Обсуждение: Ресурсосберегающая архитектура

См. также[]

Концепция архитектурно-планировочной организации жилых комплексов-поселений для условий полярных регионов[]

Романцов Р.В. Автореферат диссертации на соискание степени Магистра архитектуры, КГАСУ, 2014 г.

Введение

Актуальность темы исследования

На сегодняшний день интенсификация освоения обширных и малозаселенных территорий Арктики и Антарктиды имеет для России приоритетное стратегическое значение, спектр национальных интересов здесь охватывает сферы экономики, геополитики, науки и экологии.

Одновременно с этим одной из главных проблем современного процесса освоения полярных регионов является отрицательная миграция населения, и отток квалифицированных кадров трудящихся с передовых отраслей производства. Данное обстоятельство главным образом обуславливается нехваткой благоустроенного жилища, способного в достаточной степени компенсировать экстремальные природно-климатические условия. Для решения этой проблемы необходима активизация комплексных исследований направленных на поиск и совершенствование наиболее перспективных форм архитектурной организации криптоклиматической жилой среды, ориентированной на обеспечение более высокого, чем в среднем по стране, уровеня жизни населения полярных широт. Одной из подобных прогрессивных форм, являются многофункциональные жилые комплексы. Данные сооружения основанные на объединении жилья и системы общественного обслуживания в едином компактном объеме, значительно повышают защиту человека от сурового климата, и компенсируют удаленность населения от развитых культурных центров, формируя развитое культурно-бытовое обслуживание на месте. Актуальность дальнейших исследований в этой области жилищного строительства повышается с каждым годом, что связано со следующими факторами.

Первым фактором обуславливающем необходимость изучения заявленной темы является неудовлетворительное состояние жилой застройки большинства российских полярных населенных пунктов, имеющей множество архитектурно-планировочных недостатков. Данная проблема в основном связана с повсеместным распространением в полярных районах типовых проектов жилых домов, разработанных для районов с более умеренным климатом. По этой причине не редки случаи преждевременной аварийности зданий подобного типа, вызванной их не корректным объемно-пространственным решением, деформирующим вечномерзлый грунт основания. Вместе с тем на сегодняшний день жилая застройка из домов данного типа уже не может должным образом удовлетворять потребности населения в качественном культурно-бытовом обслуживании. Таким образом на постепенную замену этого жилого фонда должны прийти новые типы криптоклиматических жилых комплексов наиболее полно учитывающих все разнообразие местных природно-климатических условий.

Второй фактор актуальности исследования, заключается в пригодности территорий Арктики и Антарктиды для качественного расширения планетарной ойкумены. На сегодняшний день полярные регионы располагают обширными и пустующими территориями, пригодными для расположения крупных городских агломераций, способных в условиях дальнейшего роста населения земли стать более разумной альтернативой концепциям подводных и инопланетных поселений.

Таким образом в ближайшие десятилетия процесс распространения человеческого ареала обитания в пределы циркумполярных регионов будет постоянно возрастать. При этом процесс будет сопровождаться интенсивным развитием старых и строительством новых поселений, крупных портов, пунктов погранично-сторожевой службы и т.д. В данном случае именно криптоклиматический жилой комплекс станет основополагающей единицей проектирования жилой среды, которая сумеет систематизировать городскую инфраструктуру, повысить эффективность использования территории на сложном рельефе местности, и создать четкую структуру визуальных ориентиров и связей.

Актуальность заявленной темы также связана с высокой степенью функциональной автономности криптоклиматических жилых комплексов-поселений. Это качество особенно актуально для большей части полярных территорий, лишенных из-за экстремальных природных условий развитых транспортных связей. В свою очередь единая и компактная объемно-планировочная структура подобных жилых образований обладает высокой энергоэффективностью что существенно снижает ее зависимость от центральных энергосетей. Данное утверждение подтверждается успешным опытом эксплуатации бельгийской антарктической станции «Princess Elizabeth», на протяжении всего года не зависящей от поставок энергоресурсов. В свою очередь вопрос реализации продовольственной автономности отдаленных и труднодоступных населенных пунктов может быть эффективно решен разработкой жилых комплексов-поселений имеющих в своей структуре вертикальные агропромышленные фермы, способные стать органическим дополнением архитектурного образа современной криптоклиматической жилой среды.

Благодаря своей структуре жилые комплексы-поселения обладают возможность реализации жилой среды с искусственным микроклиматом, значительно повышая таким образом психологический комфорт населения проживающего в тяжелейших климатических условиях. Вместе с тем подобные самодостаточные жилые образования, могут значительно компенсировать стремление населения к контактам с природным окружением, сокращая тем самым разрушительное антропогенное воздействие на хрупкую экосистему полярных регионов, стимулируя в ней естественные процессы самовосстановления.

Одновременно со всем вышеизложенным, современный отечественный и зарубежный опыт проектирования и строительства жилых комплексов-поселений в условиях Арктики и Антарктиды свидетельствует о отсутствии полностью сформированных научных представлений о многоплановой архитектурно-планировочной структуре сооружений данного типа. В достаточной мере не изучены особенности организации развитой системы культурно-бытового обслуживания, отвечающего требованиям настоящего времени, не исследованы факторы их формирования и способы гибкой адаптации к динамично изменяющейся демографической структуре, особенно на первых этапах промышленного освоения. Одновременно с этим необходимы новые исследования направленные на поиск и совершенствование прогрессивных архитектурно-пространственных и инженерно-технических приемов климатической защиты жилой среды комплексов-поселений, с применением современных технологий и строительных материалов. В этом и заключается актуальность данной работы.

Гипотеза

В рамках исследования было сформулировано несколько гипотез:

1. На сегодняшний день многофункциональные жилые комплексы являются наиболее эффективной формой организации жилой среды для большей части полярных территорий как с функциональной, так и эстетической точек зрения.

2. Многофункциональные жилые комплексы в ближайшей перспективе должны стать основной планировочной единицей градостроительного проектирования на территориях циркумполярных регионов.

3. Мобильные жилые комплексы, состоящие из инвентарных зданий-модулей, обладают огромным практическим потенциалом для большинства направлений современного процесса промышленного освоения полярных регионов.

4. Криптоклиматические жилые комплексы-поселения с изолированным микроклиматом, защищенным широкопролетными, светопрозрачными купольными перекрытиями, способны предоставить наиболее комфортные условия пребывания для широких слоев населения, в экстремальных природно-климатических условиях полярных регионов.

5. Современные проекты криптоклиматических жилых комплексов-поселений предназначенных для наиболее труднодоступных и отдаленных территорий циркумполярных регионов, должны проектироваться в качестве единой криптоклиматической среды, с замкнутым циклом жизнеобеспечения, обладающей на окончательном этапе своего развития абсолютной энергетической и продовольственной автономностью.

6. На всех этапах своего формирования, функционирования и развития, архитектурная среда жилых комплексов должна отвечать требованиям абсолютной безопасности для хрупкой экосистемы полярных регионов.

Границы исследования

Исследование ограниченно вопросами формирования архитектурной среды в условиях полярных регионов. Хронологические рамки исследования теоретического и практического опыта реализации жилища для полярных регионов охватывают 20-21 века. Анализируются архитектурно-планировочные, социально-функциональные и технологические вопросы формирования жилых комплексов с общественным обслуживанием для полярных регионов. Исследование распространяется преимущественно на территории Крайнего Севера и Антарктиды. Эргономика и внутренняя организация жилых комплексов из инвентарных зданий детально не рассматривалась, так как уже имеется множество исследований посвященных этой тематике (работы Н.А.Сапрыкиной, С.М. Вережникова, К.К. Карташевой и других).

Состояние темы исследования

Базовыми трудами для изучения объемно-пространственной и функционально-планировочной организации северного жилища являются исследования Барща М.О., Карташовой К.К., Римской-Корсаковой Т.В., Лисициан М.В., А. Сахарова А.Н., Сапрыкиной Н.А., Танкаяна В.Г., Шипкова А.И., Лазарева В. , Оль Г.А, Позднякова П.П., Яковлева А.В., Зимина Л., Чагина Д. Основополагающие принципы организации жилых комплексов с обслуживанием были представлены в работах Тургенева М.В., Рудакова С.П., Красильникова К.Н, Антонова О.И.

Широкие научные разработки в области северного жилища проводились в ряде научно-исследовательских и проектных организаций СССР: ЦНИИЭП жилища, ЛенЗНИИЭП, СибЗНИИЭП, КРАСНОЯРСКНИИПРОЕКТ, Дальстройпроект, Северо-Восточное отделение АН СССР.

Вопросам формирования и развития жилых комплексов в условиях современной городской среды были посвящены работы Генкиной И.С., Афанасьевой Т.В., Репина Ю.Г., Канаевой И.Н., Бархина М.Г. Мобильное жилище подробно изучено в трудах Вережникова С.М., Гайдучени А., Гребнева В., Колейчука В., Сапрыкиной Н.

Концепция жилой среды с изолированным микроклиматом для полярных регионов рассматривалась в работах Агапова Н. и Гребнева В.Н. Особый интерес заслуживают диссертация Кузьминой К.Н. «Малоэтажное жилище для малых поселений Западной Сибири».

Влияние средовых факторов на проектирование жилых территорий и зданий изучены в трудах Бродач М.М., Владимировой В.В., Губернского Ю.Д., Лицкевич В.К., Нефедова В.А., Тетиора Ю., Филина В.А., Шилкина Н.В., Щепеткова Н.И., Яковлева А.В. и других. Архитектурные приемы застройки, отвечающих климатическим требованиям полярных регионов рассматривались в работах Ахмедова Е.А, Позднякова П.П.

Учётом социальных факторов при проектировании жилища и разработкой социально-функциональной модели многофункциональных жилых комплексов занимались Баранов А.В., Карташова К.К., Кияненко К.В., Кудрявцев А.П., Меренков А.В., Платонов Г.Д. Вопросы социально-пространственной и демографической структуры жилища подробно изучались в работах: Яргиной З.Н., Садовского С.А., Кулинич И.Ю. Социально-пространственным экспериментальным проектированием занимался Градов Г.А.

Вопросы градостроительного формирования в условиях крайнего Севера, а также градостроительные аспекты организации жилой среды рассматривались в трудах Блинкова В.П., Буга П.Г., Гутнова А.Э., Бархина М.Г., Бочарова Ю.П., Гольдзамт Э.А., Гутнова А.Э., Иконникова А.В., Мержанова Б.М., Лежавы И.Г.

Одновременно с этим, в связи с необходимостью защиты хрупкой экосистемы полярных регионов большое значение приобретает обеспечение энергетической автономности архитектурной среды за счет интеграции в её структуру безотходных систем альтернативной энергетики. Этот вопрос был подробно рассмотрен в трудах Микельсона В., Тарнижевского Б., Стребкова Д., Сахарова С.А., Тетиора А., Владимирова В., Широкова Е. Большой интерес заслуживает опыт строительства и эксплуатации антарктической станции Princess Elizabeth наиболее полно изложенный на официальном сайте http://www.antarcticstation.org.

Вместе с тем, на сегодняшний день все более остро встает вопрос снабжения продовольствием жилых комплексов, расположенных в наиболее труднодоступных районах полярных регионов. В этой связи большой интерес представляют работы профессора Колумбийского университета Депомье Д., посвященные концепции вертикальных агропромышленных комплексов, приспособленных для использования в экстремальных климатических условиях полярных регионов.

Цель исследования

Заключается в разработке рекомендаций по совершенствованию функционально-пространственной и объемно-планировочной организации стационарных и мобильных жилых комплексов для условий Крайнего Севера и Антарктиды, которые позволят с полным научным обоснованием формулировать актуальные подходы к проектированию этих сооружений в соответствии с современными условиями освоения полярных регионов.

Задачи исследования

Для достижения назначенной цели, в процессе исследования должны быть решены следующие задачи:

- Выявить геополитические и социально-экономические предпосылки увеличения темпов урбанизации полярных регионов, и формирования новых городских агломераций.

- Изучить исторические прецеденты, формирования криптоклиматических жилых комплексов.

- Выявить и изучить природно-климатические, социально-демографические факторы, оказывающие первостепенное влияние на формирование жилых комплексов в условиях полярных регионов.

- Изучить особенности формирования системы общественного обслуживания жилых комплексов соответствующих современным требованиям городского населения полярных регионов.

- Выявить наиболее эффективные методы повышения архитектурно-художественной выразительности жилой застройки в суровых климатических условиях полярных регионов.

- Выявить оптимальные функционально-планировочные и объемно-пространственные решения современных жилых комплексов для экстремальных условий полярных регионов.

- Исследовать особенности функционально-планировочной организации жилых ячеек различных типов предназначенных для Севера.

- Изучить преимущества и недостатки концепции криптоклиматических жилых комплексов с изолированным микроклиматом.

- Проанализировать зарубежный опыт проектирования, строительства и эксплуатации полярного жилья

- Разработать принципы формирования современных жилых комплексов в экстремальных климатических условиях полярных регионов.

- Провести экспериментальное проектирование, разработав модель автономного жилого комплекса-поселения для условий прибрежных и внутриконтинентальных районов Антарктиды.

- Разработать стратегию развития новых городских агломераций на неосвоенных территориях Арктики и Антарктиды.

Объект исследования

Реализованные и концептуальные проекты жилых комплексов для условий полярных регионов. Исследования отечественных научных организаций специализирующихся на изучении архитектурных приемов формирования жилой среды для освоения полярных регионов, населенные пункты, архитектурные объекты, новые строительные материалы, предназначенные для использования в условиях полярных регионов, экологичные технологии обеспечения продовольственной и энергетической автономности изолированных жилых образований.

Предмет исследования

Влияние природно-климатических, социально-демографических, экономических и технологических факторов на формирование функционально-планировочной и объемно-пространственной организации жилых комплексов для полярных регионов.

Методы исследования

Исследование проведено на основе комплексных методов: анализа и синтеза, синергетического, статистического, сравнительного методов, системной методологии. В том числе проводились методы:

1. Анализ литературных источников и интернет-ресурсов, материалов исследований отечественных и зарубежных научно-исследовательских и зарубежных организаций, демографической статистики и данных социологических опросов.

2. Экспериментальное моделирование жилого комплекса-поселения для условий Антарктиды с предварительным графоаналитическим анализом местных условий.

3. Сопоставление типов.

4. Авторская интерпретация технических материалов.

5. Изучение материалов международных конкурсов. «Arctic Perspective», конкурс исследовательской станции Halley VI на шельфовом леднике Брандта в Антарктиде.

6.Изучение материалов патентного опыта

7.Теоретической и методологической основой послужили работы отечественных архитекторов и методологов: Позднякова П.П., Римской-Корсаковой Т.В., Сапрыкиной Н.А., Сахарова А.Н., Танкаян В.Г. Использованы материалы авторефератов диссертаций Сапрыкиной Н.А, Погонина А.О.

Предмет защиты

1) Принципы формирования объемно-планировочной структуры стационарных и инвентарных криптоклиматических жилых комплексов.

2) Функционально-пространственная организация жилой ячейки для полярных регионов.

3) Рекомендации по функционально-планировочной и объемно-пространственной организации системы общественного обслуживания полярных жилых комплексов.

4) Экспериментальная модель организации жилого комплекса-поселения с развитой системой обслуживания для экстремальных климатических условий полярных регионов.

5) Принципы формирования архитектурной среды жилых комплексов для полярных регионов.

Научная новизна работы

1.Выявлены современные требования к объемно-пространственной и функционально-планировочной организации современных жилых комплексов для полярных регионов и их системы обслуживания.

2.Сформулированы и предложены принципы формирования архитектурной среды современных жилых комплексов в экстремальных климатических условиях полярных регионов.

3.Разработаны универсальные модули, предназначенные для формирования жилых комплексов с гибкой объемно-планировочной структурой для использования в наиболее суровых природно-климатических условиях полярных регионов.

Практическое значение работы

Заключается в возможности использования результатов исследования в современной практике проектирования и строительства автономных жилых комплексов-поселений с развитой системой обслуживания в экстремальных климатических условиях полярных регионов, формировании жилой среды с изолированным микроклиматом, разработке индивидуальных инвентарных и капитальных жилых домов, поселений временного и постоянного проживания, предназначенных для удаленных и труднодоступных территорий Арктики и Антарктиды.

На защиту выносится

1. Классификация архитектурных приемов защиты жилой среды от экстремальных природно-климатических условий полярных регионов.

2. Модели унифицированных инвентарных модулей для организации криптоклиматических жилых комплексов в наиболее труднодоступных районах.

3. Модель многофункционального криптоклиматического жилого комплекса Прогресс-II с высоко адаптивной, модульной структурой, рассчитанной на функционирование в наиболее экстремальных климатических условиях полярных регионов, при условии полной энергетической и продовольственной автономности.

4. Общая концепция развития городской агломерации в Анатрктическом районе земли Эндербии, имеющей в качестве основной планировочной единицы своего развития модель прибрежного комплекса Прогресс-II.

Апробация и внедрение результатов работы

Тезисы в сборниках научных трудов

1. Жилые комплексы с изолированным микроклиматом //сборник тезисов 65 всероссийской научной конференции, / Изд-во КГАСУ /-Казань., 2013г.

2.Прогрессивные традиции в национальном жилище коренных народов Севера .Сборник тезисов Международной студенческой конференции по сохранению исторического наследия, \ Изд-во КГАСУ Казань., 2013г.

3.Методы повышения архитектурно-художественного содержания жилой застройки циркумполярных регионов.

4.Мобильный трансформируемый модуль для условий полярных регионов.// VI казанская биеннале и VII международный конкурс архитектурного рисунка. Сборник. Дизайн ревю, 2014.

5.Романцов Р.В Архитектурно-художественные традиции коренных народов Севера в современном полярном зодчестве. // Международная научно-практическая конференция “Национально-региональные векторы современной архитектуры” . Казань Изд. КГАСУ, 2014

Публичные представления результатов исследования

Разработка лекции “Современные архитектурные приемы защиты жилой среды от экстремальных природно-климатических условий циркумполярных регионов” и выступление перед студентами III курса КГАСУ, 20 марта 2014г., г.Казань.

Структура диссертации

Диссертация состоит из 1 тома, который включает - введение, три главы, заключение, общим объемом 130 страниц и список использованных источников, состоящего из 104 наименований. Графическая часть представлена 10 планшетами, содержащих авторские графические модели, схемы, рисунки.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ[]

Глава I. Особенности формирования жилых комплексов для полярных регионов.

В первом разделе рассмотрены особенности природно-климатических условий и строительно-климатического районирования территорий Арктики и Антарктиды.

Обозначены географические рамки исследуемых регионов. Климатические условия, как на обширных территориях Крайнего Севера, так и Антарктиды весьма не однородны. В принятую в работе территорию Крайнего Севера входят следующие климатические районы: частично - IA, IB, IД, IIA, полностью - IБ, IГ.

Согласно степени суровости климатических условий, перечисленные подрайоны подразделяются на две группы: 1) Подрайоны с преимущественно суровой и холодной погодой - IA, IБ, IГ. 2) Подрайоны с преимущественно холодной и прохладной погодой - IВ, IД, IIA.

В свою очередь общая схема климатического районирования Антарктиды подразделяется следующим образом.

I. Антарктический пояс (А. Восточная Антарктида, 1. Центральная Антарктида, 2. Зона склона, 3. Зона побережья; Б. Западная Антарктида, Антарктическая Провинция

II. Субантарктический пояс (Западный берег Антарктического полуострова).

Экстремальные климатические условия, определяющие структуру архитектурной среды полярных регионов включают в себя следующие факторы: 1) Низкие температуры; 2) Высокие скорости ветра; 3) Снежные заносы; 4) Низкая солнечная радиация.

Использование подобного рода данных предоставит возможность использовать научно-обоснованную методику определения климатических требований к архитектурной среде полярных жилых комплексов, их рациональной объемно-планировочной структуре и инженерному оборудованию.

Во втором разделе главы проанализирована специфика социально-демографической структуры городского населения полярных регионов.

К её характеристикам относится небольшая численность и разрозненность, большой удельный процент мужчин наиболее трудоспособных возрастов, в свою очередь семейная структура неравномерна и представлена в основном одиночками, при этом большие семьи редки. Установлено, что главной отличительной особенностью демографической структуры полярных поселений, особенно на первых этапах освоения, является её высокая изменчивость. Это вызывает необходимость предусматривать в структуре жилых комплексов возможность ее динамичной планировочной адаптации под постоянные изменения социально-демографической структуры.

В третьем разделе главы были рассмотрены особенности организации системы общественного обслуживания полярных жилых комплексов. Установлено, что в связи с суровостью климатических условий главным требованием к организации системы общественного обслуживания в полярных жилых комплексах является их максимальное приближение к потребителю. Одновременно с этим система культурно-бытового обслуживания должна определяться двухступенчатой схемой, согласно которой система повседневного обслуживания располагается в жилом комплексе, а основное обслуживание концентрируется в центре поселения. Также можно отметить повышенную потребность населения полярных регионов в учреждениях спортивно-оздоровительного характера, что требует включения в структуру жилых комплексов крытых спортзалов и бассейнов. Наряду с этим угнетающее воздействие природно-климатических условий полярных регионов на психофизическое состояние человека требует устройства развитого сегмента развитого доклинического обслуживания населения.

В четвертом разделе были выявлены и рассмотрены основные требования к формированию эстетико-художественного содержания архитектурной среды полярных жилых комплексов. Было установлено, что отечественный опыт развития преимущественно типового проектирования и строительства на Севере содержит ряд серьезных архитектурно-художественных недостатков, к которым в первую очередь следует отнести неуравновешенность, монотонность, единообразие и низкий эстетический уровень архитек¬туры большей части жилой застройки.

Особенно большое значение в художественном оформлении жилых комплексов является применение цвета. При этом приветствуется использование в окраске фасадов ярких теплых цветов, в контрастном сочетании с темными вставками и систематизированных в композиции. Данное решение подчеркивает силуэт зданий, и способствует пространственной ориентации населения в жилой застройке в длительный период плохой видимости. Вместе с тем в оформлении интерьера полярного жилища предпочтительно использовать мягкие сдержанные цвета, что способствует визуальному увеличению пространства.

Также было установлено, что в процессе формирования архитектурно-художественной композиции полярных поселений полифункциональный жилой комплекс должен стать основной планировочной единицей градостроительного проектирования. Использование подобных единиц в систематизации градостроительной структуры позволит придать ей значительно более четкую планировочную организацию, чем у населенных мест умеренных климатических широт. При этом архитектурный силуэт подобной застройки сумеет стать ясным визуальным ориентиром.

Глава II. Опыт проектирования и строительства жилых комплексов в экстремальных климатических условиях полярных регионов.

В первом разделе главы представлена теоретическая основа достижения архитектурными средствами комфортной жилой среды полярных комплексов, защищенной от экстремальных климатических условий Арктики и Антарктиды.

В разделе рассмотрены наиболее эффективные архитектурные приемы повышения качества инсоляции жилых комплексов и их защиты от воздействия высоких скоростей ветра, низких температур и снегозаносов. Определена возможность использования зеленых насаждений для существенного смягчения микроклимата на территории жилой застройки полярных комплексов. Установлено, что для предотвращения сильных снегозаносов жилой застройки большинство сооружений желательно устанавливать на опоры для осуществления возможности беспрепятственного прохода метеленесущих потоков под зданием, что в особенности касается прибрежных районов Антарктиды.

Во втором разделе рассмотрены особенности объемно-планировочной и функционально-пространственной организации криптоклиматических жилых комплексов. Изучен состав помещений общественного обслуживания и их расположение в структуре жилого комплекса. Выявлены преимущества расположения помещений общественного обслуживания в отдельном павильоне, имеющем модульную, высоко адаптивную планировочную структуру. Выявлена необходимость расположения в объемно-планировочной структуре жилых комплексов сегментов зимнего сада, компенсирующих скудное природное окружение. Намечены пути дальнейшего совершенствования системы общественного обслуживания жилых комплексов в соответствии современным социально-экономическим условиям полярных регионов.

В третьем разделе проанализированы современные требования к объемно-пространственному и функционально-планировочному решению современных жилых ячеек для полярных регионов. Обозначена специфика организации жилой ячейки мобильного здания. В результате анализа источников, посвященных современным проблемам жилищного фонда городов Крайнего Севера, выявлен недостаток жилой площади выделяемой для хранения продуктов. Также обозначена необходимость внесения в планировочную структуру современных жилых ячеек для Севера специализированных помещений для ремонта и складирования крупногабаритной одежды и инвентаря, прежде всего для населения занятого в сельском хозяйстве. Жилая ячейка должна располагать гибкой планировочной структурой, способной адаптироваться к изменениям в составе семьи и возрастающим требованиям к жилищу. Такая гибкость может быть достигнута применением трансформирующихся перегородок.

В четвертом разделе подвергнута анализу концепция жилых комплексов с изолированным климатом для условий полярных регионов. Обозначена возможность использования низкопотенциальных энергетических источников, таких как проточная вода рек и озер, широко распространенных на территориях полярных регионов. Выявлены наиболее эффективные конструкции большепролетных светопрозрачных перекрытий для жилых комплексов в условиях полярных регионов - небольшие геодезичские купола диаметром до 150м и многопоясные тросовые системы. Обозначены преимущества и недостатки данного рода архитектурных решений. Установлено, что реализация концепции строительства жилых комплексов с большепролетными защитными перекрытиями полностью закрытого типа оправдана лишь в наиболее экстремальных климатических условиях Арктики и Антарктиды. В свою очередь для большинства районов полярных регионов рациональным представляется возведение жилых комплексов с изолированным климатом открыто-закрытого типа.

Глава III. Модель жилого комплекса-поселения «Прогресс-II».

3.1. Концептуальная модель жилого комплекса-поселения «Прогресс-II».

В разделе описаны основные этапы развития поселения. Представлен генеральный план станции, описаны основные принципы организации её архитектурной среды, отвечающей климатическим требованиям внутриконтинентальных и прибрежных районов Антарктиды. Описаны варианты реорганизации станции в зависимости от изменения её социально-демографической структуры и функционального предназначения.

3.2. Теоретическая модель организации архитектурной среды жилого комплекса-поселения «Прогресс-II».

В разделе произведен выбор места экспериментального проектирования посредством детального картографического анализа территории Антарктиды, включающей изучение её административного деления, содержания минеральных и биологических ресурсов, запасов пресной воды и местонахождения российских станций. В результате было установлено, что территория земли Марк Робертсона, в особенности район Гор Принца Чарльза, представляется наиболее привлекательным для освоения. Согласно проведенному исследованию отечественного и зарубежного опыта проектирования, строительства и эксплуатации жилой среды в условиях полярных регионов были выделены основополагающие принципы формирования полярных современных жилых комплексов. Описана система транспортной инфраструктуру Антарктиды, связывающая прибрежные и внутриконтинентальные станции по всей Антарктиде в единую систему. Основными средствами пассажирских и грузовых перевозок в данной системе выступает струнный транспорт, вакуумные поезда и дискообразные дирижабли.

3.3. Проектная модель жилого комплекса «Прогресс-II».

Представлен план жилого комплекса с экспликацией. Представлена объемно-пространственная и функционально-планировочная структура основных планировочных элементов жилого комплекса - типового мобильного модуля с кристаллической формой плана, трансформируемого мобильного модуля, модуль общественных функций с изолированной средой обитания и их функционального зонирования.

В разделе проведен картографический анализ континентальной Антарктиды, в результате которого была выявлена оптимальная локация для проведения экспериментального проектирования - гора мыса Принца Чарльза поблизости от законсервированной станции Прогресс, для расположения станции «Прогресс-II» .

Формирование архитектурной среды полярных жилых комплексов должно соответствовать 18 основным принципам, четыре первостепенных из них - принцип мобильности, компактности, энергетической автономности, модульности. Реализация транспортной инфраструктуры объединяющей станции данного типа расположенных в различных точках Антарктиды должна основываться на использовании струнного транспорта Юницкого, вакуумного поезда и линзовидных дирижаблей.

Многофункциональный жилой комплекс «Прогресс-II» рассчитан на круглогодичное функционирование в течение 50 лет, предоставляет комфортные условия для жизни и работы 500 человек. Система общественного обслуживания должна содержать развитые сегменты образовательных учреждений. Развитие жилого комплекса-поселения «Прогресс-II» должно проходить в 8 этапов, начиная от формирования городка строителей из мобильных типовых модулей до транспортировки и установки воронкообразных жилых корпусов с изолированным климатом. Жилой комплекс-поселение «Прогресс-II» имеет гибкую модульную структуру, способную изменять свое содержание в зависимости от изменения функций.

Выводы по главам:

Глава I. Особенности формирования жилых комплексов для полярных регионов.

1. Климат Антарктиды и Арктики характеризуется низкими температурами наружного воздуха, высокими скоростями ветра, низким суммарным солнечным излучением и сильными снежными заносами, способными нанести серьезный ущерб жилой застройке. Все это выдвигает необходимость применения специальных архитектурных приемов защиты жилых комплексов от сложных воздействий климата, главным образом сильного ветра и снежных заносов.

2. Социально-демографическая структура полярных регионов характеризуется высокой динамикой изменения своего состава, поэтому полярные жилые комплексы должны обладать гибкой планировочной структурой. Семейная структура населения на первых этапах развития поселения очень неравномерна и отличается большим количеством одиночек и малых семей, отличающихся ограниченным ведением домашнего хозяйства и повышенной мобильностью.

3. Система общественного обслуживания жилых комплексов должна быть более развита, чем в средних широтах и максимально приближена к потребителю. В относительно развитых населенных пунктах жилые комплексы должны располагать только повседневным общественным обслуживанием, основное обслуживание должно быть сосредоточено в общественном центре населенного пункта.

4. Для создания выразительного силуэта жилой застройки полярных населенных пунктов, многофункциональный жилой комплекс должен стать основной планировочной единицей современного полярного градостроительного проектирования. В связи с плохой видимостью, объемно-планировочное цветовое и фактурное решение застройки жилых комплексов должно решаться на принципах контраста. Необходимо добиваться особенно контрастного сочетания цвета формы и фактуры.

Глава II. Опыт проектирования и строительства жилых комплексов в экстремальных климатических условиях полярных регионов.

1. Стационарные и мобильные жилые комплексы должны располагать повышенными габаритами и компактной объемно-планировочной структурой, способствующей существенному снижению энергопотерь. Для предотвращения серьезных снежных заносов жилую застройку необходимо располагать поперек господствующего направления ветров, установив большинство зданий на опоры. Для улучшения микроклимата жилой застройки большое значение будет иметь формирование ветрозащитного фронта посредством домов специальной конструкции и высокоствольных зеленых насаждений.

2. Жилые комплексы должны иметь повышенную протяженность, ширину корпуса и этажность. Помещения общественного обслуживания многофункционального жилого комплекса желательно располагать в отдельном модуле, имеющем высокоадаптивную модульную структуру. Жилой комплекс должен располагать большим количеством зимних садов, которые должны стать центром композиционного восприятия многих помещений общественного обслуживания.

3. Главная особенность планировочной организации жилой ячейки полярных комплексов состоит в необходимости расположения специальных помещений для сушки, хранения и ремонта крупногабаритной зимней одежды обуви, промыслового инвентаря, а также дополнительной площади кладовых для хранения запасов продуктов на зимний период. Вместе с тем жилая ячейка должна располагать более гибкой планировочной схемой, осуществляемой за счет трансформирующихся перегородок.

4. Жилые комплексы с изолированным климатом полностью закрытого типа эффективны для полярных регионов с особенно суровыми климатическими показателями. Для большинства районов оптимально использование жилых комплексов открыто-закрытого типа. Наиболее эффективными видами большепролетных светопрозрачных перекрытий для данного рода сооружений в условиях полярных регионов, являются торсовые перекрытия и геодезические купола.

Станция состоит из трех основных планировочных элементов:

1. Мобильный типовой модуль с кристаллической формой плана. Основной автономный модуль - унифицированный модуль формирующий структуру автономных поселений на первых этапах его развития. Основной шестигранный объем корпуса типового модуля раскрывает широкие возможности вариаций блокировки сооружений между собой. Позволяет создавать единую монолитную структуру, реализуя все коммуникационные связи между функциональными сегментами внутри замкнутого объема. Блокировка шестигранных модулей позволит существенно увеличивать площадь помещений стыковкой с функционально-сходными секциями других модулей.

2. Мобильный трансформируемый модуль. В собранном состоянии конструкция представляет собой обтекаемую капсулу, выполненную из легких сплавов и армированного пластика, и способна транспортироваться на большие расстояния легким транспортом. Внутри капсулы находятся в сложенном виде все несущие и ограждающие конструкции модуля, а также системы обеспечения его автономного функционирования. После доставки на выбранное место пневмокаркасные конструкции внутри капсулы разворачиваются, а часть её корпуса служит жесткой опорной платформой здания. Данный модуль станет основным планировочным элементом жилого комплекса-поселения на первых и поздних этапах своего развития.

3. Жилой комплекс воронкообразной структуры с изолированной средой обитания. Является основополагающей единицей городского планирования на окончательных этапах тиражирования и развития агломерации автономных поселений на побережье Антарктиды. Главным недостаткам является большая масса собранного сооружения, не позволяющая его транспортировку в полностью собранном виде по внутриконтинентальной поверхности ледяного щита. Реализация изолированного жилого климата осуществляется посредством широкопролетных светопрозрачных пневматических куполов. Пневматический купол обладает качествами легкости, высокой теплоизоляции, не допускающей образования гигроскопичности на его вершине. В случае необходимости воронкообразные комплексы имеют возможность блокирования посредством установки дополнительных уровней агропромышленных комплексов повышающих его автономность в полностью самодостаточную автономную структуру, не зависящую от поставок энергоресурсов и продовольствия.

На окончательном этапе формирования развитой инфраструктуры прибрежной станции на основе многофункционального комплекса, в её систему будут включены воронкообразные корпусы с изолированным микроклиматом жилой среды, защищенной от отрицательных климатических воздействий светопрозрачным куполом. Данные модули будут предназначены преимущественно для расположения помещений озелененной рекреации и расположения семей с детьми.

Заключение

1. В результате исследования классифицированы и изучены факторы, оказывающие влияние на формирование жилых комплексов в экстремальных климатических условиях:

- природно-климатические, оказывающие решающее воздействие на формирование объемно-пространственной организации жилых комплексов, средств её художественной выразительности, а также гигиенических норм проектирования жилых ячеек;

- экологические, вызывающие необходимость соответствия архитектурной среды повышенным требованиям безопасности для хрупкой экосистемы полярных регионов, достигающихся преимущественно использованием источников безотходной энергетики;

- социально-демографические, определяющие функционально-пространственную организацию жилых комплексов для различных демографических условий заселения, а также планировочную структуру сегментов культурно-бытового обслуживания.

- технико-экономические, которые предопределяют методы оптимизации строительных работ по возведению жилых комплексов в суровых климатических условиях, а также их последующую эксплуатацию.

2. Выделены наиболее оптимальные географические координаты континентальной Антарктиды для формирования и развития агломерации автономных поселений.

3. Разработана концепция защитной пневматической оболочки, предохраняющей здания и сооружения любой конфигурации от комплекса негативных природно-климатических воздействий полярных регионов. Использование в изготовлении данной оболочки системы Texlon Solar позволит ей стать эффективным источником экологически чистой энергии.

Изучение концепции поселений под куполом для северных городов установило, что в ближайшей перспективе на большей части полярных регионов наиболее целесообразным будет возведение жилых комплексов с изолированным климатом исключительно закрыто-открытого типа, с использованием в качестве защитных светопрозрачных оболочек компактных геодезических куполов или тросовых перекрытий.

4. Были разработаны и использованы в экспериментальном проектировании следующие принципы формирования современных автономных жилых комплексов в наиболее экстремальных климатических условиях полярных регионов (сравни с Комплексное проектирование автономных планетных поселений и Критерии приемки решений по базовым аспектам ИноКонт ):

1.Принцип энергетической автономности; 2.Продовольственной автономности; 3.Экологической безвредности; 4.Трансформативности; 5.Мобильности; 6.Модульности; 7.Аэродинамической формы зданий; 8.Нелинейного формообразования; 9.Защитной мембраны из ETFE; 10.Планировочного элемента изолированной жилой среды; 11.Высокой индустриальной готовности и технологичности; 12.Легкости строительных конструкций; 13.Интеграции высокоавтоматизированных систем; 14. Интеграции гидравлических опор; 15.Принцип герметичности; 16.Компактности; 17.Быстрой скорости развертывания и сборки; 18.Пространственной жесткости и герметичности конструкции; 19.Долговечности; 20.Адаптивности; 21.Параметризма.

5.Установлено, что наиболее результативным с точки зрения энергетической автономности жилых комплексов в условиях полярных регионов является совмещение активных и пассивных систем в сочетании с более энергоэффективными дегитальными и монолитными объемно-планировочными решениями организации всей архитектурной среды.

6. Значительное повышение экономической рентабельности наиболее отдаленных труднодоступных поселений может быть достигнуто введением в их планировочную структуру вертикальных ферм модульной структуры, способных в суровых климатических условиях Севера круглый год производить для населения широкий ассортимент мясных и растительных продуктов первой свежести.

Основной результат экспериментального проектирования заключается в разработке планировочного элемента организации жилой среды - универсального мобильного модуля с кристаллической формой плана. Модуль данного типа соответствует всем изложенным принципам формирования современной архитектурной среды в Арктике и Антарктиде, обладает должными эстетико-художественными характеристиками и может эффективно применяться в наиболее экстремальных условиях полярных регионов, в том числе в условиях высокогорья, задействуя систему гидравлических опор. Шестиугольная компоновка плана модуля предоставляет возможность различных вариантов ее блокировки в зависимости от условий рельефа, и социальной структуры, предусматривает возможность организации монолитной структуры с внутренним озелененным двориком накрытым оболочкой. Вместе с тем типовой модуль универсален и может использоваться для всех функциональных процессов внутри станции.

В ходе краткосрочного проекта разработан трансформируемый модуль широкого применения. Применительно к условиям Казани и Татарстана, модуль может использоваться в качестве жилья для бездомных, и в качестве мобильного общежития для строителей и ремонтных бригад. Трансформируемый модуль, благодаря применению в качестве ограждающих конструкций - пневматических мембран из ETFE, отличается легкостью, компактностью, малой стоимостью и высокими термоизоляционными характеристиками. Благодаря данным качествам модуль представляется оптимальным временным жильем для районов Крайнего Севера и Антарктиды.