Проектирование студенческих кампусов. Энергоэффективность и экологичность.

Значительная часть эксплуатируемых сегодня в нашей стране университетских комплексов построена во второй половине двадцатого века, поэтому большинство таких зданий имеет высокий уровень износа, как физического, так и морального. Для повышения их комфортности и энергоэффективности требуется проведение масштабных работ по перестройке и реновации.

Следует отметить, что большинство российских университетов и кампусов являются результатом типового проектирования, рассчитанного на значительно меньшее количество студентов, более примитивную научную и спортивную инфраструктуру. Это объясняет отсутствие стартап-площадок для молодых специалистов в большинстве университетов.

Разрозненность учебных и жилых корпусов, изначальные недостатки принятых архитектурно-планировочных решений, объясняют проблемы дальнейшего архитектурного развития кампусов.

Принципы создания современного кампуса

Современный кампус – это не только комплекс зданий, но и обучающие проекты, под которые изменяется учебное пространство. Поэтому обязательно наличие четкой программы развития, которая предусматривает преобразование архитектуры и пространственной структуры ландшафта. Эти идеи проявляются в планировке и функциональном зонировании, а также в архитектурном облике зданий и сооружений.

Современная система инженерного и транспортного обеспечения необходима для полноценного функционирования пространства кампуса. Это предполагает наличие быстрого транспортного доступа из центра города – общественным и частным транспортом (авто, трамвай, метро, ж/д транспорт).

Очевидна необходимость создания комфортной и доступной среды для деятельности. Основные направления реконструкции университетских городов с целью переформатирования их в полноценный кампус должны базироваться на принципах внедрения ресурсосберегающих технологий, обеспечения экологической безопасности.

Интеграция в природный ландшафт – «зеленый кампус». Ландшафт кампуса практически в обязательном порядке должен включать парковые территории, леса, водные пространства. Концепция «зеленого кампуса» использует здания, которые служат рекреационным целям и одновременно являются резервами для дальнейшего расширения.

Сертификация объектов экологического строительства

Растущая потребность в экологически чистых объектах: жилье, промышленных зданиях, офисах, – определяет необходимость в разработке специальных стандартов, с помощью которых возможно оценивать их экологическую эффективность. На сегодняшний день в мире существует более тридцати систем сертификации экологического строительства, учитывающих различные особенности каждой страны (социально-экономическое положение, климат и т. д.).

Наиболее известны и востребованы международные системы стандартизации BREEAM (Великобритания), LEED (США) и DGNB (Германия). В соответствии с данными стандартами для любого здания производят оценку по следующим критериям:

- качество водных ресурсов и воздушной среды,

- управление земельными ресурсами и экологический менеджмент,

Для учета специфических особенностей российского рынка недвижимости разработан Национальный стандарт ГОСТ Р 54694–2012 «Оценка соответствия. Экологические требования к объектам недвижимости», адаптированный к нормативной базе РФ (ГОСТы и СНиПы), а также критериям эко-стандартов BREEAM и LEED. Это даёт начало новой экологической архитектуре в России. Российским архитекторам предстоит совершить рывок в направлении инженерно-технической и научной составляющей в области энергоэффективности и энергосбережения, чтобы на равных конкурировать с зарубежными архитекторами.

Вопросы устойчивости архитектуры

На рубеже XX–XXI веков в архитектуре появилось такое понятие как «устойчивая архитектура», т. е. стремление проектировать здания, которые бы находились в равновесии с природой и человеком. Этот термин впервые прозвучал на Конгрессе ООН по устойчивому развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 году. Устойчивая архитектура опирается на приоритет экологического подхода к строительству и эксплуатации зданий. В ней используются экологически безопасные строительные материалы, энергосберегающие и ресурсосберегающие технологии, озеленение крыш и фасадов зданий, устройство зимних садов внутри зданий и др.

В нашей стране законодательными актами регулируется и поощряется строительство «зелёных» зданий. Это предлагает архитекторам начать поиск новых идей развития крупных образовательных и научных комплексов на стыке архитектуры и природы.

На сегодняшний день возникают новые инновационные технологические процессы, позволяющие найти решение для многих экологических проблем. Новейшие разработки в данной сфере применяются и при проектировании университетских кампусов. Современная устойчивая архитектура кампусов призвана «функционировать» согласно законам природы, являться составляющей экосистемы, не нарушая естественного баланса.

Самодостаточность кампуса

Самодостаточным университетским кампусом называется такой, в котором реализуются идеи природно-эквивалентной архитектуры: здания являются одной из составляющих природы и не загрязняют окружающую среду. Подобные кампусы, согласно принципу отношения к потреблению природных ресурсов, можно охарактеризовать как самодостаточные. Самодостаточная модель архитектуры кампусов соответствует представлению об университете как центре интеллектуальной активности и генераторе научных открытий в области современных экотехнологий. Основными тенденциями повышения энергосбережения считаются:

- внедрение принципиально новых типов конструкций зданий,

- использование эффективных теплоизоляционных материалов, использование энергии солнца, ветра, земли.

- использование тепла земли для отопления и охлаждения здания при помощи тепловых насосов,

- утилизация тепла вентиляционных выбросов,

- сады включенные в систему вентиляции зданий,

- энергоэффективные наружные ограждающие конструкции, например окон с повышенными теплозащитными и солнцезащитными характеристиками.

Поскольку заказчиком университетских кампусов являются ученые и студенты и они же проектируют данные объекты, то во многих новых университетских зданиях, построенных в разных странах мира, применены новейшие строительные технологии и современные приёмы проектирования.

Новый студенческий Кампус Repsol, расположенный в Мадриде (Испания), можно по праву назвать примером внедрения энергоэффективных технологий. Комплекс был построен в 2013 году на площади 123 тыс. м² (Архитектор проекта Рафаэль де Ла-Ос). Объект удостоен престижной награды в области зелёного строительства Green Building Council (USGBC). Получен сертификат LEED NC означающий, что здание спроектировано и построено в соответствие с самыми высокими требованиями энергоэффективности.

Расход воды на обслуживание сада минимизирован благодаря, во‑первых, подбору растений, идеально подходящих к мадридскому климату, а, во‑вторых, использованию для их орошения дождевой воды, собираемой в подземном резервуаре.

Для обслуживания кампуса используются солнечные панели и тепловые насосы (для производства горячей воды).

Комфортная температура внутри комнат комплекса поддерживается самыми современными системами климат-контроля, которые помимо этого контролируют и качество воздуха для дыхания.

Предложенный в Пекине (Китай) проект Кампуса Baidu от ZNA Architects поражает изобилием зелени. Проект нового здания, которое планируется построить, включает различные зелёные решения, такие как светодиодное освещение, солнечные панели, система сбора и использования дождевой воды, очистка сточных вод и многое другое. Конструкция кампуса была составлена таким образом, чтобы на главной улице располагалось сразу несколько мест, предназначенных для встреч, исследований, развлечений, отдыха и приёма пищи. Вся концепция разработки заключается в создании в ограниченном пространстве общественного центра, не потребляющего огромного количества энергии.

Здание площадью 170 тыс. м² будет выполнено в виде кольца, внутри которого будут размещены ботанический сад и «зелёные» зоны отдыха. Стеклянная крыша будет пропускать к его помещениям максимум солнечного света, тем самым сокращая затраты на освещение.

Озеленение университетских зданий как способ энергосбережения

В настоящее время можно выделить несколько направлений в озеленении университетских зданий: озеленение крыш (горизонтальные поверхности); озеленение фасадов (вертикальные поверхности); озеленение за счёт новых экологических материалов. Приведем несколько примеров.

Оригинальное здание негосударственного женского университета в Сеуле – «Комплекс Кампуса Ихва» (Ewha Campus Complex, ECC) спроектировал Доминик Перро в 2008 году.

Крышей кампуса стал сад, который летом защищает внутреннее пространство от жары, а зимой от холода. Для нормального функционирования отопительной системы предложен так называемый «термический лабиринт»: множество металлических батарей, которые вьются по потолку помещения, соединяясь с трубами, выходящими наружу. Таким образом обеспечивается циркуляция свежего воздуха внутри кампуса. Повышают экономию и практичное использование дождевой воды – для неё созданы специальные резервуары, откуда воду распространяют для функционирования санузлов.

Калифорнийская академия наук (California Academy of Sciences), созданная в 1853 году, полностью преобразилась в 2008 году. Проект старейшего музея естественной истории и научно-исследовательского центра на западе США был разработан итальянским архитектором Ренцо Пьяно. Здание соответствует самым высоким нормам и стандартам LEED. Его отличительной особенностью является «зелёная» крыша площадью более 10 тыс. м², позволяющая обойтись без кондиционирования помещений, и обладающая хорошими теплоизолирующими свойствами. Здание потребляет на 30–35 % меньше энергии, в отличие от аналогичных построек, в которых не используются современные энергоэффективные технологии. На зелёной крыше установлено около 62 тыс. фотогальванических элементов, которые вырабатывают почти 213 тыс. кВт ч экологически чистой энергии в год (около 5 % необходимой зданию энергии); а также являются дополнительным теплоизоляционным слоем.

Вопросы экологической безопасности

Применение при строительстве экологически чистых материалов и материалов с возможностью их повторного использования или экологически безопасной переработки стало нормой при строительстве новых зданий университетов. Одной из особенностей современной архитектуры стал знак «экологической безопасности». Среди критериев оценки «зелёных» университетов:

- рациональное использование водных ресурсов,

- наличие транспорта на территории кампуса – общественного, личных автомобилей и велосипедов,

- организация учебных курсов и научных исследований по экологической проблематике.

Опасность непродуманных решений

Однако сегодня, изучив опыт достаточного числа проектов, спроектированных и построенных под лозунгом «зеленая архитектура» или экологическая архитектура, можно предположить кризис данного направления. Часто цель быть в русле модного направления приводила к созданию формальных, экологически не продуманных примеров архитектурной мысли, например проект Anara Tower в Дубае (ОАЭ) с огромным не вращающимся ветряком, играющим чисто символическую, декоративную роль. Большинство проектов «зеленой архитектуры» оказались чрезмерно дорогими и не выдержали конкуренции с традиционными примерами, в результате чего не получили широкого распространения, особенно в период экономического кризиса.

Экологические требования в архитектурном проектировании и строительстве должны стать необходимой нормой, также как и энергосберегающие технологии, пожарная безопасность, удобство для маломобильных групп населения. Но примеры «зеленой архитектуры» останутся, скорее всего, лишь экспериментальными показательными примерами, и не будут иметь массового внедрения.

Сегодня наша страна нуждается в обновлении структуры высшего образования, которое привело бы к скачку в сфере новейших технологий и научных разработок. В 2003 году Россия, приняв условия Болонской конвенции, взяла курс на вхождение в состав единого европейского пространства высшего образования. Крупные российские университеты сейчас активно пытаются либо создавать на новом месте, либо принципиально реконструировать свои кампусы.

1. Михайлова С. Бродач М. М. Дождевые сады как элемент системы устойчивого развития города: http://zvt.abok.ru/upload/pdf_articles/369.pdf

2. Овчинникова Н.А. Экологическая реконструкция университетских кампусов / Н.А Овчинникова: https://student.eee-science.ru/wp-content/uploads/2017/10/Ovchinnikova_Statya.pdf

3. Павлова В. А., Голошубин В. С. Экологические технологии в проектировании современных университетских кампусов / В. А. Павлова, В. С. Голошубин: http://www.marhi.ru/AMIT/2017/1kvart17/PDF/28_AMIT_38_PAVLOVA_GOLOSHUBIN_PDF.pdf

4. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В., Энергоэффективное здание учебного центра: http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=1658

5. Табунщиков Ю. А. Мировой и отечественный опыт строительства энергоэффективных зданий / Ю. А. Табунщиков, Н. В. Шилкин : http://www.comhoz.ru ●