CC BY
40модуля прогнозирования поведения пользователя. На основании анализа всех этих данных прогнозируется оптимальное управляющее воздействие с целью обеспечения оптимального теплового комфорта при минимизации энергопотребления.
При этом благодаря использованию искусственных нейросетей появляется возможность дальнейшей оптимизации математической модели теплового режима помещения за счет определения неизвестных или приближенно заданных параметров модели по данным, полученным в результате реального функционирования объекта - так называемая идентификация математической модели.
Оптимальное умное управление в рассматриваемом случае обеспечивает оптимизацию по двум параметрам: минимизация энергопотребления и комфорт пользователя. При этом «весовые коэффициенты» этих параметров меняются: в часы, когда помещение используется, приоритет отдается обеспечению комфорта пользователя; в дежурном режиме поддерживать комфортные условия нет необходимости и основной задачей становится минимизация теплопотребления. Здесь появляется возможность интеграции умной системы управления отоплением с системой комплексной автоматизации учебной деятельности (СКАУД) на основе концепции «интернет вещей». В этом случае умная система управления отоплением получает от СКАУД данные о расписании, занятости аудиторий, численности учебных
групп (т.е. сведения о поведении пользователей) посредством коммуникационных сетей, без какого-либо их физического сопряжения.
Рассмотренные выше положения оптимального управления системой отопления с использованием самообучения на основе нейросетей можно распространить и на здания, оборудованные системой кондиционирования воздуха.
Использование умных систем управления обеспечивает существенный вклад в энергосберегающую политику и направлено на создание безуглеродных умных городов при одновременном исключении явления «синдрома больного здания».
Список цитируемой литературы:
1. Бродач М.М. Нейросети: возможности использования алгоритмов самообучения в системах управления теплоэнергопотре-блением зданий / М.М. Бродач, Н.В. Шилкин // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. - 2019. - №4. - С. 40-44.
2. Бродач М.М. Оптимизация управления отпуском тепловой энергии с использованием искусственных нейросетей / М.М. Бродач, Н.В. Шилкин // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. - 2019. - №5. - С. 38-41.
3. Табунщиков Ю.А. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий / Ю.А. Табунщиков, М.М. Бродач. - Москва: АВОК-ПРЕСС, 2002. - 194 с. - ISBN 5-94533-002-7.
4. Табунщиков Ю.А. Минимизация расхода энергии, затрачиваемой на натоп помещения. / Ю.А. Табунщиков, М.М. Бродач // Строительство и архитектура. - Новосибирск. - 1988. - № 12.
В.Е. Байер DOI: 10.24411/9999-034A-2020-10126
V.E. Bayer
О роли материала при создании элементов архитектурной композиции On the role of material in the creation of elements of architectural composition
Ключевые слова: архитектура, композиция, материал. Keywords: architecture, design, material.
Аннотация: В статье рассматривается роль материалов при создании архитектурной композиции. Abstract: Consider the role of materials in the creation of architectural design in the article.
Восприятие архитектурной композиции связано с отношением ее элементов к целому и друг другу, элементов и объема - к масштабу среды, объема и элементов здания - к человеку.
Штучные материалы (кирпич, блок из природного или искусственного камня, бревно, панель из железобетона и др.) позволяют ясно воспринимать на фасаде их формат, который становится еще одним (а бывает и единственным) участником процесса пропорционирования. Формат штучных материалов является основой, которая определяет пропорциональный строй, «ордер» здания и его масштабность. Материал в композиции - ясно видимая измерительная величина, играющая ведущую роль в формировании масштабного и пропорционального строя здания.
При создании архитектором системы пропорций (ряды Фибоначчи, вурфные пропорции, различные
прогрессии) все соотношения частей и целого кратны единому модулю. Масштабность здания также формируется на сложноподчиненной иерархии величин и членений, построенной на основе шкалы градаций, также имеющей единый модуль. Материал действует в композиции как ясно видимая измерительная величина и ассоциативно связывает все части здания с известными представлениями человека о соотношениях архитектурных элементов к его росту.
При рассмотрении пропорций в архитектуре О. Шуа-зи отмечает: «Если сравнивать части какого-нибудь египетского здания, обычно бросаются в глаза явные соотношения между их пропорциями и почти всегда для
468
Практика
них есть общая мера, с помощью которой все их можно выразить простыми числами. Когда здание строится из кирпича - кирпич единая мера, установленный модуль». А. Аалто предложил кирпич с выпуклой лицевой гранью, что выявляло его в кладке как ясно читаемую величину и поддерживало возможность участия этого материала в формировании масштабного и пропорционального строя здания.
Русские архитекторы использовали размеры кирпича как модуль для поиска и вычисления пропорций. Размеры всех частей и деталей старых зданий имеют дробные (не округленные) значения как в русской (вершковой), так и в метрической системах мер, но всегда вмещают целое количество кирпичей. И хотя при построении пропорций учитывали классические каноны мраморного ордера, масштаб кирпичной кладки существенно их корректировал. Например, выполненный Е.В. Карауло-вым анализ пропорций и обмеры дома Луниных в Москве показывают, что модулем его пропорционирования была четвертая часть ширины фасада величиной ровно в 20 кирпичей. Простые и ясные пропорции, построенные на модуле 20 кирпичей, придали зданию характерный для русского классицизма репрезентативный вид.
Физическая сущность материала ставит определенные границы для величин элементов из него выполняемых. Штучные материалы обладают широкими возможностями корректировать видимые пропорции здания и его частей за счет пропорций собственной формы, причем без изменения размеров. Материал придает архитектурной композиции определенную масштабность, играет роль «усилителя» пропорциональных отношений.
Монолитные материалы участвуют в формировании масштабности за счет пластики и характеристик лицевой поверхности. Можно изменить восприятие здания без изменения его пропорций и величины под действием рельефа и фактуры материала.
Такие определения, как монументальность, значительность, «героический» масштаб относились в свое время исключительно к зданиям из природного камня, позднее из железобетона. Дома из керамического кирпича для придания им монументальности штукатурили, маскируя кирпичную кладку и имитируя каменные квадры и крупномасштабные детали. На Руси неоштукатуренные кирпичные церкви редко являли собой пример помпезности, обладая исключительно человечным, почти интимным масштабом. Но на заре русского каменного зодчества, когда членения объемов основывались на широком шаге плинфовой кладки, масштаб кирпичных зданий соответствовал простому, монументальному и величественному характеру всей архитектуры Киевской Руси Х-Х1 веков.
Роль строительных материалов не является решающей при формировании ритмического строя архитектурной композиции, но воспринимаемый на фасаде или в интерьере материал как композиционный элемент играет роль многократно повторенной ритмической единицы, из которой набирается размер ритма. Материал может играть роль метрической основы построения ритма.
Взаимодействие архитектурной композиции и материала показывает физическую сущность здания, сооружения. И.В. Жолтовский писал об «образной выразительности работы материала», которая формирует тектонику сооружения. Восприятие работы материала связано с его характеристиками - величина, форма, фактура и пр. Материалы с помощью рельефа, фактуры, цвета выявляют отношение «несомое-несущее» в архитектуре.
Внешний вид материала влияет на представление о его внутренней структуре, что важно для осмысления художественной формы.
В.Ф. Кринский отмечал, что наиболее массивной воспринимается форма, максимально наполненная дискретно читаемыми элементами. Зрительно массивность формы уменьшается, если ее элементы не воспринимаются по отдельности (например, гладкая поверхность). Масштаб всего архитектурного объема связан с размером материала, и в зависимости от его величины он зрительно увеличивает или уменьшает массивность формы.
Большое влияние на представление о массивности материала оказывают пропорции его формы: чем ближе по величине все три измерения, тем более весомым он кажется. Благодаря пропорциям, стальной профиль, равный по объему керамическому кирпичу, будет казаться легче него, несмотря на то что средняя плотность стали заметно выше.
Архитекторы во все времена добивались впечатления о массивности или «невесомости» сооружения за счет тектонического потенциала поверхности и формы материала. Массивность и незыблемость мавзолея на Красной площади Москвы достигнута кроме прочего применением крупных блоков из гранита спокойных пропорций. Тектонической антитезой мавзолею является ажурная и «невесомая» Эйфелева башня в Париже, где гораздо более тяжелый, чем гранит, металл образует «паутинную» конструкцию, состоящую из длинных и гладких стальных профилей. В готических соборах тяжелый природный камень «летит» ввысь, будучи вырезан узкими тянутыми светлыми нервюрами.
Тектонические различия конструкций среди прочего связаны с анизотропностью материалов. Если рассматривать тектонику как художественное выражение эксплуатационно-технических свойств материалов, то те из них, структура которых по-разному реагирует на нагрузки различного вектора, обладают более высоким тектоническим потенциалом. Например, одним из главных факторов тектонической выразительности сооружений из керамического кирпича являются слои кладки, ориентированные на вектор нагрузки, при этом их горизонтальные слои не вызывают сомнений относительно устойчивости и прочности конструкции. Однако стоит выложить стену наклонными рядами, или поставить кирпич в кладке на тычковую грань (вертикально), как сразу возникает ощущение отсутствия у нее несущей способности, декоративности, уменьшения массивности кладки. В средневековых фахверковых домах заполнение каркаса из древесины выполнялось узорчатой кладкой, напоминающей облицовку
плиткой (что, пожалуй, является единственным примером в истории архитектуры, когда древесина являлась несущим материалом по отношению к кирпичу). Но когда слои кладки наклонены в соответствии с действующей нагрузкой, рисунок швов становится чем-то вроде эпюры, демонстрирующей работу конструкции. Тектоническая выразительность кирпичной арки и ее производного - свода не вызывает сомнений - работа материала наглядно выражена разворотом плашковых швов, ориентированных перпендикулярно равнодействующей распора. Аналогично построена тектоника аркбутанов, наклонных контрфорсов, а иногда фронтонов. Антонио Гауди - беспримерный мастер тектонической выразительности материала - сумел прекрасно показать анизотропные свойства кладки, ориентируя ее слоистую структуру на вектор нагрузки. В его постройках кирпичная колонна могла быть с наклоном в 450, не
вызывая сомнений в ее устойчивости. То же можно отметить и в отношении элементов деревянных клееных конструкций, где видимые слои на поверхности показывают, как работает материал. В данном случае уместно высказывание А. Бурова: «Штабель дров отличается от деревянного самолета "Москито" в основном тем, что слои дерева для самолета сознательно ориентированы».
Представляется, что изучение композиционных возможностей всех известных материалов имеет большое значение для творчества современного зодчего.
Список цитируемой литературы:
1. Айрапетов Д.П. Материал и архитектура / Д.П. Айрапе-тов. - Москва: Стройиздат, 1978. - 270 с.: ил. - (Материал в архитектуре).
2. Байер В.Е. Архитектурное материаловедение / В.Е. Байер. -Москва: Архитектура-С, 2019. - 265 с. - (Специальность «Архитектура»). - ISBN 978-5-9647-0043-2.
В.Е. Байер DOI: 10.24411/9999-034A-2020-10127
V.E. Bayer
Формообразующие и пластические возможности материала Forming and plastic capabilities of the material
Ключевые слова: материал, форма, пластика, архитектура. Keywords: material, form, plastic, architecture.
Аннотация: В статье рассматривается связь формы и пластики материала с архитектурой. Abstract: The connection of the form and plastic of the material with architecture is considered in the article.
Формообразующие и пластические возможности материала предопределяют архитектурную форму, характерную для данного материала. Если представить металлическую ферму высеченной из мрамора или древесины, то станет ясно, что и то, и другое смешно или безобразно, несмотря на точное соблюдение пропорций. Каждый материал обладает определенным спектром пластических особенностей. Некоторые из них могут быть весьма схожими у разных материалов, и тогда один материал может изображать другой (например, итальянское стукко - виртуозные подделки из штукатурки под мрамор). Но важной задачей архитектора является поиск и определение именно тех пределов формы и того спектра пластики, которые, как минимум, зрительно отличают один материал от другого, и характерны только для данного материала [1]. Есть формы, которые могут быть выполнены из чего угодно, но есть такие, которые присущи лишь определенному виду материала.
К сожалению, некоторые, в т.ч. многие из т.н. «бумажных» архитекторов, переходя к практическому проектированию, порой, в буквальном смысле создают «вне-материальную» архитектуру. При неоспоримости того факта, что «бумажники» - это элита архитектурного цеха, надо признать, что не без их влияния в последние десятилетия возникло много различных сооружений, глядя на которые невозможно понять, из чего они сде-
ланы. Возникает ощущение, что это формы какого-то единого для всей архитектуры «архедукта». Возникает и другое ощущение: будто архитектору безразлична уникальность тех возможностей, которые есть у любого вида материала. В результате дом из керамического кирпича и дом из железобетонных панелей не отличаются - те же пластика, пропорции, лоджии и козырьки.
Студенты МАРХИ начинают изучение законов архитектурной композиции с упражнений по ритмике, тектонике и пластике на бумажных макетах, т.е. оперируя абстрактными, «никакими» материалами без закономерностей взаимодействия формы и материала [2]. Показательно, что когда в рамках самостоятельной работы по архитектурному материаловедению предлагается создать композицию в определенных материалах, то студенты приносят те же макеты, только наивно раскрашенные под конкретный материал; если кирпич -изображают кладочные швы, если из древесины - соответствующую текстуру. Пластической корректировки объема не происходит, изменяется не форма, а лишь рисунок и цвет поверхности. Но она играет второстепенную роль во взаимодействиях формы и материала, более того, можно утверждать, что характер поверхности практически независим от характера формы конкретного материала. Если возможно угадать материал только по пластике формы при различных характеристи-
