Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Предпосылки возникновения экологических нормативов в архитектуре и градостроительстве 11
1.1 Обзор природоохранного законодательства 11
1.1.1 От Древней Руси до Российской империи (XI - конец XIX вв.) 11
1.1.2 Зарубежные страны (XIII - XIX вв.) 22
1.2 Зарождение экологических приемов в архитектуре и градостроительстве европейских стран (XV - середина XIX вв.) 28
1.3 Становление науки экологии и ее разделение на специальные научные течения (середина XIX - конец XX вв.) 37
1.4 Анализ экологической ситуации в архитектурно-градостроительном проектировании Европы и России (середина XIX - середина XX вв.) 44
Выводы по главе 1 53
Глава 2. Формирование требований международных эконормативов в проектировании (середина XX —XXI вв.) 56
2.1 Становление терминов экоустойчивого проектирования 56
2.2 Эволюция экологического законодательства (середина XX - начало XXI вв.) 61
2.2.1 Развитие экологической политики в европейских странах и США 61
2.2.2 Возникновение экологических нормативов в России 68
2.3 Создание международных экостандартов в строительстве 77
2.3.1 Образование международных экологических стандартов ( BREEAM, LEED, DGNB) на рубеже XXI века 77
2.3.2 Формирование систем экологической сертификации объектов недвижимости в России 86
2.3.3 Сравнительный анализ международных стандартов в строительстве по основным разделам экологической оценки 92
2.4 Анализ критериев экостандартов и особенностей архитектурного формообразования экосертифицируемых общественных зданий 97
Выводы по главе 2 108
Глава 3. Принципы архитектурно-градостроительного проектирования в контексте экологических нормативов 111
3.1 Выявление принципов и соответствий экопоселений, экорайонов, экогородов международным экологическим стандартам 111
3.2 Модель системы и архитектурные экологические принципы проектирования общественных зданий 122
3.3 Методика архитектурной экологической реабилитации общественных зданий в Саратове 136
Выводы по главе 3 145
Заключение 147
Общие выводы по работе 149
Список литературы 151
- Зарождение экологических приемов в архитектуре и градостроительстве европейских стран (XV - середина XIX вв.)
- Становление терминов экоустойчивого проектирования
- Сравнительный анализ международных стандартов в строительстве по основным разделам экологической оценки
- Методика архитектурной экологической реабилитации общественных зданий в Саратове
Введение к работе
Актуальность исследования. Увеличение проблем, связанных с ухудшением состояния окружающей среды, способствовало постепенному формированию нормативной экологической базы. Возникновение и становление экоправа продолжалось достаточно длительное время, однако укрепилось экологическое законодательство в развитых странах с введением экологических нормативов в середине-конце XX века. Для подтверждения экологичности и энергоэффективности экоустойчивых объектов на рубеже XXI века принимаются экологические стандарты (ЭС) для зданий, ориентированные на национальное экологическое законодательство страны, где они разрабатываются.
В настоящий момент роль эконормативов очень велика, они регулируют многие аспекты экологичности, в том числе безопасное строительство и утилизацию зданий, снижение эксплуатационных издержек (энерго-, водопотребления), обращение с отходами, выбор материалов, уменьшение выбросов углекислого газа, сохранение природных ресурсов, при этом не учитывая экологические архитектурно-градостроительные принципы проектирования.
Технологическая направленность "зеленого" строительства в скором времени способна исключить экоустойчивые архитектурные решения, разработанные на протяжении многих столетий древними зодчими и архитекторами.
Международные экостандарты, нацеленные в большей степени на стимулирование бизнеса и внедрение "зеленых" технологий, оказывают существенное влияние на объемно-пространственные приемы, устанавливая ряд критериев, обязательных для исполнения. Учитывая быстрые темпы распространения ЭС в мировой строительной индустрии, в скором времени экосертификация будет обязательным требованием, в связи с чем возникает необходимость выявить степень влияния ЭС на проектирование. В России уже разработаны национальные стандарты экологичности в строительстве, однако нет системы для архитектурного экологического проектирования общественных зданий.
Интеграция экоприемов в структуру зданий требует особого подхода к архитектурному формообразованию. Для использования экоустойчивых решений архитекторам необходимы систематизация архитектурно-градостроительных принципов и модель системы экологического проектирования.
Актуальность темы связана с усовершенствованием и ориентацией российских ЭС, находящихся на стадии становления, в сторону архитектурно-строительной экологии, безопасной для природы, а не автоматизации систем, зависящих от дорожающих энергетических ресурсов.
Теоретическая база исследования: экологические закономерности при возведении зданий и городов выявлялись в трактатах Альберти Л.Б. "Десять книг о зодчестве" (XV в.), Палладио А. "Четыре книги об архитектуре" (XVI в.);
- история России и права изучалась по книгам Анисимовой И.П., Дулова А.В., Зимина А.А., Манькова А.Г., Плехановой Л.А., Соловьева С.М., Ялбулганова А.А.; история экоправа - в работах Булгакова М.Б., Краснощекова Г.П., Кульпина-Губайдуллина Э.С., Маковика Р.С., Рахимовой Л.М., строительное законодательство России - в трудах Золотаревой М.В., Пирожковой И.Г.; история государства и права зарубежных стран - в изданиях Дживелегова А.К., Исаева М.А., Жидкова О.А., Крашенинниковой Н.А.;
- вопросы градостроительства и градоэкологии изучены в работах Айдаровой Г.Н., Ахмедовой Е.А., Глазычева В.Л., Гутнова А.Э., Клочковой О.Н., Краснощековой Н.С., Крашенинникова А.В., Лежавы И.Г., Маслова Н.В., Нефедова В.А., Тетиора А.Н.; экологическая культура и социальная экология - в работах Яницкого О.Н., Ситарова В.А.; охрана окружающей среды - в изданиях Вронского В.А., Миркина Б.М.; типология и архитектоника зданий рассмотрена в трудах Гельфонд А.Л., Змеул С.Г., Норенкова С.В.;
- проблемы архитектуры энергоактивных зданий рассматривали советские ученые: Беляев В.С., Бродач Н.В., Захаров В.В., Мелуа М.Д., Сарнацкий Э.В., Селиванов Н.П., Табунщиков Ю.А.; среди авторов книг по экоустойчивому проектированию рассмотрены: Бауэр М., Бэкер А., Боери С., Винес Дж., Гернот М., Гилман Р., Даунтон П., Зоколей С., Линз В., Меркат Г., Файст В., Шварц М., Юделсон Дж., Янг К.; роль эконормативов в архитектурно-градостроительном проектировании изучена в книгах Князевой В.П., Чистяковой С.Б.; вопросы стандартизации и "зеленого" строительства рассматривали: Гуткин А., Крылова Г.Д., Миллер Ю.В., Наумов А.Л., Ремизов А.Н., Смиф Х.;
- изучались диссертационные работы по энергоэффективности и экологичности зданий и пространств: Анисимова Л.Ю., Афанасьевой О.К., Баклановой Э.И., Волковой Л.А., Ворониной А.В., Денисенко Е.В., Иовлева В.И., Куликова Д.А., Молодкина С.А., Пипунырова П.В., Погонина А.О., Рябова А.В., Смирновой С.Н., Тиманцевой Н.Л., Тиханчикова О.С., Тунга Н.Т., Экономова И.С.
Несмотря на многообразие работ, посвященных исследованию экопроектирования, внедряемым национальным ЭС для зданий, отсутствует структурированная модель системы экологического проектирования общественных зданий на начальном этапе, свободно применяемая российскими архитекторами.
Нормативно-правовая база исследования:
- нормативная документация Российской Федерации: экологическое законодательство (Законы РФ, ФЗ, Приказы, Указы, Постановления), нормативные и методические документы в сфере экологии, энергосбережения и строительства (СНиП, ЕНиР, ГОСТ, СанПиН, СП, ГН, ВСН, СТ СЭВ, Р, ЭПП, П, МУ);
- зарубежное экологическое законодательство: директивы Европейского союза в области экологии и энергосбережения (85/337/EEC, 2002/91/EC, 2010/31/EC), EUROCODE, DIN, REACH, Киотский протокол в странах СНГ;
- международные системы экологической сертификации зданий: BREEAM (Великобритания, 1990 г.), LEED (США, 1998 г.), DGNB (Германия, 2009 г.), SB-Tool (Канада, 2007 г.), CASBEE (Япония, 2001 г.), Green Star (Австралия, 2003 г.), Three Star (Китай, 2007 г.), SBAT (Южная Африка, 2010 г.), HQE (Франция), "Зеленый стандарт" (Россия, 2011 г.), олимпийский "зеленый" стандарт (Россия, 2011 г.), НП-СПЗС 1.1.М - 2011 (Россия, 2011 г.);
- международные экостандарты в строительстве: Passive House (Германия, 1996 г.), Minergieм (Швейцария, 1998 г.), PromiseE (Финляндия, 2003 г.), Code for Sustainable Homes (Великобритания, 2007 г.), Open House (Европа), Living Building Challenge 2.0. (США, 2009 г.), Active House (Европа, 2010 г.), EcoMaterial (Россия, 2010 г.), АДДсерт (Россия, 2011 г.).
Цель исследования состоит в выявлении предпосылок, этапов формирования, становления экологического законодательства, выражении эконормативов в принципах архитектурно-градостроительного проектирования, соответствующих современным международным экоустойчивым требованиям.
Задачи исследования:
- в процессе изучения исторического материала: природоохранных актов (XI-XIX вв.), архитектурно-градостроительных приемов в проектировании (XV- середина XX вв.) выявить предпосылки возникновения эконормативов;
- изучить и проанализировать международную политику в области экологического строительства, выявить основные цели, задачи, ограничения, накладываемые экостандартами, и определить степень влияния их требований на архитектурное формообразование;
- на основе изучения эконормативов и опыта проектирования архитектурно-градостроительных объектов (XV-XXI вв.) сформулировать принципы организации экоустойчивого пространства;
- разработать теоретическую модель системы архитектурного экологического проектирования и научно-методический подход к экореабилитации общественных зданий в городской среде.
Объектом исследования являются: эконормативы - международные экостандарты в строительстве и созданные на их основе сертифицированные здания; а также поселения, районы, города, соответствующие требованиям экоустойчивого проектирования будущего.
Предметом исследования становятся закономерные требования эконормативов и экостандартов, влияющие на выбор архитектурных решений, и поиск направлений их совершенствования в рамках предложенной автором системы.
Гипотеза исследования состоит в том, что определение характерного влияния требований эконормативов на архитектурно-градостроительное пространство позволит сформировать новый подход для экоустойчивого проектирования будущего, учитывая как современные приемы, так и разработанные архитекторами на протяжении долгого периода в истории архитектуры.
Границы исследования обозначены формированием эконормативов ХI-ХХI вв. - периодом зарождения природоохранных мероприятий, экоприемов в проектировании, формированием экологической политики разных стран. Данная работа сосредоточена на изучении международных экологических стандартов. Анализ опыта проектирования экологических объектов в данном исследовании не включает в себя жилищное строительство, также в границы работы не входят предложения по экопроектированию для различных климатических зон.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- впервые формирование эконормативов рассмотрено в процессе исторического развития общества на примере законодательных актов различных эпох, справочных пособий в области архитектуры, экологических архитектурно-градостроительных объектов;
- автором сформулированы определения "зеленого" строительства (экологический стандарт, система экологической сертификации, сертифицированное здание), выявлены методы стимулирования экоустойчивого проектирования за рубежом, предложено усовершенствование экологической политики в России;
- на основании сопоставления критериев ЭС, имеющих инженерно-техническую направленность требований, определена степень их влияния на архитектуру;
- на основании сопоставления критериев стандартов с более чем 120 проектами экозданий, экопоселений, экорайонов, экогородов сформулированы принципы организации экоустойчивого пространства;
- впервые разработаны структурированная модель системы для начального этапа экопроектирования и научно-методический подход к экореабилитации общественных зданий с учетом действующих на сегодня эконормативов.
Практическая значимость определена использованием научных результатов для усовершенствования эконормативов и систем экосертификации в России или в качестве отдельного руководства по проектированию и реконструкции экоустойчивых объектов. Материалы исследования могут быть включены в: курсы лекций по архитектурно-строительной экологии, архитектурной физике, практические занятия по "Архитектурному проектированию".
Методика исследования основана на базе анализа литературных источников, научных журналов, интернет-ресурсов, научно-документальных фильмов, нормативных документов, экостандартов, мирового опыта проектирования экоустойчивых объектов; наглядного изучения научно-технических разработок.
В работе широко применяется графоаналитическая форма анализа. Используется метод графического моделирования теоретических принципов экоустойчивого архитектурно-градостроительного проектирования. Проводится натурное обследование с фотофиксацией новых общественных объектов Саратова с выявлением несоответствия современным требованиям экоустойчивого проектирования. Проведен эксперимент по предложению концептуального решения экореабилитации существующих зданий в городской среде.
На защиту выносятся:
- предпосылки возникновения и этапы формирования эконормативов;
- требования эконормативов, регулирующих аспекты устойчивого проектирования;
- влияние критериев экостандартов на архитектурное пространство;
- новые принципы экоустойчивого архитектурно-градостроительного проектирования и научно-методический подход к экореабилитации общественных зданий в городской среде.
Апробация работы: основные положения диссертации отражены в 18 публикациях (5 в изданиях, рекомендованных ВАК). Результаты исследования раскрыты в научных докладах на международных и внутривузовских научно-практических конференциях (2010- 2013 гг.). Материалы исследования реализованы в учебном проектировании СГТУ на 3, 4 курсах по дисциплине "Архитектурное проектирование" и использованы в рабочей программе по дисциплине СДА.В.ОЗ "Энергосберегающие здания". Принципы экопроектирования апробированы в дипломных работах по темам: "Жилой комплекс с энергоэффективными домами", "Российская научная антарктическая станция "Восток".
По материалам научной работы в 2011 году подготовлено "Предложение по стимулированию законодательства в области экологического малоэтажного строительства для России" в "Рабочей группе по совершенствованию законодательства" Совета RuGBC. Положения диссертации использовались при разработке раздела "Архитектурно-планировочные и конструкторские решения" системы сертификации зданий "Зеленые стандарты". На базе исследования автором ведется деятельность в Совете по "зеленому" строительству НП СПЗС.
Основные положения диссертации апробированы в практической архитектурной деятельности автора, являющегося консультантом DGNB (немецкого стандарта экоустойчивого строительства). Дипломный проект автора "Поселок с энергоэффективными домами в районе села Шумейка" (2009 год выпуска) послужил началом диссертационного исследования, в 2010 году проведен по системе конкурсной оценки в рамках 1-го Всероссийского конкурса "Green Awards". Данному проекту присвоены дипломы: МООСАО; СМА; участника международных конкурсов во Флоренции от культурного фонда Ромуальдо дель Бьянко (2010 г.), устойчивого развития среды Holcimawards-2011.
Объем и структура работы: диссертационное исследование представлено в двух томах, первый том содержит 165 страниц текста, включающего введение, три главы с основными выводами, заключение, список литературы (183 наименования). Второй том иллюстрированный, состоит из 74 графоаналитических таблиц и 17 приложений в количестве 121 страницы.
Зарождение экологических приемов в архитектуре и градостроительстве европейских стран (XV - середина XIX вв.)
В XV-XVI вв. в Италии одними из основных "справочных пособий" в области архитектуры и градостроительства являлись трактаты: Альберти Л.Б. "Десять книг о зодчестве" (XV в.) и Палладио А. "Четыре книги об архитектуре" (XVI в.). Написание трактатов об архитектуре великих зодчих в эпоху Возрождения являлось своего рода началом нового (после падения Римской империи) благоприятного "здорового" проектирования городов и зданий в гармонии с окружающей природной средой, после средневековой зажатости и ограниченности городского пространства.
При анализе трактатов автором выявлена связь данных книг с современными международными экологическими стандартами в строительстве.
Предложено деление рекомендаций и заключений по строительству городов и зданий Альберти Л.Б. в соответствии с разделами, выявленными автором в процессе исследования экологических стандартов19 (Таблица 1.7).
К разделу - прилегающая территория можно отнести описания по выбору удобного пригодного участка в правильной местности, путем исследования показателей, отвечающих "здоровым условиям" [3, с. 15]. Излагаются мероприятия по безопасному возведению городов и зданий с учетом благоприятных панорам и обеспечения безопасности, что является постоянными требованиями современных ЭС . В трактате учитываются удобные "связи" внутри городской ткани и общедоступность построек "..без трудностей и препятствий" [3, с. 160].
К разделу - водоэффективность можно отнести следующее: организованный водосток с крыш зданий, сбор дождевой воды во дворах и хранение для нужд людей в цистернах, что сегодня является современной экоальтернативой, позволяющей экономить дорогую питьевую воду. Альберти рекомендует устраивать колодцы для получения чистой воды, что на текущий момент времени также способно повысить жизнеспособность и экологичность участка. Зодчий не забывает об организованном отводе дождевых вод с участка и максимальном использовании потенциала места, советуя при нахождении воды, сбегающей с возвышенности, устроить глубокий ров [3, с. 75-76].
Энергосбережение по Альберти заключается в следующем: учитываются ориентация и размер оконных проемов при строительстве зданий; даются рекомендации по зонированию помещений относительно сторон света, солнечной радиации и направления ветров.
За шесть веков мало что изменилось - данные требования используются и по сей день, они прописаны как в российских строительных нормах, так и в ЭС. К примеру, в российском ЭС для малоэтажных зданий29 рассматриваются продолжительность инсоляции, вид из окна, высота подоконника, ширина и ориентация окон, ориентация фасадов, форма здания [90].
Архитектор в своем трактате определяет два типа дома: для зимы и лета [3, с. 173], объемно-планировочные решения при этом должны принципиально различаться в зависимости от погодных условий местности. Уже в те далекие времена Альберти делает заключение, что заглубленные помещения способны сохранить тепло зимой и прохладу летом, что сейчас является одним из экологических приемов при проектировании энергоэффективных зданий.
Немало внимания зодчий уделяет выбору и хранению материалов в виде руководств, когда лучше рубить деревья (в зависимости от состояния луны), как правильно хранить материалы, откуда и когда брать кирпичи, как их делать и сколько их видов, как определять крепость грунта [3]. Сегодня важное значение выбору безопасного материала для строительства придается в немецкой системе оценки экоустойчивого проектирования (DGNB).
В разделе - микроклимат определены рекомендации относительно выбора "здорового" климата для строительства. По заключению Леона Батиста, на бесплодной и нездоровой почве ничего, кроме леса, не растет [3, с. 160], однако сегодня строительство зданий в живописной, лесистой местности является одним из основных критериев экологичности при оценке места постройки30. Также в трактате Альберти можно встретить рекомендации по ширине улиц города, в зависимости от климатических условии, автор пишет об устройстве улиц в жарких городах, способствующих созданию тени [3, с. 122] и более прохладному микроклимату в летнее время. Зодчий в своем труде описывает мероприятия, способствующие улучшению естественной вентиляции помещений путем расположения больших окон по направлению благоприятных ветров, устройства отдушин и отверстий в стенах. Для защиты от шума архитектор советует делать воздушные промежутки между стенами, что очень актуально на сегодняшний день, так как требования ЭС предусматривают хорошую акустику зданий, защиту от шума и внешних воздействий31.
Что касается раздела - отходы, Леон Батист рекомендует строительство клоак: для оздоровления и обеззараживания воздуха, для выбрасывания нечистот; отводящих поступающие канализационные воды в реку, озеро или море, предотвращающих порчу зданий от постоянной сырости; открытых, когда грязь не извергается, а поглощается и уничтожается [3, с. 129].
В свою очередь, в трудах Палладио А., посвященных архитектуре, также можно выделить ряд рекомендаций, схожих с постулатами Альберти и современными требованиями экологических стандартов (Таблица 1.8).
Раздел - прилегающая территория содержит рекомендации по "выбору почвы, благоприятной для строительства" [105, с. 19]. Зодчий тоже советует выбирать "здоровое" место для возведения городов и зданий. При проектировании и последующем строительстве домов учитывается "зонирование участка на жилую и хозяйственные части" [105, с. 48]. Архитектор рекомендует і зонировать помещения виллы с учетом ориентации по сторонам света. При проектировании городов "дороги должны быть короткими, удобными, надежными, приятными и красивыми" [105, с. 8]. Палладио рекомендует мостить дороги "для содержания улиц в чистоте и порядке" [105, с. 9]. К разделу - водоэффектиеность можно отнести мероприятия по "организации водостоков для отвода воды с дорожных покрытий" [105, с. 9]. і
В разделе - энергосбережение выделены рекомендации по "расчету длины и ширины комнаты за счет пропорциональных отношений" [105, с. 63-64].
Приведены рекомендации относительно размера оконных проемов и расположения их на фасаде зданий для нормальной инсоляции помещений. Зодчий пишет об "устройстве каминов для отопления зданий в холодное время года" [105, с. 71]. Во второй книге говорится о "расположении хозяйственных построек в цокольном и подвальном этаже, для удаления пола первого этажа от сырости земли", учитывается "ориентация помещений здания в зависимости от размера и использования в различное время года " [105, с. 48].
К разделу - материалы можно отнести руководства: о рубке деревьев; о правильном хранении материалов; об изготовлении кирпичей, извести, металлических элементов крепежей [105, с. 15-19].
В разделе - микроклимат определены рекомендации относительно устройства отверстий в стенах для регулирования испарений и охлаждения комнат летом. Палладио выделяет "влияние особенностей рельефа на микроклимат участка и качество жизни людей" [105, с. 47-48]. Зодчим даются рекомендации по устройству улиц в зависимости от преобладающих направлений ветров, климатических условий места: "..широкие улицы - в холодном климате... узкие улицы - в жарком климате". Он советует "устраивать портики вдоль улиц для защиты от солнца, дождя и снега". По его мнению, проселковые дороги должны быть обсаженные с двух сторон деревьями для защиты от солнца, что актуально сегодня для улучшения микроклимата [105, с. 9-10].
Проанализировав данные книги, можно сделать вывод, что существует явная связь древних трактатов Альберти и Палладио с экокритериями, которые лежат в основе современных ЭС в строительстве. В те далекие времена люди строили города и возводили здания, опираясь на данные рукописные труды, не задумываясь об экологичности некоторых требований, приведенных выше. В нашу эпоху механизированного производства и переуплотнения городских территорий возникает явная необходимость вернуться к истокам древнего архитектурно-градостроительного проектирования и брать за основу забытые приемы проектирования, не наносящие пагубного вреда природе и человеку:
древние зодчие при проектировании и строительстве городов, зданий, сооружений особое внимание уделяли климатическті условиям, возможностям и потенциалу места строительства ,
отсутствие инженерных технологий и автоматизированных процессов побуждало архитекторов строить, согласуясь с природными особенностями участка: активным рельефом, сильными ветрами, наличием леса, высокой влажностью, частыми засухами, палящим солнцем, отсутствием водоемов;
здание могло гармонично сосуществовать с природной средой, используя естественное освещение, естественную вентиляцию, дождевую воду или воду из местных источников;
особое внимание уделялось функциональному зонированию участка и самого здания по отношению к сторонам горизонта и ветрам, объемно-планировочное решение выбиралось в зависимости от условий места, климата, времени года и назначения сооружения;
строительные материалы подбирались с особой тщательностью, в зависимости от природных циклов, благодаря чему некоторые постройки сохранились и до наших дней;
немаловажным был вопрос обращения с отходами и канализационными водами, зодчие стремились организовать здоровое комфортное пространство для жизни в гармонии здания с природой, а человека с самим собой;
залогом благоприятного микроклимата на участке и внутри помещений служили рационально-продуманные архитектурно-планировочные решения в сочетании с природно-климатическими особенностями и сезонными циклами.
Становление терминов экоустойчивого проектирования
Формулирование терминов экоустойчивого проектирования является необходимым условием для лучшего понимания специфики современного проектирования (Таблица 2.1).
Сегодня существует два противоречивых направления - экологизация, повышение комфортности и чистоты среды, экологически совершенные архитектурные и ландшафтные решения и деэкологизация пространства, когда происходит истощение ресурсов, загрязнение и деградация среды [57, с. 5].
Строительные объекты используют 40% всей потребляемой первичной энергии, 67% электричества, 40% сырья и 14% питьевой воды. Более 40% выбросов углекислого газа в атмосферу происходит из-за сжигания топлива, необходимого для отопления зданий. Экоустойчивое проектирование может і значительно улучшить сложившуюся ситуацию, за счет использования для обогрева зданий альтернативных источников энергии (солнца, ветра, воды, земли, биомассы), рациональных архитектурно-планировочных решений, экоматериалов и эффективной теплоизоляции стен [176, 177, с. 153]. С увеличением природоохранных проблем и нарастанием повсеместного экологического кризиса, особенно актуальным на рубеже XXI века стало сертифицирование существующих и новых строений по экологическим стандартам (ЭС). На сегодняшний день в мире существуют десятки систем экосертифицирования (Таблица 2.3), сотни экологических стандартов и миллионы сертифицированных здании, экологический сертификат для здания является показателем качества по многим критериям экооценки. Для лучшего понимания проблематики, связанной с экоустойчивым проектированием, необходимо четкое формулирование терминов в данной сфере.
і Понятия экологического и "зеленого" в современном проектировании и строительстве в большей степени являются синонимами, однако стоит различать данные определения.
Экологическая архитектура - это современное направление в проектной и строительной деятельности, ориентированное на формирование жизнеустойчивой среды, безопасной для человека и естественного окружения.
Экологическое здание - это здание, построенное с соблюдением требований экологической безопасности, безвредное для здоровья человека и природы, создающее благоприятную атмосферу внутри и вокруг себя (Таблица 2.2).
Знаменитый экоархитектор Кен Янг подразумевает, что экологическое проектирование - это органичное и естественное взаимодействие дизайна с природой, при этом экосистема не должна иметь отходов, так как отходы одного организма становятся пищей для другого [182].
По мнению Тетиора А.Н., автора книги "Городская экология", экологичность (биопозитивность) зданий - это возможность архитектурных объектов органично включаться в естественную природу, не отторгаться экосистемами, создавая при всем этом красивую, наполненную здоровьем архитектурно-ландшафтную среду [141, с. 170].
Если обратиться к истории, еще в Древней Руси начали строить экологические, энергоэффективные избы, используя для строительства натуральные экологически чистые материалы (бревна, камень, ветки, землю), с тщательной герметизацией щелей мхом, паклей (устранение мостиков холода), а для обогрева возводили русскую печь, как основной источник тепла. В качестве пассивного метода энергосбережения устраивались сени, для задерживания холодного воздуха с улицы и дополнительной защиты отапливаемой части дома. Для дополнительного обогрева, во избежание промерзания стен, в северных районах к избам пристраивались сараи со скотиной, тепло домашних животных в суровые зимы помогало спастись от переохлаждения и гибели. Стены снаружи обмазывались натуральной глиной и красились в белый цвет, который, как естественный отражатель, защищал от палящего летнего солнца и перегрева [154].
Следовательно, экологическое проектирование подразумевает безопасное для окружающей среды и ее ресурсов возведение зданий и сооружений без возможного использования современных инженерных технологий и компьютеризованных методов управления инженерными системами [180].
По мнению А. Н. Ремизова, председателя Совета по экоустойчивому строительству в России НП СПЗС: "есть два подхода к развитию экоустойчивой архитектуры. Первый подход - активное включение в архитектуру всех новейших технологических разработок по энергоэффективности, умному управлению зданием, использованию новейших материалов. Другой подход заключается в применении объёмно-пространственных, архитектурных методов, влияющих на энергопотребление и ресурсосбережение, а также в максимальном использовании естественных, а не механических способов работы инженерных сетей" [117].
Сложная область экоустойчивого развития включает социальный, технологический, экономический и экологический аспекты [153]. Сегодня экоустойчивая архитектура должна отвечать требованиям функциональности, надежности и привлекательности, что перекликается со знаменитой триадой римского теоретика Витрувия "Прочность, польза, красота" - условия, которым должно соответствовать любое здание [18]. Еще в древности Витрувий выделил два противоречивых направления в деятельности зодчего: действие в контексте с природой и контрдействие по отношению к природе [57, с. 5].
В свою очередь, "зеленое" строительство - это направление, возникшее в западной архитектуре во 2-й половине XX века, с появлением новых моделей зданий - Green Buildings (в переводе с русского - "зеленые" здания).
"Зеленые" здания предназначены для расходования меньшего количества энергии, воды и снижения вредного воздействия на окружающую среду в течение своего жизненного цикла. Это достигается при выборе удачной площадки для проектирования здания, выборе материалов для строительства, последующей эксплуатации постройки, техническом обслуживании, утилизации и возможном повторном использовании конструкций [183]. "Зеленое" строительство ориентировано на внедрение современных технологий, использование приборов учета расходования энергии, устройство энергосберегающих систем и усовершенствованных инженерно-технических решений [181].
"Зеленое" строительство - современная практика строительства, направленная на уменьшение использования энергетических и материальных ресурсов в течение всего периода существования объекта недвижимости (строительство, эксплуатация, утилизация) и стремление создать условия повышенного качества для комфорта обитателей внутри здания. На текущий момент времени "зеленое" строительство структурируется экологическими стандартами и системами экосертификации, которые способствуют ускоренному переходу от традиционного проектирования зданий к устойчивому [51].
Американское исследование, проведенное среди специалистов строительной индустрии в 2006 году, показало следующее отношение к "зеленому" строительству: 50% из 872 владельцев зданий сказали, что достаточно трудно окупить начальную стоимость "зеленого" здания; 36% заявили, что процесс сертификации слишком сложный и значительно увеличивает объем "бумажной" работы; только 14% не видели сложностей в развитии устойчивого проектирования и каких-либо рыночных барьеров [183, с. 89].
К наиболее распространенным терминам "зеленого" строительства можно отнести: экологический стандарт, систему экологической сертификации, сертифицированное здание. В результате подробного изучения эконормативов и приемов экологического проектирования автору представляются наиболее удачными следующие формулировки данных понятий.
Экологический стандарт - нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс экологических норм, правил, требований, обязательных для исполнения. Это свод правил, по которым должно проектироваться и строиться здание, претендующее на звание экологического.
Система экологической сертификации - это набор критериев и требований, обеспечивающих полный комплексный анализ всех систем здания с позиций: расположения, водоэффективности, энергосбережения, экологичности материалов, благоприятного микроклимата, здоровья и социального благополучия путем начисления баллов и присуждения соответствующего сертификата строению. Целью экологической сертификации зданий является стимулирование проектировщиков (архитекторов, инженеров) к созданию архитектурно-строительных структур, которые не наносят вреда природной среде и дают потребителю (владельцу, арендатору) гарантии здоровой среды обитания. Сертифицированное здание - это здание, спроектированное и построенное с соблюдением современных требований "зеленого" строительства, прошедшее экологическую оценку по критериям экологического стандарта и получившее сертификат соответствия.
При сравнении двух направлений в экоустойчивом архитектурно-градостроительном проектировании: экологической архитектуры и "зеленого" строительства, можно заключить, что экологическое проектирование берет истоки еще в глубокой древности, когда зодчие стремились возводить здания и города, подстраиваясь под естественное окружение и климатические условия [6].
"Зеленое" проектирование, как новое современное направление в архитектуре, зародилось в веке промышленной революции, научных достижений и потребительского отношения к природе, в первую очередь ориентировано на использование автоматизированных процессов для сохранения ресурсов и улучшения среды обитания человека. "Зеленое" строительство не исключает приемов экологического проектирования, а, наоборот, находится в тесной связи с ними, поэтому иногда этим понятиям придаются одинаковые значения и схожие определения. Однако увеличение техногенного давления на природные экосистемы приводит все чаще к негативным последствиям и в XXI веке следует четко разъединить эти два направления.
В целях уменьшения чрезмерного давления на природу в большей степени следует придерживаться постулатов экологической архитектуры, а "зеленые" технологии использовать в случаях крайней необходимости, согласно требованиям экологических нормативов.
Сравнительный анализ международных стандартов в строительстве по основным разделам экологической оценки
При анализе структуры двенадцати систем экологического сертифицирования: BREEAM (Великобритания, 1990 г.); LEED (США, 1993 г.); DGNB (Германия, 2009 г.); SBool (Канада, 2007 г.); CASBEE (Япония, 2001 г.); Green Star (Австралия, 2003 г.); Three Star (Китай, 2007 г.); SBAT (Южная Африка, 2010 г.); HQE (Франция), "Зеленый стандарт" (Россия, 2010 г.); олимпийский "зеленый" стандарт (Россия, 2011 г.); НП-СПЗС 1.1.М - 2011 (Россия, 2011 г.), автором были проанализированы их основные разделы.
Наиболее подробный комплексный анализ здания и территории по десяти разделам экологической оценки приведен в стандарте BREEAM. Английская система наиболее объективна и приспособлена к реальности. BREEAM сосредоточен на использовании возобновляемой энергии, местоположении и утилизации отслуживших свой срок элементов здания, однако уклон в энергетику незначительный. Большое внимание в ЭС уделяется минимальным выбросам парниковых газов, восстановлению экологически неблагополучных территорий, комфорту и микроклимату в помещениях, данная система основана на комплексной экологичности.
Стандарт LEED отличается от других ЭС "негибкой" структурой. В американском стандарте рассматриваются схожие позиции с BREEAM, при этом требования некоторых частей объединены в единый раздел, как например, мероприятия по отходам относятся к разделу "Материалы и ресурсы", мероприятия по транспорту включены в раздел "Прилегающая территория". Стандарт LEED нацелен главным образом на эффективное использование существующих источников энергии, соответствие здания требованиям Energy Star. LEED в большей степени ориентирован на энергоэффективность. Особое внимание уделяется месту строительства, использованию в ландшафтном дизайне местных растений, доступности общественного транспорта, использованию материалов с вторсырьем. Меньше баллов можно получить за расположение строения около водоема или рядом с зелеными зонами. Требования ЭС должны реализовываться на ранних этапах проектирования.
Иную структуру имеет экостандарт DGNB, в нем оценивается качество процессов и структур, устойчивость и жизненный цикл здания. Стандарт первостепенно учитывает экономическую составляющую и прибыль собственника на срок до 50 лет. Меньше внимания уделяется природоохранным требованиям и месту расположения сооружения, что является важным аспектом в русских стандартах. Немецкая система сконцентрирована на всем жизненном цикле здания с тщательной проработкой проектной стадии [174]. Основным достоинством стандарта является то, что существует предварительная "ранняя" стадия экооценки [153]. По мнению автора, это является действенным методом, который необходимо использовать и в российских ЭС. Так как слоэ/сно изменить концепцию на стадии строительства, сделав архитектурно-планировочные решения более экологическими, об этом следует задумываться на стадии идеи.
В немецкой системе особое внимание уделяется культуре и социуму, что соответствует убеждениям академика Лихачева Д.С. о культуре и нравственности, как части экологии, описанных в его статье [163]. Немецкий ученый доктор Питер Мосле провел исследование по сравнению трех систем экосертифицирования (DGNB, LEED, BREEAM) по шести категориям оценки: экологическое, экономическое, социальное, техническое качество, качество процесса, качество расположения и сделал вывод, что немецкий экостандарт DGNB - единственная система, на сегодняшний день, которая подчеркивает экономическую устойчивость здания (Таблица 2.16) [66].
Схожие требования разделов экосистем канадской SBool и американской LEED. Экологический стандарт SBool имеет меньшее количество экотребований для зданий, но в отличие от LEED и BREEAM дополнен разделами "Качество сервисного обслуживания", "Социальные и экономические аспекты".
По количеству экологических требований очень подробными являются японская система CASBEE и китайская система Three Star.
Экологические разделы австралийской системы Green Star идентичны экоразделам английского стандарта BREEAM, за исключением раздела "Отходы".
Нетипичная структура по трем основным разделам ("Общество", "Экономика", "Экология") у южно-африканского стандарта SBAT.
Четырнадцать категорий подробной экологической оценки представлены во французской системе НОЕ, в ней учитываются разделы, не встречающиеся в других экостандартах: "Выбор способов строительства и материалов" и "Визуальная привлекательность здания".
Разделы "Зеленого стандарта" схожи с требованиями стандарта LEED (Таблица 2.16). При сравнении основных разделов "Зеленого стандарта" и экотребований LEED можно сделать вывод, что некоторые части имеют схожую структуру экологических критериев оценки. Российская система дополнена разделами "Экологический менеджмент", "Архитектурно-планировочные и конструкторские решения", "Безопасность жизнедеятельности". Однако в американском стандарте предусматриваются такие разделы, как "Инновации в проектировании" и "Учет региональных особенностей".
В олимпийском "зеленом" стандарте, разработанном для строительства спортивных объектов в Сочи, рассматриваются основные позиции экооценки без учета архитектурно-планировочных и эстетических решений [72]. Другой российский стандарт для малоэтажного экологического строительства НП-СПЗС 1.1 .М-2011 имеет подробную структуру по тринадцати позициям и, в отличие от других ЭС, учитывает "Радиационную безопасность" и "Архитектурные решения" проектируемых домов. При разработке стандарта для малоэтажных зданий НП-СПЗС за основу был взят немецкий стандарт DGNB (Таблица 2.16). Из истории известно, что в XIX в. существовали тесные контакты Германии с Россией по нормализации строительства. Немецкий стандарт (DIN) тогда оказывал влияние на нормы строительной системы России, поэтому сегодня большинство российских строительных норм похожи на немецкие [132, с. 12].
При сравнении международных ЭС автором определено, что в основе рассматриваемых систем лежат экологические разделы британского стандарта BREEAM и американского стандарта LEED, как давно себя зарекомендовавших.
Глобализация экосертифицирования зданий в мировом сообществе проявляется в общности экологических стандартов по многим позициям экооценки. При сравнении двенадцати систем экологической сертификации зданий определено, что в общей массе стандарты охватывают схожие аспекты: прилегающая территория; энергосбережение; водоэффективность; материалы и конструкции; отходы; микроклимат; здоровье и социальное благополучие.
При сертифицировании нового или существующего здания по какому-либо стандарту экологичности возникает необходимость заложить соответствующие мероприятия для получения большего количества баллов. Одни требования ЭС не устанавливают жестких границ и предполагают творческий подход к реализации необходимых приемов (форма здания, проектно-планировочные решения обеспечения естественного освещения помещений), другие требования устанавливают некоторые ограничения в свободе выбора концепции (высота подоконника, ширина окон, использование переработанных материалов; энергоэффективные фасады). В процессе исследования ЭС (BREEAM, LEED, DGNB, "Зеленый стандарт", НП-СПЗС 1.1.М-2011) определены типичные требования разделов и некоторые ограничения, накладываемые ЭС (Таблица 3).
Методика архитектурной экологической реабилитации общественных зданий в Саратове
Стремительное развитие "зеленых" технологий и активная пропаганда экологического образа жизни создают необходимость переориентировать устаревшие методы проектирования и строительства, учитывая требования экостандартов и стремление общества к устойчивому развитию в гармонии с природным окружением. По словам французского архитектора Франсуазы-Элен Журда: "Устойчивое развитие совершает в архитектуре переворот, подобный промышленной революции" [145].
В России сложилась следующая ситуация в строительной сфере: небольшое количество информации о преимуществах экологического строительства; нехватка профессионалов в области экологического проектирования; отсутствие рыночного спроса на "зеленые" новшества; невысокие цены на электричество, газ, питьевую воду (по сравнению с тарифами в Европе); отсутствие стимулирующей государственной поддержки по внедрению экомероприятий; недостаточное количество контролирующих органов и мониторинга энергоэффективных решений приводит к игнорированию инвесторами, заказчиками, проектировщиками современных тенденций при проектировании зданий, і особенно в провинциальных городах.
Одна из главных практических задач диссертационного исследования заключается в возможности вывести на новый уровень экореабилитируемые і общественные здания Саратова, не отвечающие международным требованиям экологичности и энергоэффективности. Историческая справка о городе Саратове.
Саратов основан в 1590 году при Федоре Иоанновиче как сторожевая крепость для защиты южных границ Российского государства, на правом берегу реки Волги. На карте город находится в юго-восточной части России под 5132 с.ш. и 464 в.д. В XVIII веке - центр торговли рыбой и солью, в XIX веке - центр торговли зерном. Статус губернского города присвоен в 1780 году. В начале XX века - крупнейший по численности город на Волге, четвёртый по числу жителей в Российской империи. За четыре века город претерпевал значительные перемены. В годы ВОВ в Саратов были эвакуированы ряды заводов и военных училищ [123].
Природно-климатические условия характеризуются умеренно-континентальным климатом с умеренно холодной зимой и жарким засушливым летом, как и в средней полосе России. Количество ясных солнечных дней в году -134 (2054 часа). Наиболее повторяемые ветра северо-западные 4-5 м/с. Осадки выпадают равномерно в течение года, средняя влажность воздуха 70%.
Город расположен в лесостепной зоне, занимает возвышенную местность, опускающуюся уступами к реке Волге. Рельеф холмистый, в некоторых местах со значительными перепадами (Соколовая гора). Глубина сезонного промерзания почвы - 1,5 метра. Характерные стройматериалы: мел, известняк, мергель, опока, песчаник, песок, глина; почвы: черноземные, каштановые; растительность лесов (дубравы, березы, клен, вяз, ясень) чередуется со степными участками (гвоздика, ковыль, тысячелистник, полынь и др.) [166].
К текущему времени в городе сложилась нестабильная экологическая ситуация, негативно сказывающаяся на физическом и психологическом здоровье людей. Автором и специалистами в области экологии выявлены следующие экологические проблемы в Саратовской области:
- экология производства: аварии; устаревшие оборудование и технологии;
- недостаток очистных сооружений и санитарно-защитных зон; заброшенные і производственные территории, превращенные в свалку строительного мусора;
-качество водных ресурсов: низкое качество питьевой воды без надлежащих методов очистки; массовый сброс в водоемы сточных промышленных вод;
- загрязнение подземных вод;
- экология транспорта: перегруженность транспортных магистралей;
- увеличение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта;
- периодические пробки, заторы, аварии; отсутствие многоярусных перехватывающих парковок для разгрузки центра города;
- обращение с отходами: полигоны ТБО не приведены в соответствие с требованиями законодательства; нарушение правил хранения отходов гальванических производств; неорганизованная утилизация бытовых отходов без сортировки по типу материала;
- здоровье населения: высокий уровень раковых заболеваний; неудовлетворительные мероприятия противоэпидемического характера;
- охрана растительного и животного мира: безнадзорные животные; отсутствие должного внимания к охране редких и исчезающих видов животных и растений, внесенных в Красные книги [32];
- экология городской среды: уплотнение новой и разрушение ценной исторической застройки; затесненность внутриквартальных пространств; новое строительство за счет вырубки зеленых насаждений в парковых зонах; массовое строительство без генеральных планов и учета повышенной сейсмичности территории города; отсутствие оборудованных рекреационных зон вдоль волжских берегов; плохое состояние покрытий городских улиц (проездов, тротуаров); недостаточное количество зеленых насаждений (в Саратове 3 кв.м на 1 жителя, по санитарным нормам - 28 кв.м) и мест для отдыха на свежем воздухе; к негативным факторам визуальной экологии можно отнести - безликую архитектуру новых торговых центров со стихийным размещением рекламных плакатов и вывесок.
Современный характер застройки города не учитывает его индивидуальных природных особенностей, более того, он усугубляет отрицательные проявления природной среды (приземные задерживающие слои, крутой ступенчатый рельеф, "зависание" смога над городом) [67].
Проблема нерационально используемого городского пространства существует уже достаточно долгое время. Сегодня свободностоящие здания, окруженные обширными территориями автостоянок в коммерческих зонах, пустующие по ночам вместе с деловыми кварталами, способствуют значительным энергопотерям. Гигантские площади плоских кровель в промышленно-коммерческих зонах, тратящие попусту энергию, в свою очередь, могли бы эксплуатироваться для отдыха работников [26, с. 11-12].
В силу строительных традиций, сложившихся десятилетиями в Саратове, и следования российским строительным нормам, минимально учитывающим приемы экопроектирования, при анализе существующего положения общественных зданий выявлены схожие параметры и характеристики, не отвечающие современным экоустойчивым решениям, требованиям архитектурно строительной экологии и международным "зеленым" стандартам, выражающиеся в: неэнергоэффективной оболочке новых и существующих строений; неэнергосберегающем остеклении и освещении; использовании неэкологических материалов в наружной и внутренней отделке поверхностей; малоэффективной естественной вентиляции помещений (неоткрывающиеся створки стеклопакетов); отсутствии мероприятий по экономии питьевой и сбору дождевой воды; традиционных неэнергосберегающих инженерных системах (коммуникации без использования альтернативной энергетики - солнца, ветра, земли); неорганизованной парковке около зданий; отсутствии велосипедных стоянок; недостатке зеленых насаждений на участке; неорганизованной утилизации бытовых отходов, без сортировки по типу материала с возможностью дальнейшей переработки и использования. і
"Основная тенденция - отсутствие в Саратове архитектуры XXI века, признаком которой является переориентация внимания автора с украшения фасадов на остроту, лаконичность и технологичность композиционных решений, на обеспечение энергосбережения, на создание комфортной, безбарьерной и безопасной среды" [4, с. 52]. "В Саратове новое строительство не соотносится с существующей застройкой ни по масштабу, ни по отделочным материалам, ни по цвету, ни по степени активности пластики" [4, с. 50].
Возникает необходимость определить рабочую концепцию, в соответствии с требованиями ЭС (BREEAM, LEED, DGNB, "Зеленый стандарт", НП-СПЗС) и методику, позволяющую осуществлять экореабилитацию общественных зданий преимущественно при помощи архитектурных средств.