Архитектурная климатология
Существует специальная наука, которая раскрывает связь между архитектурой зданий и климатическими условиями.
Эти знания дают архитектору возможность правильно оценить климатические воздействия, создать благоприятную экологическую обстановку, определенную архитектурную форму и индивидуальный образ , исходя из природно-климатических факторов строительной площадки.
Типология архитектурных сооружений, общая климатология, строительная физика, экономика и эстетика являются основой архитектурной климатологии.
Климатическая типология владеет приемами и средствами, которые используются для улучшения среды и защиты человека от холода и перегрева.
Климатозащитными средствами являются приемы планировки, наружные ограждающие конструкции, инженерное оборудование.
К приемам планировки относится:
- ориентация по сторонам горизонта,
- защита от ветра,
- устройство тамбуров,
- зеленые посадки.
Роль жилища в климатической типологии, по сравнению с другими разновидностями зданий, играет почти определяющую роль. Жилище, в котором человек проводит большую часть своего времени – воспитывает детей, отдыхает, восстанавливает физические силы, находится в эксплуатации в течение всего года.
Жилища имеют свою традицию и связаны с внешней средой. Отсюда понятно, что архитектор, занимаясь проектировкой жилого здания, должен хорошо знать нюансы связи жилища и климата.
В разных климатических зонах жилища будут иметь свои особенности, так, например, жилища Западной Грузии имеют галереи, крыши с большим карнизом, затененные и большие окна защищают от осадков и дают возможность хорошего проветривания помещений.
Жилища европейского Севера всегда имели компактный объем. Они включали главную избу и хозяйственный блок, находящиеся под одной крышей.
Вокруг среднеазиатских домов стояли озелененные замкнутые дворики с теневыми навесами – айванами.
В пределах холодного и сырого северо-западного района ставили коридорные дома, обитые досками.
Вигвамы – жилища, типичные для континентального климата Великих равнин, сначала покрывали березовой корой, а позже шкурами животных.
Жилища сухого и жаркого климата многоэтажные с маленькими окнами и толстыми стенами из камня.
В проектировании производственных помещений во внимание берется микроклимат, который будет оказывать большое влияние на самочувствие и работоспособность человека.
Эта среда может быть создана, как естественными, так и искусственными средствами – за счет:
- искусственного освещения,
- вентиляции,
- ультрафиолетового излучения.
Ввиду большого климатического разнообразия в России проблема влияния природы на производственные здания имеет особое значение.
Архитектурная климатология, таким образом, использует данные многих наук и при этом остается совершенно самостоятельной архитектурной дисциплиной.
Связь между архитектурой и климатом
Все здания, стоящие на поверхности подвергаются климатическим воздействиям различной интенсивности.
Планировка городской застройки, выбор типов зданий и ограждающих конструкций должны учитывать климатические особенности района.
Такой фактор, как воздушная среда, зависящая от климатических условий, оказывает влияние на размеры и форму зданий.
Архитекторы древности хорошо знали, что здания и целые города необходимо строить в соответствии с климатом. Важно здания и сооружения вписывать в природу – все архитектурные шедевры создавались с учетом этих истин.
Характер городов южных сухих районов был похож на «самозатеняющиеся структуры», а здания, похожие на «термосы», имели массивные стены и небольшое число маленьких окон.
Города южных влажных районов имели открытую планировку, городское пространство хорошо проветривалось, стены зданий легкие с большими световыми проемами.
Для северных и центральных районов, где небо чаще бывает облачным фасады зданий и сооружений имели пастельные цветовые решения. Нужный комфорт при минимальных затратах на эксплуатацию зданий без этих истин обеспечить нельзя.
Экономию материальных и финансовых затрат обеспечивает рациональное проектирование городов с учетом климатических условий, ориентация по сторонам горизонта, оптимальные размеры и пропорции световых проемов, наличие солнцезащитных устройств.
Например, только в промышленных зданиях оптимальный размер светового проема в течение суток на 1 час ежегодно экономит до 3 млн. кВт/ч электрической энергии.
Солнцезащитные устройства, если применяются рационально, снижают затраты на эксплуатацию зданий. Использование этих устройств в промышленных зданиях приводит к повышению производительности труда, потому что выпуск брака снижается, кроме этого снижаются расходы на искусственное регулирование микроклимата.
Знание климатических условий среды и использование этих знаний при проектировании зданий и сооружений, дает возможность создавать выразительную архитектурную форму.
Климатическое воздействие чаще всего бывает комплексным, например, низкие или высокие температуры, ветер, влажность воздуха, поэтому ограждающие конструкции должны учитывать наиболее важные климатические факторы.
При сильном ветре ограждающие конструкции проницаемые для воздуха, будут охлаждаться, а конструкции воздухонепроницаемые, имеющие плотный наружный слой, будут охлаждаться при предельно низкой температуре.
При их проектировании проводится расчет на возможно предельное охлаждение при низких температурах.
В южных теплых районах проводится расчет теплоустойчивости конструкции с целью ограничения перегрева помещений в жаркий период.
Для районов влажной зоны с сильными ветрами и косыми дождями ограждающие конструкции проектируются с защитой от атмосферного увлажнения.
Также при проектировании учитывается солнечная радиация, роза ветров.
Знание архитектором численных характеристик наружной воздушной среды обеспечивает необходимую тепловую защиту здания и комфортные условия внутри помещений.
Мировой архитектурный опыт
В принципе современная архитектура должна быть готова к изменениям климата в глобальных масштабах. Сегодня специалисты в области климатологии говорят о том, что многие города окажутся под водой, поэтому необходимы новые инженерные решения, если население будет перемещаться на новые места.
Поиски способов спасения людей в результате глобальных климатических катастроф начали вести архитекторы-гуманисты, правда эти поиски спонтанные и их действия нескоординированные.
Они предлагают первые варианты климатических убежищ и городов-ковчегов.
Так, например, первое климатическое убежище предложил американский инженер Б. Фуллер, он автор термина «Космический корабль – Земля». Спасая свою страну, он предложил в 1960 г накрыть Средний Манхеттен гигантским трехкилометровым геодезическим куполом. Купол якобы будет регулировать погодные условия. В то время эта идея была фантастической, потому что не существовало технологий возведения этого сооружения и нужных материалов для покрытия.
Второй проект защитного климатического купола появился в 2010 г. Купол предлагали поднять над Хьюстоном, чтобы предостеречь от жары и ураганов.
Появившиеся впоследствии новые технологии позволяли возведение купола размером 500 м по высоте и 1600 м в диаметре, где климат поддерживается искусственно.
Полимерное покрытие купола – ЭТФЭ, в 100 раз легче стекла. Купол поднимается над городом с помощью дирижаблей. Подъемные краны и строительные леса исключаются.
Климат внутри купола должен регулировать компьютер, создавая оптимальную влажность и температуру. Таким образом, для людей и растений будет создан здоровый микроклимат.
Второе направление подобных проектов касается морских городов-ковчегов и в 2002 г такой проект начал создаваться.
Его автором был американский инженер Норманн Никсон. Он начал строить огромный корабль под названием «Корабль свободы» на котором могло поместиться 100 тыс. человек.
Длина этого плавучего города составляла 1500 м, ширина – 300 м и имела 25 палуб. Водоизмещение корабля-города 2,7 млн. тонн. Стоимость проекта составляла 9 млрд. долларов.
Понятно, что такой корабль не смог бы причалить ни к одному порту мира, поэтому проживание на нем должно быть постоянным, без возвращения на сушу.
Для осуществления связи с внешним миром на верхней палубе проектировался аэродром. Были разработаны квартиры, отели, банки, бассейны, рестораны, магазины и даже небольшие заводы, мастерские. Такой город имел свою маленькую армию.
Чтобы разогреть богатую публику, в США сняли фильм-катастрофу «2012», где действуют три дорогих спасательных ковчега. Публика была разогрета, богатые мира начали заказывать и скупать форс-мажорные проекты, на что и было рассчитано.
Подобные проекты были и у франко-бельгийского архитектора Венсана Каллебо, но менее дорогостоящие и более гуманные. С постройкой своих экополисов архитектор не торопится, поскольку подъем воды в океане в результате таяния снега и льда, он относит в 2100 г.
