CC BY
54
Биоархитектура - современный взгляд на подземное строительство
А.А.Бахтина, Б.А. Гулямов, А.И. Гиясов
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Москва
Аннотация: преобразование природной среды заставит человечество искать новый взгляд на проблемы архитектуры и городского дизайна. В наши дни строительство пассивных домов является стандартом, а зеленые крыши включены в дизайн современных городов. Поэтому городской кластер будет постепенно трансформироваться в устойчивые бионические системы, что позволит защитить природу и остановить дальнейшую деградацию и эксплуатацию общественных зеленых насаждений. Ключевые слова: биоархитектура, внешняя среда, архитектура, ландшафт.
Люди веками адаптировали свою среду обитания к условиям окружающей среды, руководствуясь главным образом инстинктом выживания. Чтобы построить первые примитивные дома, они использовали натуральные материалы, которые они находили во время охоты. Дома были сосредоточены в поселениях, которые давали людям чувство безопасности. Они были построены как на земле, так и под землей, например, в скалах. Подземные жилые конструкции можно найти как в жарких местах, так и в местностях с низкой температурой. Земля является хорошим теплоизолятором, поэтому температура в подземных домах обеспечивала им достаточный тепловой комфорт.
Современные экологические проблемы, включая изменения климата, загрязнение окружающей среды, изменения среды обитания и постепенное разрушение ландшафта, несомненно, будут способствовать новому взгляду на вопросы строительства домов, а также городского дизайна, иным способом, чем прежде [1].
Восстановление гармонии между природой и миром, в которой человек постоянно преображается, очень сложно. Города, в которых мы живем чаще всего, не похожи на зеленые анклавы, а здания - зачастую, несмотря на свою
красоту, не создают единства с природной средой. Негативные изменения в окружающей среде вынуждают нас изменить свое мышление и войти в другое измерение дизайна домов и населенных пунктов (как в городах, так и в деревнях). Текущие тенденции дизайна меняются, так как наше экологическое сознание становится новой парадигмой дизайна, а шаблоны проектирования учитывают сосуществование природы в городе и создание систем бионического строительства - и [2], следовательно, все больше и больше зданий с зелеными крышами и вертикальными садами, которые играют важные экологические функции в городском кластере. Современные и дальновидные проекты, вдохновленные природой, были известны Захой Хадид, чье видение футуристических зданий идеально соответствует современным задачам дизайна. В наше время все смелее говорят о домах, которые находятся под землей или в полых скалах. Нарушая табу и негативное отношение людей к жизни под землей, природная среда может в будущем восстановить утраченные территории, которые были изменены или опустошены в результате деятельности человека. На самом деле это возврат к оригинальным решениям, где защита от изменяющихся погодных условий, а также поддержание определенного баланса между деятельностью человека и природой, является важным элементом.
Идея строительства подземных домов не нова. По всему миру можно найти множество зданий такого типа, в том числе поселения и небольшие города. Примерами этого могут быть дома в Китае, особенно в провинциях: Хунань, Хэнань, Шэньси и Ганьсу. Там живет около 10 миллионов человек. Примером такого города является Санменся в провинции Хэнань, который в 2005 году был включен в Национальный список памятников китайскими властями, оценивая его культурную и историческую ценность очень высоко [3,4]. Первые поселения в этом районе были созданы в бронзовом веке (около 2000-1500 гг. до н.э.), но на самом деле город процветал во времена
правления династии Мин в 14 веке. Первые жители построили поселение почти полностью под землей, чтобы выжить в сложных климатических условиях. В результате, город из 10 000 домов был вырезан в лесополосе. Средний дом расположен примерно на 6-7 метров под поверхностью земли, а его длина составляет около 10-12 метров. География дома практически одинакова во всех случаях: кухонная комната, ванная комната, несколько спален и камер, предназначенных для домашних животных (свиней и/или домашней птицы). Все было спроектировано в форме куба, где его центр -своего рода двор, являющийся репрезентативной частью дома, не имеющий крышу. Кроме того, в каждом доме был колодец, который во время проливных дождей также служил приемником избытка воды. Крыша дома была фактически областью, которая могла использоваться различными способами: например, дополнительной полезной областью для домовладельцев, или она была частично использована в сельскохозяйственных целях. Такие дома очень прочные и энергоэффективные - они имеют достаточную постоянную температуру внутри, что дает большой комфорт использования, они звукоизоляционные и сейсмостойкие. Однако между домами не было прямой связи, так что никаких дополнительных соединительных сооружений, таких как туннели, не было. Чтобы добраться до другого дома, нужно было выйти на поверхность, а затем спуститься туда по лестнице.
В современном мире есть много примеров зданий, которые были построены под землей и играют либо жилую, либо служебно-утилитарную роль: например, офисы и магазины, расположенные под землей. Станции метро, расположенные под многими городами, также являются частью подземной модели, так же как и бункеры, которые были построены в основном в Европе, а также в Соединенных Штатах или Китае во время холодной войны. Тем не менее, трудно говорить о их экологической
функции, поскольку они были созданы в основном для военных целей, а приюты были построены для гражданского населения. В настоящее время, когда парадигма дизайна переходит к сознательной защите природной среды и ландшафтных ценностей, многие дизайнеры приспосабливают свои проекты к новым вызовам, которые получают признание среди экологов и сторонников устойчивой архитектуры.
Малкольм Уэллс был великим сторонником строительства подземных домов. Он был архитектором, который в 1960-х годах в качестве ответа на строительство автомагистрали по соседству с его офисом спроектировал свой офис под землей, а затем спроектировал множество похожих домов [5]. У Уэллса было много последователей, которые использовали концепцию устойчивого дизайна в гармонии с природой. Среди них можно указать Уильяма Моргана, который построил дом на дюне или, собственно говоря, построил этот дом в дюне, чтобы добиться большей стабилизации здания.
Питер Ветч - автор футуристического мини-жилья Поместье, расположенного на севере Швейцарии, в городке Дитикон, где он спроектировал и построил девять домов, разделяющих внутренний двор прудом, что идеально вписывается в окружающий ландшафт, одновременно повышая его привлекательность [6].
В настоящее время строятся не только отдельные подземные дома, но и подземные города, такие как Кубер-Педи в Австралии, примерно в 680 км к югу от Алис-Спрингс. Кубер-Педи - шахтерская деревня, которая была основана после Первой Мировой Войны с прибытием шахтеров в этот район [7]. Дома были полностью выкопаны в скале и связаны сетью коридоров, напоминающих узкие дороги. Сегодня в городе проживает около 3500 жителей. Есть дома, кафе и театр. Город прекрасно функционирует и в то же время стал туристической достопримечательностью.
Дома, построенные под землей, несмотря на их большие преимущества, имеют недостатки и часто вызывают много споров и эмоций. Утверждалось, что подземное жилье связано с влажностью, темнотой, насекомыми, грызунами и т.д. Это часто является предметом табу. Кроме того, психологический аспект играет очень важную роль, где чувство безопасности, контроля или обычной клаустрофобии может определять наши эмоции, связанные с этим типом домов. Также, материалы, из которых мы делаем дома, небезразличны людям. Например, подземные дома не могут быть сделаны из дерева, но стены можно облагородить деревом. При принятии решения о том, стоит ли строить дом полностью или частично под землей, все плюсы и минусы таких инвестиций должны быть приняты во внимание. Преимущества и недостатки строительства подземных домов были представлены в таблице 1.
Таблица 1. Преимущества и недостатки подземного строительства
домов.
Преимущества Недостатки
• более низкие затраты на строительство по сравнению с обычными, • более низкие затраты на содержание дома, • является многолетней жилищной системой, • лучшее использование пространственного потенциала местности, • устойчивость к землетрясениям и торнадо, • безопасная среда обитания в экстремальных погодных условиях, • огнестойкость, • высокая термическая эффективность; • энергосбережение, •психические барьеры - особенно в конструкциях без окон, •во многих случаях слишком небольшое количество дневного света, • из-за плохого дизайна здания могут появиться проблемы с вентиляцией и качеством воздуха в отдельных помещениях, •в случае плохой теплоизоляции здания могут возникнуть проблемы с влажностью, грызунами и насекомыми, • во время наводнения существует вероятность затопления жителей в подземном доме, •существует вероятность обрушения дома в случае структурных
• большая акустическая изоляция,
• использование меньшего количества материалов, чем в обычных домах, и в случае домов Вя^^р использование переработанных материалов,
• выделение места для растений и животных - поддержка естественных экологических процессов и поддержание высококачественных мест обитания,
• значительное влияние на сокращение выбросов СО2 в атмосферу за счет снижения потребности в энергии и оставления на поверхности земли растительного покрова, поддержки биотопов и биологического разнообразия,
• минимальное воздействие на ландшафт._
дефектов и неправильного использования участка над домом (крыша, крыша с древесной растительностью), •необходимость в очень хорошей защите крыши дома специальной антикоррозийной пленкой, для предотвращения повреждения растениями, • в случае строительства жилых комплексов или подземных городов потребуются специализированные технические и инфраструктурные решения, которые могут значительно увеличить затраты, •отсутствие четко определенных строительных норм или их полное отсутствие во многих странах Европы и по всему миру.
Строительство подземных городов в наше время является огромной проблемой с точки зрения техники, инфраструктуры и логистики. Перемещение городов, дорог, заводов под землю вызовет много проблем, включая водоснабжение, канализацию, удаление отходов, вентиляцию, осветление или психосоматические барьеры. Часть технических решений у нас уже есть, так как, с одной стороны, есть опыт наших предков, живущих в подземных городах, и опыт жителей Кубер-Педи в Австралии. У нас также есть хорошо развитые линии метро, в которых люди находятся каждый день, или торговые центры, где торговые площади располагаются на -1 этаже. Психологический барьер людей с использованием метро постепенно разрушается. Люди часто даже не понимают, сколько времени они
действительно проводят под землей. С другой стороны, эти города могут быть более подвержены террористическим атакам из-за их расположения.
Крупные города в каждом уголке мира ежегодно растут быстрыми темпами. В мире можно наблюдать два доминирующих явления. Первый связан с перемещением людей из деревень в городские районы, так что жизненное пространство в городе начинает стремительно сокращаться. Второе, вызываемое разрастанием городов, означает довольно неконтролируемое распространение городской структуры из-за растущего числа населения в городе. В местах зеленых насаждений есть здания, зелень переносится на крыши, создаются вертикальные сады. Но этого все еще недостаточно. Мы уничтожаем природу из наших городов и разрушаем природную среду. Прогнозируется, что в 2050 году численность населения может составить более 9 триллионов человек, и как минимум 2/3 из них будут жить в городах. В развивающихся мегаполисах территория стала дефицитным товаром. Мы уже наблюдаем рост квартир и цен на жилье в крупных мегаполисах, таких как Токио, Мехико, Лондон, Париж, Нью-Йорк и т.д. Растут проблемы с дорожной инфраструктурой и связью. Эта проблема будет расти год от года из-за систематического увеличения количества автомобилей - в некоторых городах их число увеличивается быстрее, чем население. Эта ситуация отражается на ухудшении качества воздуха, а строительство высоких и расположенных рядом небоскребов только усугубляет его, что поднимает проблему городской вентиляционной системы. Современные, шумные дневные и ночные города и населенные пункты чрезвычайно энергозатратны, косвенно способствуя увеличению СО2 в атмосфере. Ландшафтные ценности часто сильно нарушаются, что косвенно влияет на комфорт людей. Из-за переполненности городов и экологических проблем было бы целесообразнее рассмотреть возможность
постепенного перемещения всех или части наземных инвестиций, включая всю дорожную инфраструктуру и жилье.
В ходе рассмотренных примеров, и анализируя опыт наших предшественников, можно наметить дальнейший ход развития городов в подземной её части, что существенно поможет остановить стремительно растущие проблемы. Конечно, этот процесс будет развиваться постепенно и в течение многих лет, но благодаря его инициации и дальнейшей реализации мы получим не только новые поверхности для жизни людей на нашей планете, но и окажем положительное влияние на мир растений и животных. Сохранение и поддержание на поверхности земли зеленых садов или естественных лесов и мест обитания окажет огромное влияние на качество природной среды во всех измерениях, включая ландшафтное. Таким образом, мы остались с изменением парадигмы проектирования городов и встречи с природой.
1. Тухарели В.Д., Тухарели А.В., Ли Ю.В., Экологическое строительство как инновационный подход в строительной индустрии //
ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5146
2. Сеферян Л.А., Воронцовва О.В., Швец Ю.С., Методы повышения энергоэффективности жилых зданий // Инженерный вестник Дона, 2018, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2018/4847
3. Скупов Б. А., подземная жизнь Китая, 2017. URL: ardexpert.ru/article/9608
4. Alkaff S.A., Sim S.C., Efzan M.N.E., Renew and Sustain. Energ. Review 60, 2016, pp.692-713.
5. Labs K., Underground Space 1, 1976, 1 pp.35-156.
6. Altan H., Hajibandeh M., Anissa K., Aoul T., Deep A., Passive
Литература
Инженерный
вестник
Дона, 2018, №3 URL:
Design, ZEMCH: Toward the Delivery of Zero Energy Mass Custom Homes, 2016, pp.209-236.
7. De Munari A., Capao D.P.S,. Richards S.S, Schäfer A.I., Desalination 248, 2009, 72-82.
8. Картозия Б. А. Научное обеспечение подземного строительства, Специальный совместный выпуск журналов Метро и Подземное пространство мира, Информационно-издательский центр «ТИМР», 2000, №1. URL: ir.nmu.org.ua/jspui/bitstream/123456789/2040/1/Kartozia2010.pdf.
9. Kaliampakos D., Proced. Engineer. 165, 2016, pp.205-213.
10. Kaliampakos D., Benardos A., WIT Transactions on the Built Environment 102, 2017, pp.1743-3509.
References
1. Tuxareli V.D., Tuxareli A.V., Li Yu.V., Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2018, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5146.
2. Seferyan L.A., Voronczovva O.V., Shvecz Yu.S., Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2018, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2018/4847.
3. Skupov B.A., 2017. URL: ardexpert.ru/article/9608.
4. Alkaff S.A., Sim S.C., Efzan M.N.E., Renew. and Sustain. Energ. Review 60, 2016, pp.692-713.
5. Labs K., Underground Space 1, 1976, pp.135-156.
6. Altan H., Hajibandeh M., Anissa K., Aoul T., Deep A., Passive Design, ZEMCH: Toward the Delivery of Zero Energy Mass Custom Homes, 2016, pp.209-236.
7. De Munari A., Capao D.P.S, Richards S.S., Schäfer A.I., Desalination 248, 2009, pp.72-82.
8. Kartoziya B.A., Special'ny'j sovmestny'j vypusk zhurnalov Metro i Podzemnoe prostranstvo mira, Informacionno-izdatel'skij centr «TIMR» (Rus),
2000, №1, URL:
ir.nmu.org.ua/jspui/bitstream/123456789/2040/1/Kartozia2010.pdf.
9. Kaliampakos D., Proced. Engineer. 165, 2016, pp.205-213.
10. Kaliampakos D., Benardos A., WIT Transactions on the Built Environment 102, 2017, pp.1743-3509.
