1.2. Архитектурно-строительная бионика и ландшафтная архитектура
Природный ландшафт играет существенную роль в санитарно-гигиенической комфортности городской среды.
Рельеф и гидрографическая сеть влияют на направление и силу воздушных потоков, причем в сочетании с элементами застройки и с учетом рельефа можно получить более благоприятный микроклимат улучшением проветривания, регулированием солнечной радиации, увлажнением, защитой от шума, организацией стока. Рельеф и гидрографическая сеть вместе с застройкой представляют собой климаторегулирующую систему города.
Растительность существенно снижает воздействие ряда негативных для человека факторов: шум, пыль, сильные ветры, излишняя сухость или влажность, перегрев, недостаточная аэрация. Озеленение улучшает состояние среды, снижая загрязнение воздуха, улучшая макроклимат, создавая контакт человека в городе с природой, воздействуя эстетически. Однако сады, парки, линейное озеленение, а также озеленение крыш, террас, фасадов зданий целесообразно проектировать учитывая климат, подбирая нужный состав и оптимальное соотношение растений, чтобы не снижалась аэрация, возрождались насаждения.
Издавна строители обращали внимание на сходство природных объектов и созданных человеком зданий и сооружений, на необходимость изучения природных принципов с целью их использования в строительстве. Выдающийся архитектор Альберти сравнивал здание с живым существом, создавая которое следует подражать природе. Уже установлено, что перспективным направлением развития конструкций и систем зданий является использование принципов строительства и функционирования живых систем при создании новых конструкционных материалов и форм, новых принципов функционирования зданий. Наибольшие исследования самого разнообразного круга вопросов архитектурной, градостроительной и строительной бионики проводятся в Штуттгартском техническом университете, в котором работает институт легких конструкций, руководимый до недавнего времени выдающимся конструктором и архитектором Отто Фрейем. Архитектурно-строительная бионика тесно связана с архитектурно-строительной экологией, так как позволяет выявить оптимальные, выработанные тысячелетиями решения в природе и использовать их в архитектуре и строительстве, т.е. она соответствует принципам биопозитивности.
В круг исследований по архитектурной, градостроительной и строительной бионике входят следующие вопросы: генеральные планы мест расселения; форма и красота природных конструкций; основные принципы строения природных конструкций; конструктивные системы в природе и их использование в архитектуре и строительстве (сжатые, растянутые и изгибаемые элементы, фундаменты, оболочки, структуры, мембраны, сетки); строение покровных тканей в природе; природные пассивные и активные материалы, биоморфность искусственных сооружений; органичная связь с ландшафтом, процедура роста природных конструкций и их разложения после выполнения функций; механизмы передвижения и разработки грунта и др.
В настоящее время, например, постоянно возрастает прочность конструкционных материалов в строительстве, но одновременно растет и их деформативность. Прочность и деформативные характеристики обычных «пассивных» материалов имеют предел, тогда как путем создания «активных» конструкционных материалов и конструкций можно получить тонкие сооружения заданной жесткости. Еще более перспективно изучение живых систем с целью создания зданий и сооружений, органично вписывающихся в природную среду, не наносящих ей вред, не выделяющих не свойственных природе отходов. Только начинается изучение принципов бионики в приложении к архитектурно-строительной экологии, а не в более узком смысле (например, для создания рациональных архитектурных и конструктивных форм). Сопоставление природных принципов функционирования живых организмов и их сообществ с принципами, используемыми в строительстве, показывает весьма эффективные направления в совершенствовании строительства – от использования природных материалов и вплоть до взаимоотношений сооружений с природой (табл. 2).
Таблица 2
Природные и строительно-экологические принципы
Объекты
|
Принципы
|
|
в природе
|
в строительстве
|
1
|
2
|
3
|
Выбор места расселения
|
Параметры популяции определяются экологическими факторами
|
Достижение экологического равновесия
|
|
Взаимосвязь всех элементов ландшафта
|
Взаимосвязь сооружений и элементов ландшафтов
|
|
Выбор места обитания с учетом особенностей ландшафта (экологическая ниша)
|
Учет особенностей ландшафта при градостроительстве
|
Взаимоотношения с ландшафтом
|
Гомеостаз (подвижно-стабильное равновесие системы)
|
Стремление к достижению равновесия технологическими средствами
|
|
Вертикальное расслоение на ярусы
|
Пока не используется
|
|
Метаболизм
|
Первые опыты по созданию метаболического города
|
|
Биотические факторы (взаимовлияние живых организмов
|
Пока не используется (нужна разработка основ и строительство биотического места расселения)
|
|
Масштабность, ландшафт
|
Все здания и сооружения должны быть масштабны ландшафту
|
|
Отсутствие воздействия на рельеф, ландшафт
|
Невмешательство в рельеф, не загрязнение ландшафта
|
|
Естественный кругооборот веществ
|
Невмешательство в естественный кругооборот
|
Информационные системы
|
Информационно-измерительные системы (датчики и анализаторы)
|
Информационно-измерительные системы в зданиях и сооружениях
|
|
Обратная связь (реагирование на изменение внешних воздействий)
|
Обратная связь
|
|
Реакция на времена года, на опасность и др.
|
Здания с автоматической реакцией на времена года, на опасность
|
|
Биологический мониторинг
|
Мониторинг
|
Энергия
|
Использование природных источников энергии (возобновляемых – солнце, ветер и др.)
|
Здания с нетрадиционными источниками энергии
|
|
Экономия энергии
|
Энергоэкономичные здания
|
|
Использование естественного света, люминесценции и др.
|
Здания с новыми биологическими источниками света
|
|
Живые аккумуляторы
|
Новые экологически чистые биоаккумуляторы для зданий
|
Развитие, разложение
|
Саморазвитие по программе
|
Саморазвивающиеся сооружения
|
|
Ремонт и изменения при эксплуатации по программе
|
Самозалечивание и нужные изменения по программе
|
|
Разложение после завершения срока жизни с возвратом в естественный кругооборот
|
Саморазрушение с возвратом составляющих в процесс производства материалов
|
Материалы
|
Применение саморазлагающихся материалов, не загрязняющих природную среду
|
Саморазрушающиеся материалы вторично включающиеся в производство
|
|
Композиты
|
Композиты
|
|
Сочетание пассивных и активных материалов
|
Создание активных (подпитываемых энергией) материалов
|
Потребление ресурсов
|
Постоянная очистка воздуха и воды в природе
|
Системы очистки воздуха и воды в городах, зданиях
|
|
Лечебные добавки в воздух, воду (аэрозоли минералы и др.)
|
Лечебные добавки в воду и воздух в городах
|
1
|
2
|
3
|
|
Благоприятный звуковой (шумовой) фон в природе
|
Создание благоприятного звукового фона в городах
|
|
Благоприятное эстетическое восприятие ландшафтов
|
Топофилия
|
|
Благоприятный волновой фон (смена скорости ветра)
|
Отсутствие волнового загрязнения, смена ветра, влажности и др.
|
|
Экологически чистая пища
|
Экологически чистая пища
|
Конструкции
|
Пространственные конструкции, разветвление
|
Пространственные конструкции, разветвление
|
|
Гексагональность
|
Использование принципа гексагональности при изготовлении материалов и конструкций
|
|
Тургор, напряженные конструкции
|
Использование принципа тургора
|
|
Торможение трещин
|
Использование принципа торможения трещин
|
|
Полифункциональность
|
Применение принципа полифункциональности
|
|
Использование только природных материалов
|
Биоархитектура (использование только природных материалов)
|
Наружное покрытие
|
Связь наружного покрытия с климатом, географическим размещением
|
Новые типы биопокрытий
|
|
Многообразие типов покрытий (волосы, перья, чешуя, кожа, иглы, броня, слизь и др.)
|
Новые типы биопокрытий
|
|
Расположение датчиков в покрытии (рецепторов и др.)
|
Расположение датчиков в покрытии зданий (стенах, кровле)
|
|
Обмен веществ, дыхание, теплообмен через кожу
|
Обмен веществ через внешнее покрытие зданий, теплорегуляция
|
|
Связь цвета покрытия с ландшафтом, географическим размещением
|
Связь цвета здания с ландшафтом
|
|
Защитные функции кожи
|
Внешнее покрытие зданий с защитными функциями (против микробов и др.)
|
|
Многослойное строение с различными функциями слоев
|
Многослойная конструкция ограждающего покрытия с различными функциями слоев
|
Некоторые из природно-бионических принципов носят исключительно ценный характер. Например, геомеостаз, метаболизм, обратная связь и реакция на изменение внешних воздействий, саморазвитие и разложение после завершения срока жизни и др. Использование этих принципов в строительстве позволит в будущем достичь экологического равновесия технологическими средствами, применением очень высоких технологий (метаболический дом, биотическое место расселения, создающее условия для существования любых живых организмов в построенным человеком зданиях и сооружениях; «умные» здания и сооружения с системами датчиков и обратной связи, реагирующие на изменения внешних воздействий и создающие благоприятную среду вне и внутри здания, повышающие качество жизни; саморастущие по программе объекты; саморазрушающиеся и разлагающиеся после истечения срока эксплуатации здания и сооружения и др.).
Градостроительные вопросы решают, принимая во внимание проблемы сохранения, экологичной реставрации или экологичного преобразования ландшафта с учетом охраны природных ресурсов территории (рельеф, гидрогеология, минерально-сырьевые ресурсы, воздух, вода, почва, растительный и животный мир), назначая урбоэкологические мероприятия для сохранения, восстановления и улучшения природы, создание пространственного экологического каркаса расселения и стабильных самоочищающихся экосистем, разработка природоохранных и гигиенических мероприятий, экологическая компенсация инженерно-техническими средствами, применение устойчивых к антропогенным нагрузкам ландшафтов, поддержание экологически обоснованного соотношения освоенных и естественных территорий, поддержка естественной природной среды. При проектировании мест расселения используют принципы «зеленых коридоров» (соединение между собой всех зеленых территорий города и объединение их с загородными естественными территориями) и пермакультуры – многофункционального озеленения всех возможных поверхностей. При озеленении территорий, чтобы очищать воздух улучшать визуальную среду, создавать возможность безопасной миграции животных и пеших прогулок жителей выращивать в городе овощи и фрукты. Как при новом строительстве, так и при экореконструкции используют решения, позволяющие создать максимально возможные поверхности естественного субстрата для вертикального и горизонтального озеленения зданий и всех инженерных сооружений.
Места расселения проектируют с учетом сенсорной экологии – видеоэкологии, экологии запахов и звуков назначая архитектурно-планировочные и конструктивные решения, не вызывающие визуального загрязнения, агрессивных зрительных, запаховых и шумовых полей и воздействий и приближающие городское поле сенсорных воздействий к природному ландшафту.
Архитектурно-планировочные решения варьируют из условий достижения максимального экологического комфорта и одновременно из критерия не загрязнения природной среды пропорциональные природному окружению здания не диссонирующие с природой, с озелененными внутренними дворами, с озеленением стен, крыш, террас.
Используют принципы фитомелиорации. Здания и сооружения в городе проектируют с максимальным сохранением земли, пригодной для естественно-ландшафтного, сельскохозяйственного, рекреационного, заповедного использования (снижая площадь застройки) здания на неудобъях (крутой рельеф, лощины, овраги и др.), подземные, надземные (на столбовых опорах), подземно-надземные.
Все здания и инженерные сооружения стремятся проектировать с учетом не прерывания ими естественного кругооборота веществ, водо– и светопроницаемые покрытия дорог, тротуаров с озеленением части покрытий, обеспечение доступа солнечного света и дождевой воды к поверхности грунта в городе. Избегают сплошных непроницаемых покрытий большой площади, чаще применяют «сквозные» покрытия с проемами, отверстиями для прохода воды и роста травы (например, покрытия из штучных плит).
При проектировании городских кварталов, зданий и сооружений используют принципы экологизации всего круга потребностей жителя города – биологических, экономических, трудовых, этнических и др. с целью их максимального удовлетворения с учетом ограниченности природно-ресурсного потенциала региона и города, в том числе потребности в достаточном жизненном пространстве без стресса переуплотнения, в физическом и др. комфорте, в здоровой среде в помещениях, в здоровой одежде и пище, в экологичном труде, в возможности развития личности, в здоровой социальной среде и др.
При разработке технологий возведения используют решения, минимально преобразующие рельеф, наносящие временный ущерб окружающей среде при условии возможности полного возвращения строительной площадки в естественное состояние: снятие и сохранение почвенного слоя на месте строительства, сборно-разборное покрытие автодорог, отсутствие складов (монтаж с колес), применение безотходных технологий, минимальные размеры строительных площадок при реконструкции с применением большепролетных покрытий над реконструируемым объектом и др.
Конструктивные решения должны позволять разборку (демонтаж) после завершения проектного срока эксплуатации, с возвращением занятой земли в естественное состояние (исключение необратимого уплотнения или закрепления естественного грунта под фундаментами, применение сборно-разборных фундаментов и конструкций вышележащей части). Здание в период эксплуатации не должно прерывать естественный поток грунтовых вод, способствовать естественному обороту воды и газов между атмосферой и почвой.
Результатом экологичного проектирования и строительства должны быть города и здания, гармонирующие с природной средой, положительно воспринимаемые органами чувств, оздоровляющие среду обитания и повышающие качество жизни, сохраняющие и восстанавливающие природные ресурсы, не отторгаемые природными экосистемами, удовлетворяющие весь круг потребностей жителей, устойчиво развивающиеся.
|
