования объемно-пространственных решений жилых комплексов средней этажности Челябинской области.
Задачи исследования:
- проведение сравнительного анализа отечественного и зарубежного опыта проектирования и строительства экологичных многофункциональных жилых комплексов средней этажности;
- определение современных тенденций развития экологичных многофункциональных жилых комплексов средней этажности;
- выявление современной типологии стратегий экологичного архитектурного проектирования;
- анализ конструкций и материалов, анализ объекта исследования на энергоэффективность;
- выявление основных факторов, влияющих на формирование объемно-пространственных решений экологичных многофункциональных жилых комплексов средней этажности;
- разработка теоретической модели по формированию объемно-пространственных и экологических решений многофункционального жилого комплекса.
Объект исследования - экологичные многофункциональные жилые комплексы средней этажности.
Предмет исследования - закономерности архитектурно¬экологического формирования структуры объемно-пространственных решений многофункциональных жилых комплексов средней этажности.
Границы исследования:
- географические границы исследования предполагают анализ развития экологичного строительства многоквартирных жилых зданий в России и за рубежом;
- временные границы исследования - середина XX в. - XXI в.
Методы исследования:
- изучение научных трудов, нормативных, методических и проектных материалов отечественного и зарубежного опыта;
- историческое исследование;
- графоаналитическое исследование;
- системный анализ существующего опыта строительства;
- выявление особенностей формирования объемно-пространственных решений;
- разработка теоретической модели архитектурно-экологического формирования объемно-пространственных решений;
Научная новизна исследования:
- проведен сравнительный анализ отечественного и зарубежного опыта проектирования;
- определены современные тенденции проектирования;
- выявлены, проанализированы и систематизированы основные факторы формирования объемно-пространственных решений;
- разработана теоретическая модель архитектурно-экологического формирования структуры многофункциональных жилых комплексов.
Теоретическая значимость работы. Полученные результаты способствуют развитию теории современной архитектуры, влияют на экологизацию научного и профессионального сознания и мышления, ориентируют архитектурную деятельность на важнейшие ценности: приоритет здоровья и повышение качества жизненной среды современного человека. Вводятся новые теоретические положения и понятия. Результаты работы могут служить научной основой для новых исследований и направлений дальнейшего развития архитектурной науки.
Практическая значимость работы состоит в научно обоснованных рекомендациях по архитектурно-экологическому формированию объемно-пространственных решений экологичных многофункциональных жилых комплексов.
На защиту выносятся:
- методы формирования объемно-пространственных решений;
- теоретическая модель формирования архитектурно-экологической структуры экологичных многофункциональных жилых комплексов;
- научно-проектное предложение экологичного многофункционального жилого комплекса средней этажности в Челябинской области.
Основные материалы исследования были представлены в публикациях и докладах конференций.
1. XIV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных, Томск, апрель 2017;
2. Сборник научных трудов «Перспективы развития фундаментальных наук», Том 6. Строительство и архитектура, ТГАСУ, издательство Томский политехнический институт, 2017;
3. Материалы III научной выставки-конференции научно-технических и творческих работ студентов Южно-Уральского государственного университета, апрель 2016;
4. 69-я студенческая научно-технической конференция кафедры
«Архитектура» ЮУрГУ, апрель 2016;
5. Сборник предложений по решению проблем инфраструктурного
развития городов России (Первый Всероссийский конкурс ЭССЕ - финалист), Общественная организация «Гильдия Экспертов Инфраструктурных Проектов» при поддержке института государственного и муниципального управления НИУ ВШЭ, март 2015.
Объем и структура работы. Работа состоит из двух частей: текстовой (пояснительной записки) и графической. Первая часть содержит 108 страниц машинописного текста и иллюстраций, включающего введение, три главы, заключение, библиографический список (61 наименования). В исследовании представлены 64 рисунка, заключающих в себе поясняющую информацию. Дополнительно включено 3 приложений. Вторая часть графическая, содержит 7 графоаналитических таблиц, 14 схем, 8 диаграмм и тд.
«Для архитекторов одной из самых больших проблем является проектирование зданий, которые также подходят для будущих поколений, приспособленных к потребностям, которые невозможно даже представить сегодня. Нам нужно проектировать здания, ориентированные на будущее, и для этого необходимо четко видеть социальные, технологические и экологические проблемы. Хороший дизайн может удовлетворить потребности клиентов, принимая во внимание все это», - говорит д-р Гергели Полиньи, председатель правления и генеральный директор Paulinyi-Reith &Partners, международная инжиниринговая компания.
Перспективы дальнейшей разработки экологичных жилых комплексов имеют огромное значение для Челябинской области. Необходима разработка проектной базы, экологических контролируемых стандартов и развитие строительного производства для индустрии «зелёной» архитектуры в России. Возможно широкое применение энергоэффективных технологий в конструкциях жилых домов. Необходимо внедрение экологического строительства и развитие альтернативных источников энергии в строительстве многоквартирного жилья.
Современная городская среда обречена на формирование пространств нового типа, воссоздающих естественные процессы регенерации элементов природных систем, и устойчивых к нарастающим климатическим изменениям. Проектируя эко-устойчивый город, мы должны говорить о равенстве нормативных требований к формированию пространств для человека и пространств для интегрированной в архитектуру природы.
Перспективы дальнейшей разработки экологичных жилых комплексов имеют огромное значение для Челябинской области. Необходима разработка проектной базы, экологических контролируемых стандартов и развитие строительного производства для индустрии «зелёной» архитектуры в России. Возможно широкое применение энергоэффективных технологий в конструкциях жилых домов. Необходимо внедрение экологического строительства и развитие альтернативных источников энергии в строительстве многоквартирного жилья.
Современная городская среда обречена на формирование пространств нового типа, воссоздающих естественные процессы регенерации элементов природных систем, и устойчивых к нарастающим климатическим изменениям. Проектируя эко-устойчивый город, мы должны говорить о равенстве нормативных требований к формированию пространств для человека и пространств для интегрированной в архитектуру природы.