CC BY
110
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. Сообщения
УДК 72.01
Т.Я. Вавилова, Е.М. Манцурова
ВАВИЛОВА ТАТЬЯНА ЯНОВНА - кандидат архитектуры, доцент, e-mail: [email protected]; МАНЦУРОВА ЕЛЕНА МИХАЙЛОВНА - магистрант -кафедра архитектуры жилых и общественных зданий (Самарский государственный архитектурно-строительный университет). Молодогвардейская ул., 194, Самара, 443001.
Основные направления использования природных материалов в современном архитектурном проектировании
Аннотация: Обобщен передовой опыт применения низкотехнологичных традиционных материалов в современном архитектурном проектировании и в строительстве. Авторами предложена систематизация основных направлений их использования на основе анализа нового течения в проектировании, получившего название «эколоутек» (от англ. "low"). Выявлено, что эколоутек объединяет следующие группы различных способов и приемов активного использования природных материалов для строительства зданий: местные; переработанные (вторично используемые); живые растительные. Сделан вывод о широких возможностях внедрения технологий натурального строительства в России.
Ключевые слова: архитектурное проектирование, экологическая архитектура, эколоутек, натуральное строительство, природные материалы.
Введение
В России процессы загрязнения окружающей среды стали следствием ресурсоемкого развития индустрии. Активная эксплуатация территорий и природных ресурсов во второй половине XX века привела к преобладанию таких строительных технологий, которые не учитывали интересов окружающей среды на всех жизненных циклах создания объектов недвижимости [8]. В настоящее время в нашей стране предложен ряд мер, которые способствуют преодолению сложной экологической ситуации, среди них: разработка и реализация программ защиты невозобновляемых ресурсов от уничтожения и деградации; принятие мер, дающих возможность предотвращать усугубление глобальных аномальных явлений; создание эффективной инфраструктуры для переработки отходов производства и потребления; развитие и внедрение наукоемких, малоотходных и комплексных безотходных технологий и производств; рационализация систем водопотребления и высокотехнологичных систем обезвреживания сбросов и выбросов опасных веществ [13, 17]. В связи с этим новое, так называемое экологическое, или «зеленое», строительство, обусловливает повышение доли использования природного сырья. Его значение и внедрение в практику актуально во многих странах мира [12].
Традиции и инновации натурального строительства
Переход к низкотехнологичным методам наиболее ярко проявляется в комплексном направлении, для которого в нашей стране предложено название «эколоутек» (от англ. "eco-low-
© Вавилова Т.Я., Манцурова Е.М., 2016
tech", natural building) [19]. За рубежом совокупность технологий эколоутека называется натуральным или природным строительством. Оно зародилось еще в 1970-х годах в странах Европы и в США. В это время обострились экологические проблемы, и вопросы рациональной эксплуатации ресурсов приобрели первостепенное значение. Стало понятно, что активное применение технологий натурального строительства позволит повысить качество среды жизнедеятельности человека за счет предельного снижения эмиссии опасных веществ, улучшения микроклиматических условий, а также психологического комфорта [4].
В настоящее время в строительстве зданий из природных материалов используются самые простые, следовательно малозатратные, технологии. Нами выявлено три основных направления эколоутека. Первое: использование в строительстве природных материалов - дерево, камень, глина, растительное сырье, саман (суперсаман), натуральные волокна и их композитные сочетания; второе - материалов, которые прошли переработку или используются вторично: макулатура, пиломатериалы или отслужившие конструкции (это направление иначе называют «биотектура»); третье - использование «живых» материалов: деревья и кустарники (применение которых обобщенно называется «арбоархитектура»), а также травы, цветы, мхи, водоросли и др. [7].
Различные направления натурального строительства имеют следующие преимущества: сравнительно низкая стоимость и доступность; доказанное снижение или полное отсутствие выбросов парниковых газов; высокий уровень санитарно-гигиенического и психологического комфорта; наличие экономических стимулов и материальной поддержки (в виде льгот при оплате жилья) при эксплуатации.
Основные материалы эколоутека
Дерево по праву считается самым лучшим материалом для малоэтажного строительства. Деревянные каркасные дома, в которых используется встроенная система отопления, - самый распространенный тип индивидуального жилья в экономически развитых странах, например в США, Канаде и многих государствах Западной Европы. В Финляндии строительство каркасных домов из дерева за последние 15 лет заняло лидирующие позиции. Оно составляет до 70% общих объемов производства. При этом могут использоваться самые разные фасадные конструкции, в том числе саманные. Бесспорным преимуществом таких домов является технологическая простота, позволяющая значительно ускорить сроки сдачи объектов в эксплуатацию [1]. Деревянные изделия приобретают улучшенные свойства в результате их химической обработки. Все большее применение находят гонт, отделка обожженным деревом, прутьями, а также композиционные материалы на основе низкосортной древесины либо отходов.
Камень рассматривается и как заполнитель бетона, и как основа для минерального литья. Необработанный камень применяется в кладке как покрытие кровли и как отмостки. Тем не менее продолжаются поиски новых возможностей его использования. Так, для создания вертикальных несущих и ограждающих конструкций стали широко использовать заполненные камнем сетчатые металлические блоки, получившие признание как «габионы» [11]. Наряду с этим важнейшим минеральным вяжущим для изготовления внутренних конструкций зданий остается гипс. Натуральный камень традиционно продолжают использовать в надземном и подземном строительстве [2]. Кроме того, стоит заметить, что новая технология скоростного сверхтонкого пиления для изготовления облицовочных изделий позволяет добиться почти полной утилизации отходов камнеобраба-тывающих предприятий.
Растительное сырье. В мире расширяется применение растительного сырья при строительстве домов. Часто используют отходы деревообработки и натуральных волокон - хлопчатника, табака, тростника, камыша, конопли, виноградной лозы, а также соломы зерновых культур. Многолетняя практика стран Восточной и Западной Европы, а также Китая доказывает целесообразность производства камышитовых и камышитоволоконных плит для строительства зданий различных типов - жилых, общественных, производственных [14]. Некоторые материалы особенно важны для обеспечения теплоизоляции зданий. Например, из целой или рубленой соломы, из вы-
сушенных водорослей могут изготавливать прошивные маты и прессованные плиты [15]. Растительные материалы используются как заполнители в известково-глиняных смесях, как покрытие кровли и как материал для отделки фасадов.
Расширились возможности строительства зданий из грунта или песка. Современные технологии позволяют получать из этих материалов монолитные блоки, грунтоблоки и заполнители пустот в каркасных структурах. Одним из наиболее известных и революционных способов применения грунта в строительстве стал суперсаман, или суперадоб, здесь основную ограждающую функцию выполняют мешки с землей или песком, возможно также армирование соломой. Пластичность мешков позволяет выкладывать из них простые здания лаконичной формы - арочные, сводчатые или купольные. В случае использования глины возможен и желателен последующий обжиг постройки. Время возведения одного такого дома не превышает одной недели, он может быть построен небольшой группой строителей с низкой квалификацией.
На сегодняшний день техногенные отходы, прежде не считавшиеся вторичным сырьем, могут сократить потребность в строительных материалах до 40%. Например, такие отходы, как золы и шлаки, стали применяться в строительстве одними из первых. К настоящему времени доказано, что возможности использования отходов при производстве строительных материалов практически не ограничены [9, 17]. Постепенно начинают осваивать новые ресурсы - бытовые отходы и строительный мусор. Их могут измельчать непосредственно на месте их образования или на специальных предприятиях. Так, бетон, железобетон, кирпич преобразуются во вторичный щебень, от минерального сырья отделяется металл и т.п. Полученные материалы используются в дорожном и капитальном строительстве, при благоустройстве территорий.
В нашей стране проводятся исследования, целью которых является поиск эффективных материалов вторичного применения. Например, в результате оценки пригодности таких сырьевых материалов, как гранитный порошок (отходы обработки природного камня), бой стекла и тугоплавкие глины, удалось выявить оптимальный состав смесей для производства гранитокерамики. Ее свойства, сопоставимые со свойствами природных каменных материалов вулканического происхождения - гранита, габбро, базальта, позволяют широко использовать гранитокерамику в качестве отделочного материала в строительстве [6].
Арбоархитектура
Арбоархитектура стала своеобразной реакцией на идею применения крупномерных растений без прерывания их жизненного цикла. Как правило, используют быстрорастущие породы деревьев (ива, тополь). Саженцы могут располагаться в кадках по периметру каждого этажа, а на первом этаже они попадают прямо в почву. Различные схемы пространственного скрепления ветвей и стволов дают возможность получить решетку, которая составляет конструктивную основу несущей или ограждающей системы будущего здания. Постепенно живые растения соединяются в единый организм. Плюсы арбоархитектуры - высокая устойчивость дендрологического сырья к гниению, естественная декоративность и низкая стоимость материалов. Минусы - длительность процесса и ограниченные возможности применения этих технологий в специфических природно-климатических условиях. Наибольшую популярность арбоархитектура получила в Германии.
Наряду с арбоархитектурой продолжают совершенствоваться различные подходы к озеленению крыш и фасадов. Включение ландшафтных компонентов в городскую среду считается одним из резервов улучшения ее экологического, санитарно-гигиенического и эстетического состояния. Сегодня разработаны технологии, позволяющие использовать газоны и древесные растения в сложных природно-климатических условиях России. Соблюдение принципа региональности позволяет более широко использовать адаптированные к климатическим условиям конкретного региона растения местной флоры для озеленения и создания ландшафтных компонентов [18].
Итак, предпринятая нами систематизация основных направлений эколоутека, анализ традиционного и современного отечественного и зарубежного опыта проектирования и строительства, позволяет сделать вывод о том, что сырье для возведения архитектурных объектов должно обла-
дать следующими свойствами: быть экологически безопасным, быть возобновляемым, добываться на расстоянии, не превышающем 800 км от участка, соответствовать требованиям, предполагающим его последующую переработку или вторичное использование. Отметим, что перечисленным критериям соответствует качество лучших местных строительных материалов. Эти критерии подтверждаются многовековым опытом архитектуры и строительства, кроме того, создают предпосылки для активного внедрения эколоутека на современном этапе.
В конечном итоге переход к экологическому, или «зеленому», строительству позволяет увеличить архитектурно-типологический диапазон внедрения низкоэмиссионных технологий. Важно и то, что уже сейчас современные системы экологической сертификации зданий содержат пункты, стимулирующие использование именно местных природных ресурсов [3, 5, 10].
На данный момент в мире широко распространяется движение профессиональных архитекторов, отдающих предпочтение эколоутеку. С ним связаны работы практически всех лауреатов профессиональной премии Притцкера последних лет: архитекторов Тойо Ито, Петера Цумтора, Фрэнка Гери, Шигеру Бана и др. В последние годы строительство из местных экологичных материалов приобретает популярность и среди известных российских архитекторов. Наибольшее внимание в нашей стране уделяется деревянному строительству: проектированием зданий из дерева занимаются такие известные российские зодчие, как Т. Кузембаев, Р. Леонидов, А. Белоусов (см. рисунок) и др.
Типовые проекты деревянных домов архитектурного бюро «Обло» [16]
Заключение
Проведенное исследование показало, что в России формирование научных основ использования природных конструкционных и отделочных материалов на основе новых технологий, соответствующих задачам устойчивого развития, находится на начальном этапе. Между тем системное внедрение многообразных направлений технологии эколоутека в архитектурное проектирование и капитальное строительство можно считать одной из первостепенных задач.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балакина А.Е., Дуничкин И.В., Шульга Т.В. Развитие программы «Одноэтажная Россия» энергоэффективным и экологическим строительством // Огроительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2012. № 6. С. 30-31.
2. Баландина Т.С. История использования природного камня в архитектурных объектах г. Новосибирска // Баландинские чтения. 2015. Т, 10. № 2. С. 98-106.
3. Вавилова Т.Я. Ретроспективный обзор документов ООН по проблемам устойчивого развития среды жизнедеятельности // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2011. № 1. С. 24-28.
4. Вавилова Т.Я. Синергизм наук в устойчивой архитектуре // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре: материалы 71-й Всерос. науч.-тех. конф. по итогам НИР 2013 года. Самара: СГАСУ, 2014. С. 378-379.
5. Вавилова Т.Я., Жданова И.В. Потребительские свойства архитектурных решений жилых домов и «зеленые стандарты» // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре: материалы 70-й юбилейной все-рос. науч.-тех. конф. по итогам НИР, 2012. Ч. 1. Самара: СГАСУ, 2013. С. 333-334.
6. Горбунов Г.И. Оценка пригодности отходов обработки природного камня и стеклобоя для получения гранитокерамики // Строительство: наука и образование. 2011. № 1. С. 12.
7. Денисенко Е.В. Тенденции развития архитектуры на современном этапе // Дизайн-ревю. 2014. № 1-2. С. 93-102.
8. Есаулов Г.В. Устойчивая архитектура - от принципов к стратегии развития // Вестник ТГАСУ. 2014. № 6 С. 9-24.
9. Жигулина А.Ю., Чумаченко Н.Г. Выбор строительных материалов для улучшения комфорта и экологической безопасности жилья // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2015. № 4 (21). С. 94-99.
10. Иванов А.В., Шеина Т.В. Форма и строительные материалы как фактор культурной идентификации в региональной архитектуре // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2014. № 4 (17). С. 19-24.
11. Ковлер К. Три дилеммы применения экологически чистых строительных материалов и технологий // Вестник Томского гос. архитектурно-строительного ун-та. 2014. № 6 (47). С. 92-108.
12. Лекарева Н.А. «Зеленые» стандарты и развитие «зеленого» строительства // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2011. № 1. С. 6-9.
13. Малышев В.П. Угрозы в высокотехнологичном обществе и пути их преодоления // Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования. 2011. Т. 1, № 1. С. 27-42.
14. Пичугин А.П., Денисов А.С., Хританков В.Ф., Рубцова Н.В. Опыт и возможности использования растительного сырья при возведении объектов различного назначения // Инновации и продовольственная безопасность. 2014. № 3. С. 22-28.
15. Солдатов Д.А., Хозин В.Г. Теплоизоляционные материалы на основе соломы // Известия КГАСУ. 2013. № 1 (23). С. 197-201.
16. Типовые проекты // Проект-Обло: сайт. URL: http://www.oblo.ru/projects (дата обращения: 18.03.16).
17. Усов Б.А., Окольникова Г.Э., Акимов С.Ю. Экология и производство строительных материалов // Системные технологии. 2015. № 4 (17). С. 84-105.
18. Храпко О.В., Копьёва А.В., Колдаева М.Н., Головань Е.В. Пейзажный стиль в ландшафтной архитектуре дальневосточных городов // Новые идеи нового века-2013: материалы XIII науч. конф. Т. 3. Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2013. С. 395-399.
19. Щукин А. Жизнь по зеленому коду // Группа «Эксперт»: сайт. URL: http://expert.ru/expert/2012/13/zhizn-po-zelenomu-kodu (дата обращения: 02.12.15).
THIS ARTICLE IN ENGLISH SEE NEXT PAGE
Reports
Vavilova T., Mantsurova E.
TATIANA YA. VAVILOVA, Ph.D. (Arch.), e-mail: [email protected], ELENA M. MANTSUROVA, Master Student, Architecture of Residential and Public Buildings Department, Samara State University of Architecture and Civil Engineering. 194Molodogvardeyskaya St., Samara, Russia, 443001.
The basic trends in using natural materials in modern architectural design
Abstract: The article considers the advanced experience of employing low-tech traditional materials in the modern architectural design and the construction. The authors advance a systematisation of the basic trends in employing them basing on studying a new tendency in design named "eco-low-tech". It has been revealed that, to construct buildings and structures, the eco-low-tech combines a number of various ways and modes of the active use of natural materials which are as follows: local, recycled, live, and plant ones. A conclusion has been drawn about the great utility of the technologies of natural construction in Russia. Key words: architectural design, ecological architecture, eco-low-tech, natural building, natural materials.
REFERENCES
1. Balakina A.E., Dunichkin I.V., Shulga T.V. The development of the program "One-storey Russian" by energy-efficient construction and environmental. Building materials, equipment, technologies of XXI century. 2012;6:30-31. (in Russ.). [Balakina A.E., Dunichkin I.V., Shul'ga T.V. Razvitie programmy «Odnojetazhnaja Rossija» jener-gojeffektivnym i jekologicheskim stroitel'stvom // Ctroitel'nye materialy, oborudovanie, tehnologii XXI veka.
2012. № 6. S. 30-31].
2. Balandina T.S. The history of the use of natural stone in architectural objects of Novosibirsk. Balandinskie reading. 2015(10);2:98-106. (in Russ.). [Balandina T.S. Istorija ispol'zovanija prirodnogo kamnja v arhitekturnyh obektah g. Novosibirska // Balandinskie chtenija. 2015. T. 10, № 2. S. 98-106].
3. Vavilova T. A retrospective review of UN documents on sustainable development of the built environment. Bulletin SGASU. Urban planning and architecture. 2011;1:24-28. (in Russ.). [Vavilova T.Ja. Retrospektivnyj obzor dokumentov OON po problemam ustojchivogo razvitija sredy zhiznedejatel'nosti // Vestnik SGASU. Gradostroitel'stvo i arhitektura. 2011. № 1. S. 24-28].
4. Vavilova T. Synergy of sciences in sustainable architecture. Tradition and innovation in construction and architecture: Proceedings of the the 71th All-Russia. scientific-tech. conf. Samara, SGASU, 2014, pp. 378-379. (in Russ.). [Vavilova T.Ja. Sinergizm nauk v ustojchivoj arhitekture // Tradicii i innovacii v stroitel'stve i arhitekture: materialy 71-j Vseros. nauch.-teh. konf. po itogam NIR 2013 goda. Samara: SGASU, 2014. S. 378-379].
5. Vavilova T., Zhdanova I. Consumer properties of architectural design of residential buildings and "green standards". Tradition and innovation in construction and architecture: Proceedings of the 70th Anniversary scientific and technical conf., 2012. Part 1. Samara, CGASU, 2013, pp. 333-334. (in Russ.). [Vavilova T.Ja., Zhdanova I.V. Po-trebitel'skie svojstva arhitekturnyh reshenij zhilyh domov i «zelenye standarty» // Tradicii i innovacii v stroitel'stve i arhitekture: materialy 70-j jubilejnoj vseros. nauch.-teh. konf. po itogam NIR, 2012. Ch. 1. Samara: CGASU,
2013. S. 333-334].
6. Gorbunov G.I. Assessment of the suitability of the waste processing of natural stone and glass cullet for material made of granite and ceramics. Construction: science and education. 2011;1:12. (in Russ.). [Gorbunov G.I. Ocenka prigodnosti othodov obrabotki prirodnogo kamnja i stekloboja dlja poluchenija granitokeramiki // Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie. 2011. № 1. S. 12].
7. Denisenko E. Trends in the development of architecture at the present stage. Design revue. 2014;1-2: 93-102. (in Russ.). [Denisenko E.V. Tendencii razvitija arhitektury na sovremennom jetape // Dizajn-revju. 2014. № 1-2. S. 93-102].
8. Esaulov G.V. Sustainable architecture: from principles to the development strategy. Herald TSACU. 2014;6: 924. (in Russ.). [Esaulov G.V. Ustojchivaja arhitektura - ot principov k strategii razvitija // Vestnik TGACU. 2014. № 6 S. 9-24].
9. Zhigulina A.U., Chumachenko N.G. The choice of building materials to improve the comfort and safety of ecological housing. Herald SGASU. Urban planning and architecture. 2015;4(21):94-99. (in Russ.). [Zhigulina A.Ju.,Chumachenko N.G. Vybor stroitel'nyh materialov dlja uluchshenija komforta i jekologicheskoj bezopasnosti zhil'ja // Vestnik SGASU. Gradostroitel'stvo i arhitektura. 2015. № 4 (21). S. 94-99].
10. Ivanov A.V., Sheina T.V. The shape and construction materials as a factor of cultural identity in the regional architecture. Herald SGASU. Urban planning and architecture. 2014;4(17):19-24. (in Russ.). [Ivanov A.V., Sheina T.V. Forma i stroitel'nye materialy kak faktor kul'turnoj identifikacii v regional'noj arhitekture // Vestnik SGASU. Gradostroitel'stvo i arhitektura. 2014. № 4 (17). S. 19-24].
11. Kovler K. Three dilemmas for using of environmentally friendly building materials and technologies. Bulletin of the Tomsk State Architecture and Construction University. 2014;6(47):92-108. (in Russ.). [Kovler K. Tri dilemmy primenenija jekologicheski chistyh stroitel'nyh materialov i tehnologij // Vestnik Tomskogo gos. arhitekturno-stroitel'nogo un-ta. 2014. № 6 (47). S. 92-108].
12. Lekareva N.A. "Green" standards and the development of "green" building . Herald SGASU. Urban planning and architecture. 2011;1:6-9. (in Russ.). [Lekareva N.A. «Zelenye» standarty i razvitie «zelenogo» stroitel'stva // Vestnik SGASU. Gradostroitel'stvo i arhitektura. 2011. № 1. S. 6-9].
13. Malyshev V.P. Threats in the high-tech society and ways to overcome them. Civil Protection Strategy: Issues and research. 2011(1); 1:27-42. (in Russ.). [Malyshev V.P. Ugrozy v vysokotehnologichnom obshhestve i puti ih preodolenija // Strategija grazhdanskoj zashhity: problemy i issledovanija. 2011. T. 1, № 1. S. 27-42].
14. Pichugin A.P., Denisov A.S., Khritankov V.F., Rubtsova N.V. The experience and the possibility of using vegetable raw materials in the construction of various facilities. Innovations and Food Security. 2014;3:22-28. (in Russ.). [Pichugin A.P., Denisov A.S., Hritankov V.F., Rubcova N.V. Opyt i vozmozhnosti ispol'zovanija ras-titel'nogo syr'ja pri vozvedenii ob,ektov razlichnogo naznachenija // Innovacii i prodovol'stvennaja bezopasnost'. 2014. № 3. S. 22-28].
15. Soldatov D.A., Khozin V.G. Thermal insulation materials based on straw. News KGASU. 2013;1:197-201. (in Russ.). [Soldatov D.A., Hozin V.G. Teploizoljacionnye materialy na osnove solomy // Izvestija KGASU. 2013. № 1 (23). S. 197-201].
16. Typical projects. Project-fin: the site. URL: http://www.oblo.ru/projects. - 18.03.16. (in Russ.). [Tipovye proekty // Proekt-Oblo: sajt. URL: http://www.oblo.ru/projects (data obrashhenija: 18.03.16)].
17. Usov B.A., Okolnikova G.E., Akimov S.Yu. Ecology and production of building materials. System technologies. 2015;4:84-105. (in Russ.). [Usov B.A., Okol'nikova G.Je., Akimov S.Ju. Jekologija i proizvodstvo stroitel'nyh materialov // Sistemnye tehnologii. 2015. № 4 (17). S. 84-105].
18. Hrapko O.V., Kopyova A.V., Koldaeva M.N., Holovan E.V. Landscape style in landscape architecture of Far Eastern cities. New ideas of the new century-2013: Proceedings of 13 Scientific. conf. Vol. 3. Khabarovsk, Tikhookean. State. Univ. Press, 2013, pp. 395-399. (in Russ.). [Hrapko O.V., Kop'jova A.V., Koldaeva M.N., Golovan' E.V. Pejzazhnyj stil' v landshaftnoj arhitekture dal'nevostochnyh gorodov // Novye idei novogo veka-2013: materialy XIII nauch. konf. T. 3. Habarovsk: Izd-vo Tihookean. gos. un-ta, 2013. S. 395-399].
19. Schukin A. Living the green code. Expert Group website. URL: http://expert.ru/expert/2012/13/zhizn-po-zelenomu-kodu. - 12.02.15. (in Russ.). [Shhukin A. Zhizn' po zelenomu kodu // Gruppa "Jekspert": sajt.
URL: http://expert.ru/expert/2012/13/zhizn-po-zelenomu-kodu (data obrashhenija: 02.12.15)].
