Наше современное общество является свидетелем всплеска строительства небоскребов в городских центрах по всему миру по разным причинам, включая инженерные достижения, увеличение плотности городов, нехватку пространства и, возможно, конкурентное стремление к строительству самых высоких сооружений. Привлекательность цельностеклянных фасадов и стремление к навесным стенам с большими панелями из сплошного стекла часто достигаются за счет функциональности.
В этих башнях работающие окна принесены в жертву ради эстетики и обширного обзора, а центральная планировка ядра обеспечивает максимальный обзор на 360 градусов, одновременно создавая архитектурных «монстров солнечного тепла». Без естественной или перекрестной вентиляции эти стеклянные небоскребы удерживают значительное количество тепла от солнечной радиации в жилых помещениях, полагаясь почти исключительно на механические системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для охлаждения этих помещений. Возникает вопрос: устаревает ли стратегия пассивной вентиляции при проектировании высотных зданий или можно ли эффективно интегрировать работоспособные системы в наши высокотехнологичные башни?
Постоянное развитие технологий изготовления стекла является частью продолжающейся тенденции строительства небоскребов. Мы прошли путь от однослойного рулонного стекла к флоат-стеклу, а теперь и к многослойному стеклу, которое включает в себя четырехслойные системы с различными типами воздуха внутри полостей, которые действуют как изоляторы. Современное стекло также улучшило светопропускание, предлагая меньше оттенков и окрасок, становясь почти невидимым. Точно так же усовершенствовались системы HVAC, обладающие большей мощностью и эффективностью, и могут управлять тепловыми факторами и влажностью, которые, как мы теперь понимаем, имеют решающее значение для комфорта пассажиров. Тем не менее, поскольку мы вкладываем значительные средства в инновации в области стекла и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, не упускаем ли мы из виду другие экономичные решения, материалы и стратегии, которые могли бы дополнить стекло, одновременно обеспечивая удобство использования?
Интеграция пассивного дизайна в современные небоскребы
Стеклянные небоскребы по своей сути игнорируют фундаментальные принципы ориентации при проектировании зданий. Их ориентация определяется исключительно видом, поскольку их стеклянные фасады считаются одинаковыми со всех сторон. Это делает любую традиционную мудрость относительно ориентации здания неактуальной. В традиционном пассивном дизайне ориентация здания минимизирует воздействие фасада на запад и восток, чтобы уменьшить приток тепла, отдавая предпочтение большему количеству стекла на северном фасаде. Однако этот подход неактуален для цельностеклянных башен, которые отвергают базовые стратегии, такие как выборочное использование прозрачности для управления притоком тепла на южном, западном и восточном фасадах. Это не означает, что стеклянные небоскребы должны быть устранены, но вместо этого они могут быть перепроектированы, чтобы лучше интегрироваться в городской ландшафт. Для достижения этой цели можно переосмыслить и адаптировать более пассивные экологические стратегии для дизайна небоскребов, открывая двери новому поколению высотных зданий, которые сочетают в себе удобство эксплуатации с привлекательностью высоких технологий.
Адаптивные и работоспособные фасады: новое определение управления солнечным теплом в небоскребах
Одной из эффективных стратегий уменьшения притока солнечного тепла в небоскребах, особенно в жарком климате, являются быстродействующие и работоспособные фасады. Включение внешнего затеняющего элемента перед остеклением навесной стены ограничивает использование только стекла и систем отопления, вентиляции и кондиционирования для контроля температуры. Эти затеняющие элементы, которые бывают различных форм, могут открываться или закрываться, чтобы сбалансировать обзор с помощью термозащиты. В отличие от внутренних штор или штор, внешние архитектурные затеняющие блоки отражают солнечный свет до того, как он попадет в здание, значительно снижая приток солнечного тепла более эффективно, чем внутренние решения, которые перехватывают свет только после того, как он проник в помещение.
Ярким примером является Plaza 13 от Buesco-Inchausti & Rein Architect, где перед остеклением расположен дополнительный слой внешних штор. Эта система наружных штор с коробчатыми роликами предлагает контролируемый пассивный способ регулирования теплового комфорта. Он придает характер единообразному фасаду благодаря динамичным, похожим на холст элементам затенения, которые открываются и закрываются по тонким стальным тросам.
Работоспособные затеняющие фасады тестировались на протяжении десятилетий: в 1987 году Институт арабского мира ателье Жана Нувеля разработал эту концепцию в инновационной, механической манере, которая также черпает вдохновение из традиционных практик. Здесь слой регулируемых отверстий — очень похожий на апертуру камеры — открывается и закрывается в зависимости от необходимости теплоизоляции визуального обзора. Несмотря на то, что эта сложная система расположена между двумя слоями стекла, она позволяет избежать прямых экологических проблем, таких как ветровая нагрузка или дождевая вода, хотя ее обслуживание и ремонт оказались сложными и дорогостоящими.
Несмотря на проблемы с обслуживанием, эта апертурная система бросила вызов традиционным представлениям о стеклянных небоскребах, поскольку ее геометрическая, механическая эстетика стала отличной альтернативой традиционным застекленным башням. Влияние этой концепции можно увидеть в более поздних проектах, вдохновивших на создание других адаптивных фасадных проектов, таких как башни Аль-Бахар от Aedas.
Башни Аль-Бахар, построенные в 2012 году, раздвинули границы применения затеняющих устройств на небоскребах. Их уникальный фасад представляет собой отличительную модель адаптивной архитектуры, в которой используются элементы затенения, которые работают синхронно с движением солнца, чтобы уменьшить приток тепла и блики. Фасады, состоящие из открытых и закрытых треугольных элементов, отличаются от традиционного цельностеклянного вида. Кроме того, избирательное нанесение системы затенения на фасады, открытые солнцу, напоминает традиционные конструкции ориентации зданий, что делает ее хорошо реализованным сочетанием современных и проверенных временем дизайнерских стратегий.
Зеленые фасады и открывающиеся окна: естественный подход к затенению небоскребов
Другая потенциальная стратегия пассивного климат-контроля — сочетание зеленых фасадов с открывающимися окнами. Используя легкие решения для посадки, такие как различные виды виноградных лоз и цветущих растений, дизайнеры могли окутать цельностеклянный небоскреб слоем естественной среды обитания, смягчая строгий внешний вид остекления навесных стен.
Распространенной критикой зелени на небоскребах является необходимость в почве, которая может увеличить структурную нагрузку и стоимость здания. Однако некоторые растения, тщательно выбранные и минимально зависящие от почвы, могут избежать этих проблем. Использование прорезей для цветов вместо полноценных грядок может снизить вес, делая зеленые фасады более подходящими для небоскребов. Виноградные лозы и листва, действуя как естественные элементы затенения, обеспечивают дополнительные преимущества, такие как очистка воздуха и повышение теплового и визуального комфорта внутри здания. Различные способы крепления позволяют легко устанавливать зеленые фасады. Методы включают в себя направляющие для растений, сетку из нержавеющей стали и структурные рамы, которые поддерживают вьющиеся растения, создавая естественный затеняющий слой, который традиционные работающие устройства не могут воспроизвести.
Один Центральный парк в Сиднее, также спроектированный Ateliers Jean Nouvel, представляет собой пример зеленых фасадов как эстетических элементов и терморегуляторов, фильтрующих солнечный свет до того, как он достигнет фасада здания. Хотя зеленые фасады могут обеспечивать меньший контроль над конкретными потребностями в затенении по сравнению с действующими системами, их мягкий, органичный внешний вид, усиленный открывающимися окнами и французскими балконами, создает живописную, обитаемую среду, которую не может воспроизвести ни одна механическая система.
В современном деревенском офисе Ho Khue Architects смесь местных виноградных лоз, банановых деревьев и желтых кустарников защищает застекленные проемы здания, уравновешивая приток солнечного тепла с естественными видами. Хотя в этом проекте используются более традиционные цветочные горшки и непрозрачные фасады, он иллюстрирует альтернативное применение зеленого фасада, которое может вдохновить дизайн фасадов небоскребов.
Разговор о зеленых фасадах продолжается, и можно многому научиться из пилотных проектов, изучающих сильные и слабые стороны этой стратегии дизайна. Такие вопросы, как техническое обслуживание растений, контроль роста и выветривание материалов, будут продолжать определять будущее зеленых фасадов как жизнеспособной стратегии управления притоком солнечного тепла в небоскребах. Сможем ли мы создать устойчивую версию «Высотного дома» James Wines & SITE, остается открытым вопросом, но потенциал интеграции зеленых фасадов с работоспособными стеклянными навесными стенами является многообещающим.
За пределами стекла: инновационные фасады для более зеленого и прохладного городского будущего
Дискуссия вокруг систем фасадов небоскребов становится все более критичной по мере того, как городские центры становятся плотнее, часто упуская из виду эффект городского острова тепла и высокие потребности в энергии систем HVAC, вызванные неработоспособными стеклянными навесными стенами. Вместо того, чтобы принимать эти фасады как неизбежные и зависящие исключительно от инженерных достижений в области остекления и климат-контроля, архитекторы и дизайнеры обязаны изучить пассивные дизайнерские решения, такие как работающие затеняющие устройства и зеленые фасады, чтобы разработать фасады, более подходящие для уникальных задач Высокие, стройные здания с обширными площадями.
Такие выставки, как Emerging Ecology в МоМА, будут продолжать продвигать этот разговор вперед, предлагая дизайнерам переосмыслить экологически безопасные фасады, которые бросают вызов традиционным застекленным навесным стенам. Эти инновации будут направлены на повышение комфорта, более устойчивые методы строительства и снижение зависимости от механических систем для контроля климата в помещениях, что в конечном итоге будет способствовать более энергоэффективному будущему высотной архитектуры.
