Холодний розрахунок: Як архітектура перемагає спеку

У ХХ столітті архітектори багато експериментували з новими способами проєктування та будівництва. У тому числі вони вивчали досвід народів, які проживають у спекотних країнах та постійно борються з високими температурами, й адаптували його до сучасності.

У Новій Гвінеї, наприклад, будинки встановлювали на ніжках над землею, щоб повітря позбавляло конструкцію зайвого тепла. А метод орієнтації оселі щодо сторін світу винайшли ще у Стародавньому Єгипті. Також люди використовували висічене у скелях житло, хатини з отворами для виходу гарячого повітря, великі звиси дахів у традиційних будинках екваторіальної Західної Африки та Західної Індії. Ще створювали вентиляційні шахти з розпилювачами води або спеціальні плетені щити, які ставили на вікна та змочували водою.

Розповідаємо про найпоширеніші архітектурні методи, що допомагають охолоджувати сучасні будинки.

Орієнтація та планування

Піднімати будинки на опори, залишаючи перший поверх незаповненим, серед архітекторів почав Ле Корбюзьє. Він хотів, щоб споруди не перешкоджали переміщенню людей, а подвір’я «дихали повітрям». Під такими будинками створювали прохолодні простори з озелененими майданчиками для відпочинку дорослих та ігор дітей. І згодом виявилося, що це сприяло охолодженню конструкції через циркуляцію повітря.

У спекотних країнах повітряні канали облаштовували не тільки внизу, а й по висоті будівлі. Для цього залишали незабудованими цілі поверхи або робили окремі наскрізні простори у споруді, як у житловому комплексі Pedregulho архітектора Аффонсо Едуардо Рейді.

Самі будинки робили у вигляді довгих вузьких паралелепіпедів. Їх торцеві стіні дивилися на південний захід — сторону, де сонце найбільш пекуче. А вже фасади з вікнами квартир, особливо односторонніх, спрямовували на схід, південь та захід (орієнтації на північ уникали, аби не позбавляти житло сонця).

Кожна квартира й під’їзди могли мати лоджії: люди отримували доступ до свіжого повітря, але були захищені від сонця. Іноді й самі лоджії оздоблювали декоративними панелями, які створювали додаткову тінь.

У громадських будівлях робили більше відкритих приміщень, використовували різноманітні за формою та пластикою сонцезахисні екрани.

Деякі будівлі, в першу чергу лікарні, мали планування з галереями — коридорами, в яких кімнати були лише з одного боку, а з іншого — лише вікна. Наприклад, шпиталь Оскара Німеєра в Ріо-де-Жанейро являє собою вузьку багатоповерхову будівлю на опорах, розташовану на березі Атлантичного океану. Внутрішній коридор і службові приміщення зміщено на захід, а всі лікарняні палати орієнтовані на схід, де видно океан. Західний фасад повністю огороджений сонцезахисною панеллю.

Вода

Біля громадських будівель, особливо біля палаців культури чи спорту та універмагів, зазвичай робили канали, фонтани, водяні завіси або басейни. Фонтани охолоджували відкритий простір поруч, а фонтани-градирні — ще й самі будівлі. Такі об’єкти працюють за принципом градирень, які на електростанціях охолоджують апаратуру. Вода відводить від будівлі тепло й охолоджується у фонтані потоками повітря. В Україні подібні споруди зробили в Донецьку біля Палацу молоді «Юність», у Сімферополі біля універмагу «Крим», будівлі міськради, в парку імені Треньова, у Дніпрі біля ЦУМу, в Керчі біля Палацу культури «Корабел» — останні два знесені.

Рослини

Дерева біля будівлі охолоджують повітря на 1,5-2,5 °С. Варто висаджувати їх біля торцевих фасадів у напрямках «схід — південний схід» і «захід — південний захід». Вранці та ввечері рослини даватимуть довгу тінь і лише опівдні будуть не дуже ефективними через зенітне сонце. Також за допомогою дерев можна регулювати напрямок й інтенсивність вітрів: висадити їх паралельно до панівного напрямку вітру для підсилення, перпендикулярно або у шаховому порядку — для гасіння потоків.

Виткі рослини на фасадах теж охолоджують стіни, особливо якщо вони розміщуються на ґратчастих конструкціях — тоді повітря вільно ціркулює між ними та поверхнею споруди. Разом із деревами біля будівлі вони можуть знизити температуру стін на 9-10 °С.

Зараз у Києві з’явилася подібна ініціатива — управління екології та природних ресурсів КМДА пропонує висаджувати виноград на будинках і офісах. Хоча ще нещодавно таке озеленення знищувати, як це сталося з будівлями Укравтодору та «Квітів України».

Стіни й облицювання

Охолодження спорудам також можуть забезпечувати кам’яні, керамічні або скляні (глазурована плитка, кахлі, мозаїка) облицювальні матеріали і підлога, особливо світлих тонів.

В останні роки будівлі почали частіше робити чорного кольору, але саме світлі відтінки захищають від надмірного нагрівання. Різниця в температурі білої та чорної покрівлі у спекотний день може досягати 30 °C.

Кривизна поверхні, хвилястість та шорсткість, об’ємні візерунки і рельєфи, виступи й поглиблення, склепіння і куполи виконують не тільки декоративну функцію, а й підвищують теплообмін. За рахунок нерівностей збільшується площа поверхні, тому тепло розсіюється і швидше «відходить». Це працюватиме, навіть якщо зробити на стінах дуже невеликі поглиблення чи висікти в них лінії та фігури.

Теплозахисним екранам на стінах можна надавати певної фактури, робити на зовнішніх поверхнях виступи й поглиблення. Так, архітектори Поль Лестер Вінер і Жузеп Луїс Серт розробили конструкцію «дихаючої стіни» з отворами. Огороджуючи внутрішній простір будівлі, подібна стіна-ширма забезпечує проникнення повітря й одночасно гасить промені сонця. «Дихаючі стіни» виготовляють зі збірного залізобетону, бетону, кераміки, алюмінію, бамбука тощо. Наприкінці 60-х такі стіни робили зі збірних конструкцій, які формували цілі орнаменти. Вони не лише виконували суто «кліматичні» функції, але й увиразнювали фасади.

Сонцерізи

У архітектурі модернізму багато різноманітних елементів, що борються з надмірною інсоляцією та водночас прикрашають будівлі.

Найпростішим типом сонцезахисного пристрою є звис покрівлі — карниз. У низьких будівлях такі виступи роблять рівними половині висоти стіни, яку вони захищають. Але карнизи уже не вийде використовувати для високих будівель, а також для затінення західних і східних фасадів, оскільки останні перегріваються від низьких променів сонця у вечірні й ранкові години.

Існує також прийом із заглибленими лоджіями — стіни в них виконують роль «сонцерізів»: вони створюють тіні, захищаючи кімнати від сонячних променів. Так часто роблять у готелях.

Один із найпоширеніших типів пристроїв для затінення придумав Ле Корбюзьє. Він переробив уже відомі жалюзі, що прийшли до нас із Персії, і виготовив спеціальні стаціонарні розсіювачі. Вони поширені, зокрема, у бразильській архітектурі, де їх називали quebrasol — з португальської «сонцелом». Це ряд вузьких пластин, розташованих перед фасадом для створення тіні. «Сонцелом» відрізняється від звичних жалюзі тим, що між ним та площиною фасаду може проходити повітря, оскільки він розташований на деякому віддаленні від стіни. Такі конструкції, наприклад, використовував Оскар Німеєр.

Сонцерізи бувають горизонтальними, вертикальними або комірчастими (комбінація двох перших). Тип обирають у залежності від орієнтації будівлі. Ребра-стінки сонцерізів роблять із бетону, скла, дерева, кераміки, алюмінію. Такі ребра можуть розташовуватися під різними кутами до фасаду споруди.

Ще один різновид розсіювачів — сонцезахисні панелі на будівлях. Їх, як і жалюзі Ле Корбюзьє, розташовували на віддаленні від вікон та стін, але це вже були не вузькі пластини, а ажурні конструкції з декоративними функціями. Також вони могли слугувати прикрасою будівлі.

Сонцерізи можуть підкреслювати горизонтальний та вертикальний ритми, створювати різноманітну гру світла й тіні, контрасти з гладкою поверхнею стін.

У колумбійському місті Медельїн будують штаб-квартиру Empresa de Desarrollo Urbano зі збірною фасадною системою, сонячними панелями та іншими засобами, що дозволяють повністю відмовитися від штучного кондиціонування. А у проєкті нового буддистського храму в Сан-Франциско, розробленому Skidmore, Owings & Merrill, для фасаду використають металеві сонцезахисні панелі й вертикальні сонцерізи.

Інтер’єр

Щоб облицювання внутрішніх поверхонь охолоджувало приміщення, застосовують тверді щільні матеріали, які не проводять тепло: поліровані бетонні плити, терраццо, керамічну плитку, повнотілу цеглу, граніт, мармур тощо. У нашому помірному кліматі можна обмежитися облаштуванням «холодної» підлоги — мармурової, терраццевої, мозаїчної, керамічної, з бетонної та цементно-піщаної плитки.

Дахи

На дахах будівель можна влаштовувати мілкі басейни або покривати їх шаром ґрунту і засаджувати рослинами — так вони менше нагріватимуться.

Крім того, ефективною вважають конструкцію подвійного даху із застосуванням залізобетону, бетону й інших нових матеріалів. Ще на початку 1939 року Емері Рот зробив заміську віллу в Гізі, де верхня оболонка даху будівлі виконує функції захисної парасольки, приймає теплові навантаження і позбавляє сонячного тепла головний настил покрівлі. Повітря між цими оболонками може вільно циркулювати, забираючи надлишкове тепло.

На обкладинці: Санаторій «Дружба» (1983—1985), Ялта, Крим. Архітектори: І. Василевський, Ю. Стефанчук, В. Дівнов, Л. Кеслер. Фото: Depositphotos.

Усі фото, якщо не вказано інше: приватний архів Child of Socialism