Биоклиматическая архитектура часть 4
Ральф Эрскин и его субарктический город
ПРЕДЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ
Ральф Эрскин родился в Англии, но живет и работает в Швеции. В свою бытность архитектором и градостроителем в арктических районах, он часто сталкивался с такими огромными и принципиально новыми проблемами, как проблема создания современного города там, где до того времени жили только лапландцы-оленеводы.
Страшная бесконечная зима на Крайнем Севере заставляет человека жить в тяжелейших стрессовых условиях, социальные и психологические последствия которых еще недостаточно хорошо изучены. А между тем архитектору, в полной мере осознающему свою задачу, нельзя не принимать их во внимание.
Вот что пишет по этому поводу Дж. Марстон Фитч: «Эрскин думает, что известное всем отчуждение шведов можно легко связать — в культурном, а не в генетическом плане — с условиями физической обособленности, в которых они вынуждены жить зимой в деревне, а частично в городах Швеции.
Такому угнетающему воздействию окружающей среды — огромному, повсеместному, всепроникающему вплоть психосоматических последствий у человека — нельзя противостоять путем строительства отдельных, обособленных друг от друга домов, по каким бы хорошим проектам они ни строились и какого бы высочайшего качества они ни были. То, чего не хватает, — это нечто вроде мегаструктуры размером в целый город, созданной специально для того, чтобы бороться со стрессом, вызванным условиями окружающей среды: с жестокими и непрерывными морозами, чрезвычайно сильными ветрами, тяжелым снежным покровом, долгими полярными ночами…» (Дж. Марстон Фитч, Американское жилищное строительство — Окружающая среда и ее влияние на форму здания, Бостон, 1972).
Эта мегаструктура призвана помочь человеку одержать победу над враждебной ему окружающей средой: она должна помочь создать условия для непрерывной нормальной общественной жизни человека, дать возможность ходить пешком круглый год.
В макете субарктического города с исключительной точностью применены некоторые теоретические принципы ориентации зданий: город располагается по концентрическим террасам, сообщающимся между собой, которые образуют, огромный полукруг, обращенный на юг. С севера его защищает непрерывный массив многоэтажных зданий, прорезанный внутри лучевыми и кольцевыми улицами. Уличное движение происходит на двух уровнях: на внешнем — в летнее, а на внутреннем — в зимнее время.
Эрскин углубляет разработку данной темы вплоть до выдвижения радикальных предложений по строительству своеобразного гигантского свода. Под этой крышей можно было бы попытаться создать нормальные, благоприятные для жизни человека условия города с умеренным климатом.
Движение солнца и тени
Земля вращается вокруг солнца по эллиптической, почти круговой орбите, совершая полный оборот в течение года.
Так как, Земля вращается вокруг своей оси, наклон которой по отношению к орбитальной плоскости равен 23° 27′.
Вследствие этого наклона на Земле сменяют друг друга времена года, так же длительность дня варьируется в зависимости от широты, на которой расположен тот или иной город, а также виляние имеет изменение времени года.
Относительно любой точки на Земле Солнце находится в постоянном движении с Востока на Запад по предполагаемому прозрачному полушарию, который мы привыкли называть небесным сводом.
Положение Солнца на этом небесном своде можно зафиксировать посредством углов: а — высота Солнца, Т — азимутный угол.
Значение этих двух углов можно вычислить достаточно легко, исходя из широты, на которой расположен взятый нами населенный пункт, дня и часа.
Движение Солнца в течение одного дня на данной широте можно тогда представить как кривую линию на диаграмме с координатами а и у.
Если перенести на график линии, соответствующие траектории Солнца в дни года, взятые за образец (обычно берется 21 день каждого месяца) по каждой широте, то мы должны получить диаграммы, позволяющие с легкостью определить положение Солнца в данном месте в данный момент.
Так, например в Римини (этот город расположен на 44 северной широты) в 11 часов утра 21 апреля — или 21 августа — Солнце находится в таком положении, что а =55° и у = приблизительно 25° вост.д.
Окклюзии, видимые из определенной точки, тоже можно выразить посредством углов а и у. И действительно, достаточно определить пары углов а и у: это даст нам контур окклюзии, какой она предстанет из взятой нами точки. Если перенести этот контур на график положения Солнца, то можно довольно легко установить, в какое из времен года нужная нам точка будет находится в тени.
Итак, возвращаясь к Римини, можно заметить, что присутствие какого-то здания создает преграду прямому солнечному излучению попасть в рассматриваемую точку с 9 до 10.30 час. 21 апреля, в то время как этого не наблюдается в другие весенние, осенние и летние месяцы.
Тени, образующиеся от отдельных частей того же самого здания, находящегося в рассматриваемой нами точке, можно определить, пользуясь тем же приемом. Итак, становится очевидным, что подобная система позволяет определить размеры, например, таких выступов, которые будут отбрасывать тень на фасад здания в некоторые периоды года, а в другие периоды нет.
Окна и оконные экраны
Как мы уже видели, стекло играет очень важную роль в поддержании термического равновесия здания. Следовательно, нельзя не уделить особого внимания развитию видов технологии, значение которых трудно переоценить.
Первый тип предложений и решений пытается разрешить самую важную проблему, а именно: как сделать так, чтобы оконное стекло выполняло свою положительную функцию, (напр., днем), улавливания и „сохранения» солнечной энергии, а также и полезную функцию (например, зимой, обогревая жилище в те часы, когда оно служит и для естественного освещения помещения), но как избежать того, чтобы стекло предстало в своей отрицательной функции рассеивателя тепла?
Наиболее известным решением этой проблемы является использование двойных застекленных рам и подвижных оконных экранов. Существует великое множество вариантов этих приемов. Можно использовать подвижные экраны на шарнирах, как внутренние, так и внешние, сделанные из различных материалов, обладающих изоляционными свойствами, заворачивающиеся или складывающиеся вручную или механически. Большую пользу приносят и внутренние занавеси из плотных стеганых материалов или состоящие из нескольких слоев пластических материалов, куда под давлением нагнетается воздух, образуя, таким образом, что-то вроде подушки.
Оказывается, что во всех случаях полезный эффект создается тогда, когда внутренняя поверхность оконных экранов является отражающей и уменьшает, таким образом, поглощение излучения, исходящего от внутренних тел.
Были выдвинуты также и более сложные и передовые предложения. Например, в одном из них маленький электрический компрессор нагнетает — или всасывает, смотря по необходимости — маленькие шарики из экспасированного полистирола в промежутки между двумя рамами: таким образом, если промежуток между рамами пуст, стекла выполняют свою естественную функцию, пропуская солнечные лучи; если же пространство заполнено шариками, то образуется «непрозрачная» стенка, представляющая собой такое же термическое сопротивление, как и обычная стена.
Другие решения, находящиеся пока в стадии изучения, предусматривают укладку тончайших слоев между двумя рамами: эти слои прозрачны в нормальных условиях, но становятся матовыми под воздействием электрического тока.
Экраны, служащие для сохранения тепла зимой, обычно используются для отражения нежелательной летом солнечной радиации. Например, одно очень интересное решение заключается в том, что занавеси «венецианского» типа, состоящие из длинных узких полос, вставляются в пространство между двумя рамами, причем, ими можно управлять изнутри. Некоторые полосы покрыты слоем изоляционного материала и поворачивая их по-разному можно открывать окно всеми возможными способами: можно открыть его полностью или закрыть его полностью по-летнему, повернув посеребренные стороны полос вовнутрь, можно также закрыть окно по-зимнему, повернув полосы посеребренной стороной наружу. Кроме того, возможны многочисленные промежуточные комбинации.
Была предложена еще одна изобретательная система «автоматического» экранирования. Здесь тоже речь идет о занавеси «венецианского» типа, однако, полосы гораздо больших размеров и покрыты серебряной краской. Управляются такие занавеси двумя маленькими резервуарами, наполненными фреоном, которые установлены по обоим концам полосы и соединены между собой.
Летом эти резервуары располагаются так, чтобы солнечное излучение нагревало внешний резервуар, что приводит к расширению фреона, который, затем перетекает во внутренний резервуар. В результате полоса теряет равновесие и закрывается. Зимой, напротив, резервуары меняются местами под воздействием солнечных лучей полосы открываются, а после захода солнца опять закрываются.
Необходимо упомянуть и о разных типах пленки, которую наносят на стеклянные поверхности в целях изменения их оптических свойств. Здесь нельзя не сказать о так называемом «тепловом зеркале». Это — тончайшая металлическая пленка, которая сохраняет повышенную прозрачность по отношению к солнечным лучам, обладая к тому же повышенной степенью отражения далекого инфракрасного излучения.
