В «АиС» (2008, № 11) публиковались мои наброски теоретического подхода к проектированию зданий, органически включающихся во внегородской ландшафт Беларуси, где обосновывалось, почему именно сохранение связности и органичности внегородского ландшафта имеет существенное значение для устойчивого развития республики, в том числе обеспечения ее энергетической и экологической безопасности. На этот раз редакция журнала попросила рассказать о практических работах, ведущихся мною и моими единомышленниками в данном направлении. Это значительно сложнее – и в силу того, что по извечной постсоветской традиции практика у нас существенно отстает от теории, и в силу того, что теоретические исследования мы ведем на собственные средства, а результаты конкретных проектных работ принадлежат заказчикам и, можно надеяться, служат основой их будущего процветания. Единственно верным решением является публикация истории проекта, в котором я не только проектировщик, но и совладелец, что дает мне определенную вольность в обращении с информацией. Предвосхищая содержание статьи, скажу о его текущем состоянии: идет разработка рабочей документации и формирование инвестиционного пакета.
1. Модернизация и инновация
Прежде всего нужно объяснить, чем именно отличается подход к вопросам эффективности, применяемый в нашем проекте, от общепринятого в Беларуси. Энергосбережение в гражданском строительстве сегодня – хорошо заметный в республике тренд. Принимаются рамочные законы и соответствующие технические нормативы, ведутся масштабные исследования в таких институтах, как НИПТИС и др. Аналогичные проекты разрабатываются не только архитекторами, строителями, специалистами по теплотехнике, но и энергетиками. С точки зрения стратегической все они носят модернизационный характер. Модернизация здесь – это целенаправленное приведение какой-либо отрасли, сферы деятельности к состоянию, принятому как «современное» (в случае с рассматриваемым аспектом модернизации – к параметрам энергоэффективности, принятым в соответствующих программах). То есть модернизация ориентируется на достаточное значение определенного параметра и изменяет используемые технологии только в той степени, в которой это необходимо для достижения, в данном случае достаточного, значения теплопотребления на квадратный метр в год. Это делает модернизацию оптимальной стратегией для крупных, неповоротливых комплексов с большой инерцией и массивной технологической базой, каковым, несомненно, является белорусский строительный комплекс.
Насколько эффективной будет такая модернизация для фактического заказчика – государства и, что еще важнее, для конечного потребителя – владельца или эксплуататора недвижимости? Это зависит от того, чем были обусловлены принятые параметры энергосбережения: интересами инертных элементов стройкомплекса или прогнозированием допустимого расхода энергии на отопление на основе поведения системы, в которую входят индексы отпускных цен на теплоносители, эффективность теплопроизводящих устройств (ТЭЦ тоже подвержены модернизации!), эффективность транспортировки тепла (и здесь все меняется!) и рост доходов на одно домохозяйство. В данной области существует явный информационный дефицит. По крайней мере, в открытых источниках нам не удалось обнаружить материалов такого прогноза. Либо это значит, что параметры текущей «энергетической революции» в строительстве взяты с потолка, и тогда модернизация – ошибка, вынуждающая государство тратить свои ресурсы на неоптимальные меры (т.е. какая-то отдача от них наверняка будет, но возможно ли, например, вложив на 1% больше, получить на 30% большую отдачу?). Либо – что обоснование параметров модернизации скрыто, и тогда налицо профанация конечного потребителя, который, оплачивая «энергоэффективную» недвижимость, не может проверить, насколько эта энергоэффективность ему выгодна или не выгодна. Эти вопросы вынудили нас начать собственное прогнозирование поведения вышеописанной системы для того, чтобы иметь возможность компетентно консультировать клиентов по вопросам экономической целесообразности применения тех либо иных технологий…
Оставим в стороне вопрос об оптимальном расчете курса модернизации и зададимся другим: что будет, если применить технологии и методики, лежащие за пределом сегодняшней целесообразности? Перейти от модернизационной к инновационной деятельности, отталкиваясь не от «достаточного», а от «возможного»? График показывает, что в таком случае издержки начинают расти: технологии слишком дороги, а их эффект слабо сказывается на экономии энергии... здесь заканчивается пространство решений, в котором имеет смысл действовать для получения прибыли или увеличения конкурентоспособности, заканчивается экономическая обусловленность производства и строительства. Все, что лежит на графике далее этой отметки – пространство для энтузиастов, чья мотивация отлична от экономической. Где-то еще дальше на графике намечается неожиданный «провал» – издержки падают, экономический эффект возрастает. Это место, где начинается синергия внедряемых инновационных технологий, которая только и может оправдать усилия энтузиастов: эффективность одной усиливает эффективность другой. Правда, в силу высоких рисков инновационной деятельности (связанных в том числе с работой в условиях недостатка информации), как правило, большинству энтузиастов не удается добраться до этой точки. Тут нужно совершенно новое мышление, настроенное не на повышение эффективности отдельных компонентов, а на понимание максимума взаимосвязей между всеми компонентами и средой. У нас, кстати, такому мышлению не учат ни архитекторов, ни кого-либо еще...
2. Начало проекта
В 2004 г., во время Европейской ассамблеи студентов-архитекторов, проходившей в окрестностях датского города Орхус, мы с Виктором Колесниковым и Беном Бузайном из Швейцарии, изучая недостатки расположенного рядом экопоселения Фриланд, разработали концепцию «экологического симбионта» – нового здания, добавляемого к старому, малоэффективному и спроектированного так, чтобы эффективность конечной системы была выше эффективности составных частей. То есть чтобы новый объем утилизировал теплопотери и другие утечки исходного, реконструируемого. Концепция была умозрительной и ориентированной скорее на градостроительные масштабы, но, переработанная, она нашла место среди других, уже известных, в статье о различных подходах к эконейтральному жилищу («АиС», май, 2006 г.). И когда будущему моему партнеру пришла в голову идея реконструировать здание 1950-х гг., расположенное неподалеку от Лепеля, на озере Белое, под объект придорожного сервиса в рамках соответствующей государственной программы, он обратил внимание именно на эту концепцию. Почему?
Объект реконструкции – одноэтажное здание, когда-то использовавшееся как детский сад, с массивными кирпичными стенами, ветшающей полувальмовой крышей, позднейшей пристройкой в один газосиликатный кирпич – расположен первым в ряду нескольких аналогичных домов на трассе Минск – Полоцк и хорошо просматривается с развилки, на которой эта трасса отделяется от трассы Минск – Витебск. На обеих трассах достаточно интенсивное движение, в том числе и транзитных грузопотоков. Несколькими километрами ближе к Минску, на въезде в сам Лепель, уже расположен ряд объектов придорожного сервиса эконом-класса. Значит, чтобы избежать конкуренции, необходимо перевести новый объект в более высокую категорию, рассчитанную на другой класс клиентов. Прямо через дорогу от реконструируемого здания – обрывистый берег ледникового озера Белое. Дорога не отделена от озера ни кюветом, ни какими-либо другими гидротехническими сооружениями, не говоря уже о простейших фильтрах, так что весь поверхностный сток с шоссе попадает непосредственно в озеро. На другом берегу залива – корпуса льнозавода и участок складирования отходов льнопроизводства (волокнистой льняной костры, часть из которой сжигается в местной котельной, часть сгнивает под открытым небом). В общем, с одной стороны, локация демонстрировала характерное для постсоветского пространства сочетание компонентов, каждый из которых выполняет важную «внешнюю» функцию вне всякого согласования с функционированием соседних: льнозавод производит лен, и только лен, озеро до недавнего времени служило рыболовным угодьем и остается экологическим резервуаром для города, шоссе проводит важные транспортные потоки и т.д. Эффективность всех компонентов крайне невелика.
Привычный для Беларуси подход подразумевал бы, что в нагромождение (никоим образом не систему!) компонентов добавится еще один – объект придорожного сервиса со своей независимой функцией: кормить и давать ночлег водителям транзитного автотранспорта. С другой стороны, локация обладает далеко не уникальным, но заметным для внимательного человека природным и этнокультурным потенциалом. Склон, падающий от дороги к озеру, разделен надвое террасой, на которой можно обнаружить следы деревянной постройки. Это остатки навеса плотогонов, которые вплоть до 1930-х гг. отдыхали здесь, прежде чем взвести бревна по склону и волоком переправить их к ближайшей протоке, откуда продолжить сплав. Но ведь рельеф меняется медленно и удобные места для волоков не возникают внезапно! И точно – достаточно обратиться к археологическим и историческим материалам, чтобы обнаружить, что волок на озере Белом принадлежал еще к одному из ответвлений пути из варяг в греки. Таким образом, берега озера оказываются интересны и с этнографической, и с исторической точки зрения. После этого стоит обратиться к гидробиологам, чтобы узнать, что ручей и малая река, связанные с озером и отделенные реконструируемым зданием от дороги, являются местами расселения небольшой популяции бобров, на них пока что сохранился и ряд достаточно редких растений.... Не говоря уже о том, что близлежащие небольшие озера хорошо подходят для разведения и любительского лова рыбы.
Таким образом, были выделены три группы факторов: преимущества места для устройства объекта придорожного сервиса; преимущества места для устройства эко- или этнотуристического объекта; проблемы, свойственные прилегающей территории. И возникло интуитивное ощущение, что, наладив симбиотическое взаимодействие указанных ранее компонентов, можно минимальными средствами добиться раскрытия потенциала и решения проблем территории. Была сформирована парадоксальная задача: разработать этноэкомотель – объект придорожного сервиса, полностью вписанный в этнокультурный ландшафт так, чтобы не нарушить его исторический характер, встроенный в уже нарушенную экосистему таким образом, чтобы компенсировать негативное влияние на нее, как бы «оттянуть на себя» нагрузку от автотрассы. В дальнейшем название «проект этноэкомотеля» сократилось внутри рабочей группы до рабочего названия «экомотель», сохранив для нас те же коннотации, – это обозначение будем для краткости использовать и в статье.
Уже на данном этапе было ясно, что нам не удастся решить поставленную задачу, продолжая мыслить в пределах участка, непосредственно примыкающего к зданию. Тем не менее работать начали именно со здания – как с объекта, который требовал наиболее понятных мер по повышению энергоэффективности.
3. Здание экомотеля: концепция и технология
В первую очередь было произведено зонирование функционального набора будущего здания на «источники вторичного тепла» и «потребители вторичного тепла». Несомненным источником тепла в объекте придорожного сервиса, конечно, является кухня. Как правило, это помещение, которое необходимо дополнительно вентилировать не только в весенне-осенний, но и, при достаточной загрузке, в зимний период для того, чтобы удалить избыток тепла. К источникам тепла была отнесена и баня с душевыми кабинами: значительная часть тепла, затраченного на подогрев воды, там обычно рассеивается и растрачивается впустую. Нами было принято вполне очевидное решение использовать теплый воздух из этих помещений для «накачки» рекуператора, которой при загрузке кухни на 4–5 часов должно быть достаточно для поддержания необходимой температуры в небольшом объеме кафе и в номерах мотеля, расположенных на втором этаже, над кухней и залом кафе. Такое решение потребовало внедрения в вытяжную систему перед рекуператором каскада из влаго- и жироуловителя, что увеличило потребление системой вентиляции электроэнергии – эту проблему мы решили, уже перейдя к комплексной разработке прибрежной территории (см. раздел 7). Зонирование по вертикали с размещением жилых номеров – потребителей вторичного тепла в надстраиваемом ярусе, а кухни, бани с душами и зала кафе – в существующих стенах было обусловлено именно разницей термического потенциала помещений. Приняли решение выполнять жилую надстройку в замкнутом теплоизолирующем контуре с максимальной герметизацией и небольшими оконными проемами (что также снимает проблему звукоизоляции номеров от близлежащей дороги), в то время как более значимые теплопотери первого этажа (где будут дополнительно утеплены стены, однако отсечь их от фундамента поясом теплоизоляции и предотвратить теплопотери через тамбур не представляется возможным) будут компенсироваться прежде всего работой бани и кухонного оборудования. Это разделение тем более оправданно, что комфортная температура воздуха в кафе и жилых номерах различна. Взаимодействие «горячего», используемого с суточной цикличностью первого этажа и «пассивного» второго формируют в пределах здания тот самый симбиоз, о котором говорилось в первой статье, и позволяют за счет избыточного тепла кухни, компенсирующего теплотехнические недостатки первого этажа, рассчитывать на пассивную эксплуатацию здания на протяжении десяти из двенадцати месяцев.
Переход к рассмотрению прилегающей территории начался… с поиска источников доступных ресурсов для строительства. Им оказалась, в первую очередь, льнокостра, которая, будучи замешана с глиной, образует достаточно пористый, негорючий материал (коэффициент теплопроводности зависит от соотношения костра/глина и эффективности перемешивания смеси). Этот материал будет использован для утепления стен первого этажа, возведения ограды вокруг прилегающего к зданию участка и надворных построек. Использование льнокостры позволяет утилизировать отходы льнопроизводства и разгрузить от них территорию завода, прилегающую к колхозному яблоневому саду. Вторая составляющая смеси – глина – в связи с характерной геологией места добывается при снятии грунта для устройства автостоянки, сокращая и расходы на транспортировку, и, соответственно, выбросы от грузовиков, которые применялись бы для ее перевозки. Надстройка возводится в деревянном каркасе с заполнением соломенными блоками (соседний колхоз использует тюкующий пресс-подборщик, позволяющий прессовать блоки соответствующих габаритов и плотности). Это уже третий побочный продукт, заменяющий «первые» при реконструкции здания экомотеля. В целом проект здания насыщен и другими решениями по утилизации вторичных продуктов, чему способствует проведенное нами тщательное знакомство с ресурсами района и производственными процессами, протекающими на его территории, вплоть до использования поперечных спилов нескольких исполинских деревьев, вырубленных в 2010 г. при санации лесхоза.
4. Здание экомотеля: объемно-пространственное и декоративное решение
В соответствии с «этническим» разделом проекта архитектурно-пространственное решение здания выполнено с использованием компоновочных и композиционных схем корчем, традиционных для данного региона. При этом мы стремились избежать наивной стилизации или прямого цитирования, так как, по нашему глубокому убеждению, целостной народной культуре чужда всякая имитация. Создание бутафорской корчмы, имитирующей буквальные формы прошлого, воспроизводит именно современное, городское восприятие мира и никоим образом не укореняется в этнической традиции. Такой подход вызвал определенный конфликт с рядом «академически» настроенных консультантов, которым мы предложили поучаствовать в трансляции этнических принципов в современную архитектуру. В конечном итоге в проекте были интерпретированы именно те черты региональной архитектуры, которые напрямую связаны с теплотехническими и климатическими параметрами среды, что обусловило их целесообразное, а не нарочитое применение. Мы считаем, что только подобный подход способствует сохранению здоровой причастности современного человека к этническим корням, а не отчуждению от них, как от внешнего «экспоната», в данном случае – стилизованной, бутафорской корчмы. Трудность заключается в том, что он требует более глубокого понимания форм традиционной архитектуры, чем простое их копирование. Необходим навык деконструкции традиционного здания с выявлением эволюционных закономерностей, причин и семантических связей… К сожалению, опыт такой деконструкции очень слабо представлен в публикациях, посвященных традиционному жилищу, что вынудило нас разрабатывать собственную методику. Она до сих пор не закончена – часть решений по структуре отдельных фрагментов фасада, как правило, зависевших от физического процесса обработки материала, будет в соответствии с концепцией приниматься непосредственно на строительной площадке.
5. Прилегающая территория
Второй уровень работы касался прилегающей к зданию экомотеля территории. Ею, как и всеми остальными, связанными с разделом генплана, руководил соавтор проекта Александр Ходяков. В число задач, которые предстояло решить, входили: сохранение деревьев, растущих по периметру участка; ограждение территории, защита от воровства и вандализма; устройство проезда для загрузки кухни; формирование зоны летнего кафе с капитальным навесом; обеспечение сбора ливневой воды для хозяйственных нужд. Сохранение деревьев, высаженных далеко не по прямой линии, потребовало устройства пластичного в плане забора из смеси глина/костра. Его каркас (возведение начато осенью 2010 г.) в то же время служит опорой для стропильной системы протяженного односкатного навеса (в которой используется древесина от демонтируемой стропильной системы существующей кровли). Под навесом располагаются дощатый настил и периферийный обход летнего кафе. Для устройства экстенсивной зеленой кровли навеса после соответствующей подготовки используется дерн, снимаемый с будущей автостоянки. В отличие от рулонного или засеваемого газона такое решение обеспечивает экологическую устойчивость и долговечность зеленой кровли, так как на ней сохраняется нативная мультикультура. Экстенсивная зеленая кровля нужна для того, чтобы задерживать поступление ливневого стока внутрь двора, что позволяет накапливать его в искусственном пруду и использовать по мере надобности для хозяйственных нужд, сокращая нагрузку на уже устроенную скважину и, следовательно, водоносные пласты. Все элементы экотехнического решения территории образуют во дворе экомотеля эстетически осмысленный искусственный ландшафт, а грунтовая подложка зеленой кровли защищает навес от поджогов и других актов вандализма.
6. Автостоянка
Помимо отопления, о решении которого рассказано выше, основным источником вредного воздействия мотеля на окружающую среду является стоянка. Нами в сотрудничестве с рядом привлеченных экспертов была проведена работа по устройству экокомпенсирующей автостоянки. Прежде всего оптимизировали траектории движения с тем, чтобы свести к минимуму работу двигателя на низких оборотах (что увеличивает токсичность выхлопа). Затем предусмотрели устройство дренажной системы под проницаемым покрытием парковочных мест, через которое ливневой сток, в том числе и со сплошного покрытия проездов, попадает в трехступенчатый каскад очистки с использованием биологических агентов. За счет применения элементов искусственного микрорельефа исключается прямое попадание стока в грунт или в водоемы даже при затяжных ливнях: вода в таком случае отводится в предусмотренный кювет с дальнейшей инфильтрацией в систему очистки. Избыток мощности фильтров загружается ливневым стоком из вновь сооружаемого кювета, отделяющего шоссе Минск – Полоцк от озера Белое, за счет чего экологическое качество территории после строительства стоянки должно стать выше, чем до него.
7. Прибрежная территория
Системный подход к решению проблем вынудил нас увеличить масштаб рассматриваемой территории, так что в нее вошла вся дуга побережья озера вплоть до льнозавода, расположенного напротив экомотеля. Поскольку использование льнокостры при строительстве решит проблему ее утилизации только на два года, проект предусматривает установку на заводе станка для переработки льнокостры в топливные пеллеты. Это позволит перевести ряд сельских населенных пунктов на альтернативное топливо местного производства в осуществление соответствующей государственной программы. Обнаружилось, что прилегающий к экомотелю участок обрывистого берега является наветренным. Ветер, разгоняясь над километровой гладью озера, фокусируется узким заливом в несколько потоков, оптимальных для установки ВЭУ. В связи с этим были проведены переговоры с производителями ВЭУ в Украине и Китае о поставке ветряков. Их установка должна позволить перевести не только мотель, но и несколько прилегающих зданий на независимое электроснабжение (два года назад нами был успешно установлен и запущен промышленный ветряк немецкого производства на экотуристическом объекте в районе Браславских озер, который также позволил обеспечить не только объект, но и прилегающую деревню; в настоящее время мы работаем над установкой еще двух ВЭУ, после чего суммарная мощность системы увеличится пятикратно). Наконец, арендуемый колхозный сад и теплица, подогреваемая избыточным теплом льнозавода, станут поставщиками части экологически чистых продуктов на кухню кафе при экомотеле.
Так замыкается круг системных эффективных решений, начавшихся с обеспечения энергетической эффективности отдельно стоящего здания. Распространив принципы оценки эффективности и замыкания ресурсных циклов на все, не только энергетические, внешние связи проектируемого объекта в локальной системе, мы получили явный синергетический эффект, значимый и в экономическом, и в экологическом, и даже в социокультурном аспектах.
8. Оценка деятельности государством
Проведенные исследования и разработанная комплексная стратегия проекта «Этноэкомотель» одобрены и рекомендованы к дальнейшему распространению Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды и Министерством спорта и туризма Республики Беларусь. В таковом качестве он был поддержан местной администрацией и администрацией Витебской области и внесен в реестр инвестиционных проектов Витебской области. В настоящее время мы формализуем и документируем полученную методику и предлагаем консультации по ее применению, что должно облегчить создание высококачественных и приносящих объективную пользу стране объектов придорожного сервиса и в других регионах республики.
9. Другие выводы
В свое время я с восторгом смотрел на подобные системные проекты, разработанные голландцами, испанцами, канадцами, в частности, в российском журнале «Проект International», и гадал: будет ли когда-нибудь что-то подобное разработано в Беларуси?
Полученный нами при работе над проектом опыт можно обозначить как «согласование архитектурных, ландшафтных, технологических, социальных, экономических компонентов сложной системы на конкретной территории с целью скачкообразного повышения энергетической и социокультурной эффективности этой системы». Экстраполяция данного опыта наряду с другими навыками применялась мной при консультационной работе в Черняховском и Сколковском проектах (Черняховский проект фонда «Дом-Замок»– модернизация культурно-деловой сферы малого города, Сколковский проект Д.А. Медведева – создание инновационного города ученых в Подмосковье). Сейчас я занят систематизацией опыта с тем, чтобы передать его заинтересованным студентам и молодым профессионалам в рамках учебной программы в нашей студии, в частности в рамках открытой летней школы, которая пройдет в конце августа в городе Черняховске.