Устойчивость, экологичность, искусственный интеллект: архитектурные тренды 2023 года

1. Энергоэффективность архитектурных объектов

Позаботиться об энергоэффективности здания целесообразней еще в процессе проектирования. | Фото: bobrlife.by.

Современное проектирование во главу угла ставит глобальные проблемы человечества, которые пытается решать с помощью технологий и материалов. Архитекторы и строители уверены, что они помогут значительно снизить потребление энергетических ресурсов, получение которых связано с полезными ископаемыми, поэтому и отдают предпочтение комплексным концепциям, обеспечивающим максимальную пассивность архитектурных объектов без ущерба для комфорта и здоровья работающих/проживающих граждан (хотя и некоторые материальные носители, техника и оборудование также требуют особых температурных условий).

Тепловые коридоры сведут на нет любую экономию в холодную пору.

Энергетическая эффективность зданий и помещений пропорционально сказывается на коммунальных платежах, поэтому вряд ли найдется здравомыслящий человек, который упустит из виду одну из весомых статей расхода. Но при этом нужно понимать, что придется вкладывать средства на этапе строительства, которые в дальнейшем помогут экономить и окупят вложения, ведь при умелом проектировании, здание можно перевести в разряд пассивных/активных или предусмотреть самый оптимальный вариант рационального использования энергии.

Лучшее спасение от жары и холода – это отсутствие наружных стен.

Авторы Novate.ru хотели обратить внимание на основные принципы строительства пассивных домов, у которых энергетическая эффективность может доходить до 90% (чаще процент зависит от климатических условий региона и мастерства разработчиков/строителей):

Основные принципы строительства, позволяющие получить энергетически пассивный дом. | Фото: aspdom.com.

• простота форм, которая поможет избежать лишних зазоров;
• минимальная площадь наружных стен (идеальным вариантом являются подземные дома или пристройки);
• небольшой размер самого дома;
• правильное расположение окон (рекомендуют избегать северную сторону);
• грамотная прокладка системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором тепла;
• тщательное и равномерное утепление качественными материалами, в зависимости от материала стен;
• дополнительное утепление тепловых мостов («зеленая крыша» и вертикальное озеленение, например);
• создание воздухонепроницаемой оболочки;
• «умные» системы и дополнительное оборудование;
• высококлассные проектировщики и строители (с последним, чаще всего, самые большие проблемы).

Установка достаточного количества солнечных панелей превратят дом в энергетически активный дом.

Главным отличием пассивного дома от активного является внедрение систем и оборудования, позволяющих не только обеспечивать себя необходимым количеством энергии, но и вырабатывать излишки, которые идут на освещение улицы/прилегающей территории или направлять ее на общегородские нужды/делиться с соседями. Принцип же строительства может ничем не отличаться от пассивного (даже приветствоваться). Единственное, что в этом случае больше свобод в выборе дизайна и площади дома, которые также влетят в копеечку, как и внедрение оборудования для преобразования и хранения возобновляемой энергии (солнечные панели, ветрогенераторы, геотермальные насосы, системы переработки органических отходов с сопутствующим оборудованием).

На современном этапе (в большинстве случаев), в погоне за энергоэффективностью учитывают и современное положение на планете, не забывают об экологической безопасности как окружающей среды, так и о человеческом обществе.

2. Устойчивость

Устойчивость становится главным трендом архитектуры и строительства. | Фото: ru.wikipedia.org.

Если качество энергоэффективных внедрений даже самый далекий от строительства и инженерии человек может определить безошибочно, то с модной нынче устойчивостью дела обстоят не так радужно. Не чистые на руку застройщики и поставщики стройматериалов легко могут утаить информацию о вреде, наносимом строящимся или уже введенном в эксплуатацию объекте, ведь губительные последствия этого обмана могут не проявляться десятилетиями или попросту не связываться с этим фактором.

Устойчивыми могут и должны быть как жилые дома, так и общественные пространства, и предприятия.

В строительстве, связанном с возведением крупномасштабных зданий, введены в качестве относительной гарантии (хотя 100% гарантии попросту не существует), международные сертификаты LEED или BREEAM. В разных странах также имеются национальные «Зеленые сертификаты», в которых перечислены возможные риски и вопросы безопасности с присвоением баллов. Сертифицирование проводится по идентичной системе и чем выше объект получает баллов, тем выше уровень безопасности.

Любой архитектор делает все, чтобы его проект прошел сертификацию.

Примечательно: При проектировании весомых зданий разработчики известных архитектурных бюро и компаний стараются учитывать все критерии, чтобы проект прошел международную сертификацию LEED или BREEAM, которые считаются наиболее прогрессивными и престижными. Стандарт LEED (Leadership in Energy and Environmental Design, что в переводе означает «лидерство в энергетическом и экологическом проектировании») разработал коллектив специалистов, привлеченный американским Советом по Зеленому строительству США (U.S. Green Building Council USGBC). BREEAM (BRE Environmental Assessment Method, что означает «стандарт/метод, оценки эффективности и экологичности зданий) – это европейский стандарт, разработанный британской компанией BRE Global. Сертификация и в том, и в другом случае основывалась на международных стандартах, нормах и правилах ASHRAE, ISO, EN и др. Основным отличием между двумя системами является тот факт, что BREEAM выдает промежуточный сертификат после изучения и оценки проектной документации, а вот LEED – только перед сдачей в эксплуатацию готового объекта.

3. Перепрофилирование зданий

Невостребованные промышленные предприятия частенько превращаются в культурно-развлекательные центры, выставочные или общественные пространства.

Иногда фабрики и небольшие заводы могут быть трансформированы в современные жилые апартаменты.

Все чаще, вместо демонтажа исторических зданий или крупномасштабных промышленных комплексов, прибегают к перепрофилированию или адаптивному использованию имеющихся площадей, но уже с другим функционалом. От такого решения выигрывает, прежде всего сам населенный пункт, в котором сохраняются сложившаяся атмосфера и окружающая среда, подвергающаяся дополнительному воздействию. Для исторических и густонаселенных районов этот метод является и вовсе спасительной соломинкой, избавляющий их от «заброшек», при этом новое строительство не нарушает устоявшийся городской ландшафт и гармонию. Ну, и наконец, общество получает дополнительные площади для учебы, работы, культурного времяпровождения или жилые апартаменты.

4. Использование материалов, пригодных для вторичной переработки

Дома, построенные из материалов пригодных к вторичной переработке.

Для достижения наибольшей устойчивости зданий при строительстве, как правило небольших строений, предпочитают использовать вторсырье и те материалы, которые после срока эксплуатации можно легко переработать и применить повторно. При таком строительстве обращают внимание на древние технологии, позволяющие использовать глинобитные материалы, дерево, природный камень или разрабатываются особые составы для 3D-принтеров, которые могут печатать дома практически из любого мусора. Также используют полимеры, переводя их из одной формы и состояния в другой методом переплавки/измельчения (затем используют как наполнитель) или металл, который отлично поддается переплавке.

5. Биофильный дизайн

В биофильном дизайне приветствуются вертикальное озеленение, органичные формы, щедрое остекление, использование натуральных материалов.

Биофильный дизайн не ограничивается привычным озеленением помещений и прилегающий территорий, он включает в себя совокупность различных методик, позволяющих приблизить современного человека (чаще горожанина) к естественной среде обитания посредством использования природных материалов, продуманной системы естественной вентиляции, грамотного расположения окон, обеспечивающих достаточным количеством солнечного света, внедрения живой растительности (и не только в качестве горшечных комнатных растений).

Пример биофильного дизайна интерьеров офисных помещений и транспортных узлов

Биофильный дизайн подразумевает целостный подход включения природных элементов во все структуры искусственной/застроенной среды, которые помогают создать более пригодные условия для жизни, работы и пребывания в общественных местах людей. Все они направлены на поддержание физического и психического здоровья, а также повышения благополучия и продуктивности населения.

6. Автоматизация и компьютерные технологии

Программное обеспечение по трехмерному моделированию помогает создавать архитектурные шедевры и упрощает процесс расчетов.

Сегодня ни одна уважающая себя компания не откажется от использования компьютерных программ для проектирования, 3D-моделирования и изготовления форм, а то и целых деталей на станках с ЧПУ. Так, например, программное обеспечение BIM отлично оптимизирует процесс проектирования, освобождая время для творческих изысканий архитекторов и дизайнеров, которые не тратят его на выполнение повторяющихся задач и процессов.

3D-печать – перспективное направление в современном строительстве.

Плюс ко всему активно развивается особое направление в строительной отрасли – 3D-печать, которая позволяет значительно сократить сроки самого строительства, уменьшить (практически до 90-95% объема мусора), снизить затраты на оплату труда рабочих, их количество может не превышать 5-6 человек и то с учетом специалистов по монтажу окон, дверей и подведения инженерных коммуникаций, открывает неограниченные возможности использования материалов (большинство из них буквально валяется под ногами). При этом немаловажным фактором является экологичность строительства, энергоэффективность и устойчивость самого здания.

Для процесса возведения стен с помощью 3D-принтера больше 2 квалифицированных специалистов не понадобится.

Минусом подобных инноваций может служить лишь то, что освобождается большое количество рабочих рук, которым придется искать новые места для заработка. В некоторых регионах и странах – это большая проблема.

7. Искусственный интеллект

Нейронные системы архитектурного планирования и прогнозирования становятся популярным направлением в строительстве и конструировании.

Даже самый футуристический проект, созданный с помощью ИИ, корректируют люди.

Искусственный интеллект (ИИ) — это способность компьютерных программ имитировать мышление человека. Нейросети способны анализировать гигантский массив оцифрованных изображений, чертежей, информации, понимать речь, и на основе этих данных, делать выводы и прогнозы. Их алгоритм работы настроен на взаимодействие с человеком, на непрерывное выполнение крупномасштабных (компьютеризированных) задач, которые сам человек должен обозначить, а затем, если понадобиться, и откорректировать.



Учитывая возможности ИИ и скорость обработки информации значительно упрощаются процессы работы многих специалистов, включая архитекторов и инженеров-разработчиков различных систем жизнеобеспечения, которым теперь не надо перелопачивать тонны бумаг, или тратить много времени на поиски нужных материалов, закономерностей, правил и т. д. для проектирования и расчетов. Искусственный интеллект для современных архитекторов становится необходимым инструментом, ведь это программное обеспечение оказывает неоценимую помощь в анализе, прогнозировании, моделировании, вычислении и тестировании внедряемых решений, что минимизирует риск ошибок по причине человеческого фактора и значительно ускоряет процесс составления расчетов сложных структур (которые не всегда способен рассчитать человек).

Параметрическое программирование позволяет в считанные минуты создать оптимальный вариант конструкции, сделать расчеты и ограничения, создать бесчисленное количество форм любых предметов и зданий.

Так, например, разработана программа Midjourney, способная создать изображение и 3D-модель любого объекта только на основе текстового описания. Такие же «способности» имеет DALL·E 2 от Open AI, которая легко выдаст нужное изображение или модель, если потрудитесь проговорить то, что хотели бы увидеть. Правда, результаты не всегда устраивают дизайнеров (зачастую, они их самостоятельно дорабатывают), даже если они работали на основе программы AI – This House Does Not Exist, ведь творческой жилки в программном обеспечении взрастить еще не удалось. Хотя существует программа для параметрического проектирования, основанная на геометрическом программировании САПР со сложными алгоритмами, которая с помощью Grasshopper может не только сделать расчеты, но и полностью разработать готовый проект, который оптимизируют и адаптируют все-таки люди.

Нейросети легко проектируют города будущего и дома, которые могут дышать, правда, и здесь без человеческого участия пока не обходятся.

Из нашего видео можно узнать, как всего 200 лет назад без искусственного интеллекта и современных возможностей строили мосты, причем без единого гвоздя: