CC BY
129
К вопросу об устойчивом развитии
инновационных научно-производственных комплексов
И.В.Дианова-Клокова, Д.А.Метаньев
В 1993 году в докладе известного архитектора Ричарда Роджерса на Всемирном конгрессе архитекторов прозвучала мысль об ответственности архитекторов за качество жизни людей в искусственной, оторванной от природы среде современных городов.
С тех пор в мировой архитектуре сформировались приоритеты по энергоэффективности зданий, их энергетической автономности, экологичности и общей эффективности архитектурной среды. Развитыми странами предпринимаются усилия по выработке соответствующих положений и стандартов на основе:
- эффективного использования энергии и воды;
- внимания к поддержанию здоровья жителей, повышению комфорта и результативности труда работников;
- сокращения отходов, вредных выбросов и других отрицательных воздействий на окружающую среду;
- использования натуральных местных материалов.
Эти стандарты должны ускорить переход к устойчивому проектированию и строительству зданий и сооружений. Сегодня они приняты рядом организаций во многих странах мира на правительственном уровне, например в США, Великобритании, Австралии.
Стандарты того или иного государства различаются как по составу требований, так и в зависимости от условий (климат, географическое положение и пр.). Различны они и для разных типов зданий - жилых, общественных, офисов.
Со временем требования к стандартам дополняются и развиваются. На их основе созданы организации, сертифицирующие проекты и готовые здания.
В разных странах существуют свои системы определения энергоэффективности проектов (ABGR - в Австралии, LEED - в США, BREEAM - в Великобритании). С их помощью поддерживаются энергоэффективные приемы дизайна (обязательные или желательные нормативы). При этом сертификация оказывает положительное влияние на репутацию владельца сооружения и находит широкую рекламу.
В России также идет внедрение в строительство устойчивых технологий. У нас построено несколько десятков зданий по стандартам LEED и BREEAM. Это торговая, жилая, офисная недвижимость, спортивные сооружения.
Так, в Москве на Ленинском проспекте в 2013 году архитекторами Сергеем Чобаном и Сергеем Кузнецовым построено здание штаб-квартиры компании «Новатэк». В его решении использован ряд инновационных устойчивых технологий. Отслоенный фасад с двойным остеклением позволяет большую
часть рабочего времени обходиться естественным освещением и сократить расходы на отопление и шумоизоляцию. В солнечную погоду жалюзи на фасадах закрываются автоматически. В системе охлаждения используется технология холодных потолков, что приводит к мягкой циркуляции воздуха внутри помещения и позволяет отказаться от кондиционеров. Данный объект относится к пионерам устойчивой энергоэффективной архитектуры в России и полностью соответствует сертификации LEED Gold.
Для офисных зданий разработаны и применяются положения и стандарты устойчивой архитектуры. Устойчивое развитие таких зданий определяют:
- экологичность и экономия энергии;
- комфортность среды;
- трансформируемость и гибкость решений.
Эти принципы обязательны и при создании инновационных научно-производственных комплексов, однако их реализация связана с дополнительными особенностями
Здание штаб-квартиры компании «Новатэк» в Москве
и трудностями, возникающими вследствие специфики инновационного комплекса как особого и сложного объекта проектирования.
Надо отметить, что в последние десятилетия инновационная деятельность во всем мире обращена к вопросам экологии, наук о жизни, энерго- и ресурсосбережения. При этом сами инновационные комплексы являются площадками для создания и апробации тех или иных технологических новшеств и, привлекая внимание ведущих специалистов, способствуют развитию передовых технологий устойчивой архитектуры.
С позиций устойчивого развития при проектировании инновационных комплексов необходимо учитывать:
- рисковый характер деятельности, частую и непредсказуемую смену направления, профиля деятельности, численного и квалификационного состава работающих;
- высокую квалификацию и напряженную умственную работу персонала, повышенные требования к комфорту среды для творческого труда и отдыха;
- сложную функциональную структуру, включающую офисную работу, научные исследования, технологические разработки, опытное производство. Высокоэффективные комплексы объединяют также маркетинг, просвещение, образование, отдых;
- нередко значительное негативное влияние на окружающую среду.
Инновационные научно-производственные объекты отличаются высокой энергетической и ресурсной затратностью. Процесс приборных научных исследований, технологического эксперимента и опытного производства требует многократно большего (по некоторым сведениям [8] - в пять раз) удельного количества электроэнергии, и стоимость квадратного метра таких помещений значительно выше, чем в офисах и теоретических лабораториях, по следующим причинам:
- экспериментальная исследовательская работа требует как минимум вдвое большей, чем офисная, обеспеченности площадями;
- часто существует необходимость строгого нормирования параметров рабочей среды (температура, влажность, доля возможной рециркуляции воздуха);
- междисциплинарность и разнохарактерность, частая смена направлений исследований осложняют контроль за параметрами среды в помещениях;
- проведение эксперимента, обеспечение его безопасности и бесперебойности (в некоторых случаях - непрерывности) обусловливают высокое энергопотребление;
- работа с вредными и опасными веществами требует сложных и дорогостоящих технологий по их хранению, использованию и обезвреживанию отходов и вредных выделений в окружающую среду;
- повышенные нагрузки и риски обостряют требования комфорта среды для сотрудников;
- из-за необходимости частой трансформации пространства, инженерных коммуникаций и технологического обору-
дования требуется наличие определенных пространственных и технологических резервов.
Повышенные требования комфорта в инновационных комплексах неотделимы от общего решения вопросов безопасности. Необходимы защита как интеллектуальной, так и персональной собственности, сочетание в комплексе зон ограниченного доступа и открытых для широкого круга посетителей. Остро стоят вопросы обеспечения безопасности и сотрудников, и посетителей.
Опасность в инновационном процессе могут представлять:
- механические источники (транспорт, оборудование, высокое/низкое давление, шум, вибрации);
- излучение (ультрафиолетовое, инфракрасное, лазерное, радиационное, электромагнитное и т.д.), ионизация;
- пожар и взрыв (пожаро- и взрывоопасные вещества и процессы);
- температура (сверхвысокая, сверхнизкая);
- особые условия работы (замкнутые пространства, пространства с ограниченным доступом, высотные работы, термический стресс от горячего или холодного окружения, горячие процессы - плавка, резка и пр.);
- электричество (высокое напряжение, работа на постоянно включенном электрическом оборудовании, статическое электричество);
- биологические источники (биоматериалы, аллергены, отравляющие вещества, генотоксины, зоологические запахи, опыты над животными, исследования человека);
- химические источники (канцерогены; вещества, раздражающие кожные покровы, вызывающие коррозию; генотоксины, яды и отравляющие вещества; производство/работа с газами, паром, смесями, дымом, пылящими и сильно пахнущими веществами);
- человеческий фактор (условия ручного труда, резка, возможность скольжения, падения, зрительная фиксация - над микроскопом и пр., повторяющиеся операции, работа в одиночестве, сверхурочная работа, обслуживание посетителей).
Архитектор должен предусмотреть защиту персонала на всех уровнях проектирования.
Непредсказуемость инновационного процесса обусловливает высокие требования трансформации пространства. Средняя продолжительность инновационной программы составляет 2 - 3 года; за этот срок почти треть элементов здания претерпевает различные внедрения и переделки вследствие изменений финансирования и технологий исследования, численности и специализации персонала, продвижения продукции на рынке, слияний или разделений фирм и пр.
Устойчивая и эффективная работа требует, чтобы помещения инновационных комплексов обладали достаточной гибкостью и неизбежные внедрения для их трансформации не мешали рабочему процессу. Изменениям подвергаются и планировочные решения, и организация инженерных подводок, и оснащение мебелью и оборудованием. Стоимость переделки зданий складывается из стоимости ремонтно-
строительных работ, компенсации убытков вследствие простоя деятельности, перемещения лабораторий и пр. Затраты на различные внедрения в структуру здания должны быть увеличены соответственно на 5% (косметический ремонт), 5 - 10% (переделки в существующих помещениях), 25 - 50% (изменение планировки). Условием устойчивости решения здания инновационного назначения считается степень приспособленности к изменениям,происходящим со временем при эксплуатации. Чтобы трансформация первоначального пространственного решения не требовала значительных финансовых затрат, лабораторные пространства должны обладать максимальной гибкостью. Все жестко фиксированные структуры - лестницы, лифты - не должны препятствовать этой гибкости. При проектировании необходимо, следуя непосредственным пожеланиям клиента, пытаться учесть большинство возможных изменений этих требований в будущем.
Входящие в состав комплекса помещения предназначены для ведения деятельности в рамках всей инновационной цепи: исследования - разработки - опытное производство. Ее звеньям соответствуют:
- лаборатории для теоретических и виртуальных исследований (в том числе офисного типа), для инструментальных исследований, для исследований и экспериментов с применением уникального оборудования;
- помещения для производства малых серий продукции;
- помещения инфраструктуры - инженерно-технической и социальной (информационно-просветительной, социально-культурной, рекреационной, объектов административного и представительского назначения).
Перечисленные группы помещений отличаются разнообразием состава, размеров, планировочных решений. Для них проектируются разные типы пространств с параметрами, универсальными для определенного вида деятельности. В границах их универсальности предусмотрена возможность приспособления планировочных, инженерных и технологических решений к пожеланиям конкретного потребителя.
Самые простые с точки зрения проектирования - инновационные пространства, где преобладают помещения для виртуальных и теоретических исследований, по своим характеристикам сходные с обычными офисами. Здесь в наибольшей мере отработаны все подходы к устойчивому развитию, эффективной работе и обеспечению высокой социальной ответственности. При проектировании таких помещений широко применяется «концепция общих лабораторий» [7. Р.27], включающая пассивную стратегию энергодизайна и учитывающая вопросы будущих трансформаций и внедрений в пространство.
При проектировании объектов, связанных с инструментальными исследованиями, экспериментом и опытным производством, проблемы энергоэкономичности и экологии, трансформации, комфорта и безопасности усложняются. Здесь применимы многие из рассмотренных выше приемов
устойчивой архитектуры, например выбор оптимальной ориентации, естественное освещение, защита от перегрева и прямых солнечных лучей, использование природных отделочных материалов. Широко применяются атриумы как прием пассивного энергодизайна. Однако инструментальные исследования и эксперимент накладывают множество технологических ограничений, и ряд приемов устойчивой архитектуры требует серьезной корректировки.
Например, отслоенные фасады в принципе возможны и полезны, в частности для наружной прокладки коммуникаций, но по условиям пожарной безопасности могут требовать поэтажной изоляции. Решение вентиляции и кондиционирования может быть осложнено тем, что в ряде лабораторий и цехов требуется 100%-ный наружный воздухозабор (обычно из-за недопустимости вредного взаимодействия процессов). Во избежание перекрестного загрязнения и для обеззараживания среды иногда необходимо децентрализованное кондиционирование - поэтажно, на части этажа или в масштабах отдельной лаборатории. В помещениях для работы с вредными веществами и технологиями, а также с непредсказуемыми изменениями процесса может быть необходим постоянный, круглосуточно действующий мониторинг параметров среды. В научных отелях, акселераторах, инкубаторах, когда требуется строгая охрана или изоляция отдельных сдаваемых в аренду секций, бывают необходимы автономные входные комплексы, дублирующие набор инженерных подводок и вспомогательных служб.
Проблемы трансформируемости обостряются в связи с разными требованиями групп помещений к параметрам наружной среды. Это обусловливает необходимость их взаимной изоляции, ограничивает применение приемов открытой планировки.
При смене направлений и технологий работ могут изменяться как численность и состав сотрудников, так и виды экспериментального оборудования. Иногда в течение двух лет строительства (еще до ввода объекта в эксплуатацию) приходится вносить планировочные изменения на трети полезной площади здания.
Ниже приведены материалы по эффективным и устойчивым в своем развитии комплексам инновационного направления деятельности. Показаны приемы устойчивой архитектуры, опирающиеся на установленные стандарты и положения, а также уникальные подходы, выработанные в результате совместной работы многих специалистов. Особое внимание уделено архитектурным аспектам. Изучение передового опыта позволяет наметить возможности обеспечения устойчивого развития отдельных пространственных групп помещений в составе инновационных комплексов.
Снижение высокой энергозатратности и обеспечение природосохраняющих мер достигаются в рамках пассивной стратегии энергодизайна, ориентированной на уменьшение энергопотребления при строительстве и эксплуатации, создание комфортной среды путем экономного расходования
природных ресурсов, использование природных и возобновляемых источников энергии, развитие альтернативных систем жизнеобеспечения.
Прекрасным примером пассивного энергодизайна можно считать Институт изучения природы в городе Нуук (Гренландия, 1999, архитектурная группа KHRAS). Архитектура здесь подчинена местным суровым условиям климата, природы и ландшафта. Авторы выбрали оптимальные формы, конструкции и ориентацию здания для обеспечения естественного освещения, использования превалирующих направлений ветра. Лаконичный объем и экспрессивная форма постройки как бы вторят очертаниям суровых скал. Ориентация позволяет уменьшить ветровые воздействия, а односкатная кровля - снизить снеговую нагрузку. Рабочие помещения сгруппированы по обе стороны центрального пассажа-атриума, откуда с южной стороны открывается прекрасный вид на окружающий ландшафт (рис.1). Стены снаружи обшиты необработанным канадским кедром. Внутренняя облицовка - из натуральных, износостойких и эффективных в эксплуатации материалов. Все помещения обеспечены естественным освещением и вентиляцией. В ограждениях и кровле использованы эффективные изолирующие материалы для снижения расхода энергии на обогрев (охлаждение) и обеспечения комфортных условий в рабочих помещениях.
Применение тройного остекления особенно оправданно в местном холодном климате.
Исследовательский центр Свальбардского университета «Лонбьорнбюен» расположен на берегу арктического фьорда (Норвегия, 2002, фирма JVA Architects). В здании деревянный каркас с медной обшивкой. Сложный план, контуры которого напоминают человеческую фигуру, дает возможность максимально использовать естественное освещение (рис.2). Объемы здания имеют сходство с летательным аппаратом, что также продиктовано функциональными соображениями: отрыв основания от земли позволяет избежать подтаивания вечной мерзлоты вокруг фундаментов, а обтекаемая форма - выдерживать сильные порывы ветра и предотвращать скапливание снега перед входами. Атриум-рекреация - главное общественное пространство - соединяет различные функциональные зоны и одновременно создает обширную рекреацию. Панорамное остекление атриума подчеркивает назначение центра - наблюдать и изучать арктическую природу.
Фасадные технологии разнятся в зависимости от ориентации здания и решения задач климатического баланса. При том что солнечный свет - один из важнейших факторов, позитивно влияющих на самочувствие человека, архитектором оценивается эффективность применения сплошного наружного остекления. Оно существенно снижает затраты
Рис.1. Институт изучения природы, Нуук (Гренландия): А - вид здания со стороны южного фасада; Б - план второго уровня; В - вид сквозь южное окно атриума; Г - местные натуральные материалы отделки интерьеров, выбранные в соответствии с направлением исследований
Рис.2. Исследовательский центр Свальбардскогоуниверситета «Лонбьорнбюен» (Норвегия): А - общий вид; Б - план второго этажа; В - интерьер лестничного холла, отделанного местной елью
_1__
"И"
Рис.3. Лабораторно-производственный комплекс фирмы «Тобиас Грау» в Гамбурге (Германия): А - вид с южной стороны витражного остекления с интегрированной фотоэлектронной системой; Б - план первого этажа; В - вид наклонного витража с северной стороны; Г - клееные деревянные рамы в интерьере
на освещение, но значительно повышает расходы на охлаждение (летом) и отопление (зимой).
Так, на образ лабораторно-производ-ственного здания электротехнической фирмы «Тобиас Грау» в Гамбурге (Германия, 1998-2004, архитекторы группы «Боте, Рихтер, Тегерани») повлиял выбор различных фасадных технологий (рис.3). Южный фасад имеет проницаемое для света структурное тонированное остекление, оснащенное интегрированной фотоэлектронной системой и вырабатывающее около 4,5 кВт электроэнергии. Криволинейные боковые восточный и западный фасады состоят из двух слоев, наружный выполнен из подвижных солнцезащитных створок-жалюзи из безопасного компонентного стекла. Все контролируются компьютером и поворачиваются по мере движения солнца, меняя внешний облик здания в течение суток. Северный фасад имеет алюминиевый витраж с фиксированными наклонными стеклянными панелями. Его вентиляционные створки открывают доступ в помещения охлажденному воздуху.
Атриумы - излюбленный архитектурно-композиционный прием, присутствующий во многих инновационных комплексах. Они существенно обогащают пространство и, являясь привлекательным элементом архитектурного дизайна, позволяют обеспечить экономичность и эффективность внутренней организации объекта, а также повысить производительность труда (рис.4). Это главное общественное пространство, так называемый «банк научных идей», объединяет различные функциональные зоны и создает обширную рекреацию для общения и взаимодействия всех сотрудников.
В научно-деловом отеле «Призма» во Франкфурте-на-Майне (Германия, 2002, архитекторы «Ауэр+Вебер») на всю высоту простирается многосветный атриум - развитое коммуникационное и рекреационное пространство и одновременно - буферная климатическая зона (рис.5). В нем перекрещиваются мостики-переходы из корпуса в корпус. Через атриум освещаются, охлаждаются и обеспечиваются свежим воздухом
примыкающие рабочие помещения. Атриум работает как вытяжная труба вентиляции зимой и как накопитель прохладного воздуха летом, чему способствует также искусственный водоем. На кровле предусмотрены автоматически управляемые жалюзийные устройства, предохраняющие от попадания прямых солнечных лучей. С помощью отслоенных фасадов в здании улучшается тепло- и шумоизоляция, пространство между остеклением используется для циркуляции воздуха и охлаждения рабочих комнат в теплый сезон.
В научно-техническом отеле «Дайхтор» в Гамбурге (Германия, 2001, архитекторы группы «Боте, Рихтер, Тегерани») (рис.6) гибкая планировка сочетает изолированные кабинеты с большими залами, которые легко могут быть переоборудованы и трансформированы. Этому способствует и высота рабочих помещений - 3,6 м (с учетом подшивного потолка для инженерных разводок). Структура здания - модульная, 3-4-уровневые унифицированные пространственные блоки лабораторных и офисных помещений группируются вокруг атриумов высотой 3, 4 и 10 этажей - зон общения и рекреаций. Зимние сады обращены в сторону застройки старых кварталов и порта Гамбурга. Вентиляция атриумов и прилегающих
Рис.4. Атриумы в инновационных комплексах: А - схема, показывающая преимущества в области пассивного энергодизайна: естественное освещение и вентиляция примыкающих к атриуму рабочих помещений, использование возможностей конвекции, накопление пассивной энергии для охлаждения или обогрева, создание комфортных рекреаций; Б -10-уровневый атриум Института звука и изображения в городе Хилверсум (Нидерланды) соединяет и освещает две 5-этажные части здания -подземную и надземную; В -пятисветный атриум-холл соединяет два высокотехнологичных лабораторных корпуса Lucent Technologies в городе Лисл близ Чикаго (США)
помещений - в основном естественная. Сдаваемые в аренду секции энергетически автономны, и в целях экономии предусматривается отключение от инженерного обеспечения не сданных в аренду пространств.
Приемы «зеленой архитектуры» позволяют обеспечить максимально дружелюбное включение построенного объекта в окружающую природу.
В Академическом комплексе Национального университета Тайваня в Тайбее (2011-2012, архитектор Тойо Ито) к
Рис.5. Десятисветный атриум научно-делового отеля «Призма» во Франкфурте-на-Майне (Германия) - развитое коммуникационное и рекреационное пространство и буферная климатическая зона: интерьер, схема инсоляции, естественной вентиляции и охлаждения в летний период
Б
7-этажному лабораторному корпусу примыкает одноэтажная библиотека с озелененной кровлей. Множество колонн с расходящимися кверху покрытиями-навесами создает ощущение леса, сквозь кроны которого проникают солнечные лучи (рис.7). Природный конструктивный алгоритм здесь более
Рис.6. Научно-технический отель «Дайхтор» в Гамбурге (Германия). Имеет гибкую структуру из 3-4-уровневых модульных пространственных блоков лабораторных и офисных помещений, группирующихся вокруг многосветных атриумов: интерьер атриума, схемы инсоляции и естественной вентиляции в летний (слева) и зимний (справа) периоды
гибкий, нежели жесткие геометрические конструктивные решетки. Посетители библиотеки могут бродить по «лесу знаний», выискивая любимые места для чтения, разговоров, отдыха. Комплекс гармонично вписан в ландшафт, абстрактная геометрия конструкций переходит вовне, в дизайн благоустройства и природное окружение.
Важно сочетать пожелания сегодняшних пользователей с необходимостью удовлетворять меняющиеся требования в будущем. Для этого представлен совместимый набор различных оборудованных рабочих мест, из которых можно выбрать подходящий комплект. При трансформации пространства рабочие места могут быть заменены или расширены.
В Школе медицинских исследований Джона Кёртина (построена в 2007 году в составе Национального университета
Рис.7. Библиотека Академического комплекса Национального университета Тайваня: фото с макета (А) и компьютерная модель (Б) демонстрируют природный алгоритм конструкции покрытия
Рис.8. В Школе медицинских исследований Джона Кёртина в Канберре применена идеология создания лабораторного пространства «без стен»: А - общий вид; Б - план третьего этажа
Австралии в Канберре, архитектурная группа Lyons) лабораторные модули «суперлаб» спланированы для максимального удобства работы как малых, так и больших исследовательских групп. Все лаборатории имеют естественное освещение и оснащены гибкими инженерными подводками, инвентарной модульной мебелью и оборудованием. В широком, с внутренними коридорами лабораторном корпусе нет четкого деления пространства; здесь применена идеология создания лабораторий «без стен» для трансформируемое^ помещений, коммуникаций и оборудования. Рабочие зоны со сходными требованиями к параметрам и технической оснащенности среды разграничены передвижными перегородками или локальными экранами не на всю высоту. Это создает визуальную открытость и пространственную общность решения.
Алюминиевые конструкции выполнены из металла вторичной переработки (рис.8).
Для улучшения изоляции рабочих пространств от внешних воздействий применяются периметральные наружные коридоры, отслоенные фасады.
В Исследовательском парке Lucent Technologies в городе Лисл близ Чикаго (США), проводящем исследования в области телекоммуникаций, в 2005 году архитекторы Кевин Роч и Джон Динкелу построили два 5-этажных лабораторных корпуса-модуля. Выполненные из унифицированных элементов, корпуса отличаются гибким, устойчивым, экономичным
Рис.9. Научно-исследовательский онкологический центр Lowy в Сиднее. Имеет гибкую планировку, обеспечивающую возможность работы и общения сотрудников малых и больших исследовательских групп. Общий вид и план первого этажа: 1 - офисы; 2 - холл-атриум; 3 - чайная зона; 4 - зона общения сотрудников; 5,6 - лаборатории и экспериментальные установки с сопутствующими и вспомогательными службами; 7 - вход в кампус; 8 - вход в новый корпус; 9 - существующее здание школы медицинских наук; 10 - зеленый внутренний двор
Рис. 10. Научно-исследовательский комплекс AGSO в Канберре - пример устойчивого и прагматичного экологического дизайна:
А - аэрофотосъемка; Б - разрез; В - план третьего и четвертого этажей: 1 - лаборатории, 2 - технический этаж,
3 - административные помещения,
4 - внутренняя улица-атриум,
5 - пространства для инженерных устройств,
6 - офисы;
Г - схемы решений пассивного энергодизайна
решением. В каждом корпусе безопорное универсальное зальное пространство окружено по периметру трехметровым коридором с естественным освещением, служащим для общения сотрудников и прокладки инженерных коммуникаций. Разделение зала на секции осуществляется с помощью модульных инвентарных перегородок. В месте соединения корпусов-модулей расположен входной вестибюль-атриум на всю высоту - пространственно и конструктивно выразительный композиционный акцент. Цилиндр из стекла и металла со скошенным верхним основанием (см. рис. 4В) имеет высоту 35,1 м, диаметр 36,6 м.
Новое здание Научно-исследовательского онкологического центра Lowy в Сиднее (Австралия, 2010, архитектурная группа Lahznimmo Arch., Wilson) разделено на боксы-модули, включающие лаборатории с сопутствующими службами и поэтажными экспериментально-производственными установками (рис.9). Такие модули созданы для работы и общения сотрудников малых и больших исследовательских групп. Все лаборатории оснащены гибкими инженерными подводками, передвижной модульной мебелью и оборудованием. Везде обеспечено естественное освещение. Организация рабочих зон предполагает возможность неформальных перемещений,
I,
W
1 \
Рис. 11. Исследовательский и экспериментально-производственный комплекс в Магдебурге (Германия). Состоит из трех разных по функциональным и пространственным параметрам блоков, покрытых общей волнообразной кровлей, напоминающей полосатый коврик: А, Г - общие виды; Б - план первого этажа; В - поперечный разрез: 1 - изолированная камера для электромагнитного эксперимента, 2 - опытно-производственный блок с крупногабаритным оборудованием, 3 - лабораторный блок
объединяющих зоны отдыха и совместной работы. Архитектурная концепция декларирует «обращение науки вовне, к природе», а также «общение людей во внутреннем зеленом дворе». Главное общественное пространство в здании - атриум. На фасадах установлены вертикальные солнцезащитные экраны. Для снижения энергозатрат применены новейшие технические приемы и приспособления, например система утилизации использованной воды, когенерация, использование подземных водоносных источников. Решение комплекса удостоено высшей награды Австралийского комитета по «зеленому строительству» - 5 звезд в категории устойчивой архитектуры.
Научно-исследовательский комплекс Австралийской организации геологических изысканий и мониторинга (AGSO) в Канберре (2007, архитектор Эгглстон Макдональд) отличается энергоэффективностью и может служить примером устойчивого и прагматичного экологического дизайна в сложном и многофункциональном комплексе (рис. 10). В постройке площадью 40 000 м2 размещены 30 лабораторий высокой степени специализации, библиотека, общественные и выставочные пространства, офисы, мастерские, склады. Все подразделения четко зонированы и группируются на 3-4 уровнях вдоль центральной внутренней общественной улицы. Строгие меры взаимной изоляции и безопасности разных лабораторных процессов не мешают связям между лабораториями. Внутренняя улица и крытые дворы-атриумы облегчают контакты, способствуют визуальным связям и ориентации в здании. Обеспечены условия для расширения работы с клиентами и общественностью. В комплексе предусмотрено эффективное зонирование пространства. Выделены зона обработки результатов эксперимента и общественных помещений, где оправданно повсеместное внедрение энергоэкономичных альтернативных систем жизнеобеспечения, и зона реального эксперимента с развитыми верхним и нижним техническими пространствами, где требования технологии и условия безопасности определяют повышенное энергопотребление и ограничивают меры пассивного энергодизайна. Помещения экспериментальных лабораторий и офисы размещены под общей кровлей в двух раздельных блоках. Такое решение, а также значительная (свыше 25 м) глубина корпуса обеспечивают гибкость планировки. Экономичности решения способствуют ориентация здания (галерея расположена по оси восток-запад, лаборатории ориентированы на юг), естественное освещение рабочих зон и хорошая теплоизоляция наружных ограждений. Использование геотермальных вод позволяет на 30% снизить энергопотребление (в скважинах 100-метровой глубины размещены 220 геотермальных насосов). Постройка удостоена медали Канберры в области архитектуры.
Пример устойчивого решения, отражающего четкое функциональное зонирование с учетом ориентации по странам света дает Исследовательский и экспериментально-производственный комплекс в Магдебурге, построенный в 2001 году
группой Sauerbruch Hutton Arch. (рис.11). Входящий в состав университетского кампуса Магдебурга, он предназначен для технологических исследований и эксперимента в области электромагнитных явлений. Объект состоит из трех различных функциональных и пространственных блоков: 5-этажного корпуса научных исследований, одноэтажного опытно-производственного блока для работы с крупногабаритным оборудованием и одноэтажного блока с изолированной камерой для стендового электромагнитного эксперимента. Двухсветное фойе-рекреация соединяет все помещения комплекса. Сюда обращены все рабочие зоны. Полностью остекленные фасады обращены на север и юг. По оси восток-запад комплекс имеет единый фасад и общую кровлю волнообразных очертаний и яркой окраски. Такое решение отражает функциональное назначение объекта и позволяет улучшить термо- и шумои-золяцию здания.
Научно-исследовательская лаборатория нанотехнологий Van Leeuwenhoek Технического университета Дельфта и не-
зависимой голландской организации по практическому исследованию (Нидерланды, 2009, архитекторы DHV АгсЫЪйеп, Роберт Колиньон) - пример крупного комплекса площадью 10 300 м2, где высокотехнологичные, функционально разнородные, различные по режимам эксплуатации помещения объединены в общем объеме (рис.12). В здании доминируют зоны, где решение внутреннего пространства ориентировано на технологию комплексных исследований. Здесь преимущественно искусственное освещение и жесткие требования к чистоте среды. Для удобства работающих архитекторы создали зону комфортного общения в условиях визуального контакта внутреннего объема и внешней среды. Ключевую позицию здесь занимает центральный атриум - зона общения и точка сопряжения между лабораториями с «чистыми» комнатами и обычными помещениями. Главные коридоры на первом этаже идут вдоль застекленных фасадов. На верхних уровнях свободно разбросанные по фасаду мелкие окна позволяют проникать лучам света внутрь, а точечная под-
Рис.12. Научно-исследовательская лаборатория нанотехнологий Van Leeuwenhoek Технического университета Дельфта (Нидерланды) - комплекс, где доминируют зоны со сложными «чистыми» технологиями:
А - общий вид; Б - разрез по а-а; В - план первого этажа; Г - атриум, соединяющий «чистые» лаборатории с обычными помещениями:
1-атриум, 2 - приемная/выставка, 3 - администрация, 4 - конференц-зал, 5 - инструментальный цех,
6 - воздушный шлюз, 7 - внешний коридор, 8 - проектная «чистая» комната,
9 - точная очистка, 10 - оптическая «чистая» комната, 11 - полупроводниковая лаборатория,
12 - литография, 13 - биомедицинская лаборатория, 14 - исследование процессов,
15 - метрологическая лаборатория, 16 - защитная одежда, 17 - комната разработчиков,
18 - полировальная мастерская, 19 - отправка и поставки, 20 - производственная площадь (машины/
оборудование), 21 - аппаратура
светка - ориентироваться в лабораториях с искусственным светом. Работа в здании идет круглосуточно, и по ночам оно становится своеобразным маяком для окрестностей.
Пример модернизации и реновации существующего объекта, где вопросам энергоэффективности и устойчивой эксплуатации уделено большое внимание, демонстрирует Краун-Холл - одно из значительнейших произведений архитектуры ХХ века, выдающаяся постройка архитектора Миса ван дер Роэ (1956, Иллинойский технологический институт, США). В 2001 году здание было признано памятником национальной истории и культуры. Более чем 50-летний период эксплуатации и варварская реконструкция 1970-х годов привели к необходимости его реновации, проводимой с сохранением и воссозданием всех исторических функциональных, архитектурных и конструктивных особенностей памятника. Работы велись фирмой Кше1^ехЬоп (рис.13). Внешний вид и габариты новых конструкций точно соответствуют историческим аналогам. Тщательно подобраны тон и прозрачность стекла, цвет покраски металлического каркаса, текстура и цвет травертина. Особенное внимание уделено комфорту, эффективности решения инженерных систем и сокращению энергопотребления. Утеплена кровля, применены современные эффективные панели потолка и ограждения, солнцезащитные жалюзи, препятствующие перегреву и переохлажде-
нию и позволяющие в зимнее время увеличить естественное освещение здания. Вентиляция - в основном естественная, с использованием рециркуляции воздуха. Специальные системы обеспечивают контроль температурно-влажностного и светового режимов в помещениях. Проведено воссоздание первоначального облика окружающего ландшафта.
Большинство решений, направленных на устойчивое развитие инновационного научно-производственного процесса и отвечающих требованиям экологии, экономии и комфорта, лежат в области инженерного проектирования. При этом участие в проектировании должны принимать самые разные специалисты - ученые, конструкторы, инженеры, экологи, технологи и т.д.
Со своей стороны архитектор может предложить ряд приемов, способствующих реализации поставленных целей:
- зонирование генплана для локализации производственных вредностей и защиты сотрудников от неблагоприятного воздействия окружения;
- разделение застройки по видам процессов, имеющих сходные пространственные, инженерные и технологические требования;
- зонирование пространства в зданиях лабораторного и технологического эксперимента. Отделение зон обработки результатов эксперимента и общественных помещений от
Рис. 13. Реновация Краун-Холла в Иллинойском технологическом институте (США) обеспечила сохранение первоначальной архитектуры при соблюдении всех современных условий энергоэффективной и экономичной эксплуатации: вид здания после реновации (А); схемы действия инженерных систем в летний (Б) и зимний (В) периоды
зоны реального эксперимента. Так, при ведении опасных экспериментов предпочтителен прием выделения мест для обработки результатов вне лабораторного пространства, который открывает большие возможности для использования альтернативных источников энергии;
- гибкая организация рабочих помещений. Оценка возможных будущих трансформаций позволяет выбрать на предпроектной стадии нужную степень изначальной универсальности пространства и при этом достичь того, что трансформация первоначального решения не потребует значительных финансовых затрат;
- модульное регулирование на всех уровнях - от размещения на генеральном плане до организации оборудованных рабочих мест на модульной взаимозаменяемой основе, - которое экономит затраты и значительно повышает устойчивость развития комплекса за счет возможностей трансформации пространства, технического переоснащения и смены лабораторного оборудования;
- обеспечение пространственной возможности трансформации инженерных сетей с минимальными внедрениями в рабочий процесс. Для этого применяются широкие корпуса, где инженерные коммуникации размещаются вне пределов рабочих площадей, в технических коридорах - внутренних или наружных. Распространен также открытый способ прокладки как наиболее простой и наименее дорогостоящий (рис.14,15). За рубежом инженерные коммуникации часто размещаются в наружном техническом пространстве - трубопроводы крепятся снаружи к стене лаборатории, солнцезащитные жалюзи - к стойкам, поддерживающим наружное ограждение (рис.16). Это позволяет переустраивать сети на одном уровне и одновременно с проведением исследований. Стоит заметить, что, несмотря на ряд достоинств, в российских климатических условиях этот способ вряд ли найдет широкое применение;
- резервирование на стадии проектирования территориальных, планировочных, инженерно-энергетических, конструктивных и сервисных возможностей. Резервы обеспечивают эффективную, бесперебойную и надежную работу инновационного комплекса. Причем изначально заложенные резервы увеличивают единовременную стоимость строительства, снижая впоследствии стоимость работ по перепланировке и трансформации.Поэтому необходимо соотносить потери от неизбежных последующих внедрений с изначальными капиталовложениями.
Все эти приемы способствуют созданию комфортных условий, улучшению социального и творческого климата, повышают производительность труда в коллективах (на 1,5-2%). Результаты экологического дизайна приводят к
Рис.15. Открытый способ прокладки инженерных сетей по наружным ограждениям в универсальных залах индустриального отеля «Берлие» в Париже
Рис. 14. Открытый способ прокладки инженерных сетей под потолком в лабораторных зданиях технопарка «Новартис» в Базеле (Швейцария): А, В - интерьеры лабораторий; Б - разрез по зданию: а - теоретические лаборатории, б - инструментальные лаборатории
уменьшению выбросов парниковых газов в атмосферу, снижению энергопотребления до 40% [7. Р.75-79].
Решение вопросов устойчивости во многом зависит от организации и технологии процесса. Так, расширение сферы виртуальных исследований позволяет в большей мере организовывать пространство лабораторий по офисному типу, что значительно упрощает строительство, эксплуатацию и снижает расходы.
Расположение энергоемких и уникальных приборов, установок и оборудования в составе служб долевого (кооперированного) пользования оптимизирует их использование, одновременно сокращая затраты.
Применение робототехники в ряде опасных экспериментов позволяет сократить энергозатраты на поддержа-
ние в лабораториях комфортных условий для персонала.
Вероятность нежелательного воздействия на окружающую среду планируемого в новом комплексе технологического процесса должна послужить основанием для совершенствования технологий или сокращения программы деятельности, ограничения объемов производства вплоть до отказа от строительства комплекса.
В заключение отметим, что перспективы достижения устойчивого развития инновационных научно-производственных объектов и комплексов связаны с принятыми в мире положениями, на основе которых возможна выработка соответствующих стандартов. Мы обозначили круг вопросов, относящихся к сфере компетенции архитектора, и показали, что стратегия пассивного энергодизайна, закладываемая в ар-
Рис.16. Наружное инженерно-техническое пространство позволяет вести трансформацию сетей без помех для рабочего процесса:
А - вид наружного технического пространства в здании медицинской лаборатории Университета Ньюкасла (Великобритания); Б - поперечный разрез корпуса медицинской лаборатории Университета Альберты (Канада); В - сечение по наружному ограждению здания научного инкубатора биомедицинских исследований Dow Corning Research Австралийского технопарка в Сиднее; Г - фрагмент плана гибкой лаборатории Института здравоохранения и биомедицинских инноваций Технологического университета Квинсленда в Брисбене (Австралия)
хитектурную концепцию, обеспечивает энергоэффективность и природосбережение, а также безопасность, комфортные и здоровые условия деятельности человека. Таким образом, предусмотренное на стадии проектирования резервирование пространства и ресурсов и возможности на этой основе будущих трансформаций являются необходимыми условиями устойчивого развития инновационных научно-производственных комплексов, обеспечивающими учет будущих интересов.
Литература
1. Алексашина В.В. Перспективы развития мировой энергетики и проблемы сохранения экологического равновесия в биосфере. Ч. I, II//Academia. 2013. №2,3.
2. Дианова-Клокова И.В., Метаньев Д.А., Хрусталев Д.А. Инновационные научно-производственные комплексы. Вопросы архитектурного проектирования. М.: УРСС, 2012.
3. Дианова-Клокова И.В., Метаньев Д.А., Хрусталев Д.А. Архитектурные решения инновационных научно-производственных комплексов. Обзор мировой практики. М.: УРСС, 2012.
4. Crosbie M. Architecture for Science. Australia: The Images Publishing. Group Pty Ltd, 2004.
5. Design for Research. Principles of Laboratory Architecture / Ed. by Susan Braybrooke. 1998.
6. Detail / Zeitschrift fur Architectur. 50. Serie 2010.9. Forschung und Lehre. München.
7. Griffin B. Laboratory Design Guide. 3-rd еdition. Elsevier Architectural Press, 2005.
8. Research Buildings. Planning and Design/Ed. by Neil Appleton. Melbourne, 2013.
9. http://www.arhinovosti.ru.
10. http://www.arhmc.ru.
11. http://a4arch.ru/dolgosrochnye-strategii-ustojchivaya-arxitektura-2/.
12. http://www.speech.su/.
Literatura
1. Alexashina V.V. Perspektivy razvitiya mirovoj energetiki i problemy sohraneniya ekologicheskogo ravnovesiya v biosfere. С^1. I, II //Academia. 2013. № 2,3
2. Dianova-Klokova I.V., Metanyev D.A., Khrustalev D.A. In-novatsionnye nauchno-proizvodstvennye kompleksy. Voprosy architecturnogo proektirovaniya. M.: URSS, 2012.
3. Dianova-Klokova I.V., Metanyev D.A., Khrustalev D.A. Architecturnye resheniya innovatsionnych nauchno-proizvod-stvennych kompleksov. Obzor mirovoj praktiki. M.: URSS, 2012.
On the Sustainable Development of Scientific and Production Complexes. By I.V.Dianova-Klokova, D.A.Metanyev
The most important achievements in the sustainable and efficient development of scientific and production complexes are found in the sphere of world-recognized regulations and one can assume that those can be the basis for the elaboration of the respective standards. The authors define the issues that refer to the competence of architects. The examples from the international experience show that the passive energetic design strategy integrated into the architectural concept enhances energetic efficiency and environmental friendliness and also provide safety and comfort for human activities. The reservation of space and resources made on the stage of planning and the possibility of further transformations are the necessary conditions for the sustainable development of innovative scientific and production complexes with the consideration of future requirements.
Ключевые слова: инновационный научно-производственный комплекс, устойчивое развитие, пассивный энергодизайн, резервы, трансформируемость, архитектурное проектирование.
Key words: innovative scientific and production complexes, sustainable development, passive energetic design, reserves, transformability, architectural design.
