Карриер
Уиллис Хавиланд Карриер, отец-основатель современных механических систем регулирования климата, спроектировал первую в мире машину по охлаждению воздуха в 1902 году. К 1920 году на основе этой технологии им была создана целая индустрия кондиционирования, известная нам по сей день. Первыми зданиями, оборудованными по данной технологии, считаются три театра в штате Техас (хотя известны и другие, более ранние технологии охлаждения внутреннего климата зданий).
Таким образом, имя «Карриер» выбрано нами для обозначения механических устройств, которые в ряде случаев являются необходимым элементом в управлении климатом. Эти устройства характеризуются тем, что используют энергию для регулирования климатических условий. Таким образом, энергия различных видов топлива (нефти, угля, газа), а также солнечная энергия преобразуется для нагревания или охлаждения воды, подаваемой в трубы, а также для нагревания или охлаждения воздуха в вентиляционных каналах, для обеспечения работы двигателей, вентиляторов, насосов, компрессоров, клапанов, электрических ламп, электронных систем управления и т.п.
Одним из примеров использования элемента «Карриер» является обычная система центрального отопления — горячая вода, подаваемая в трубы и обогревающая наши дома. Безусловно, эта система работает, но, возможно, грамотным проектировщикам следует взглянуть на нее критически. В конце концов, эта система была придумана Боннемейном в 1777 году, и вряд ли она полностью отвечает возможностям 21 века.
С нашей точки зрения, более уместным подходом является философия «обратного» проектирования, кратко представленная в этих лекциях.
Как оптимизировать условия, создаваемые на «границах» здания (структура здания — элементы «Форточка», «Растрелли» и «Палладио»), использовать внешние условия (наружный микроклимат — элементы «Дагмара», «Астрей» и «Матисс»), а также осуществлять управление внутренним климатом (нагрузка на здание и ее распределение — элементы «Техас» и «Индивидуальное регулирование») так, чтобы предельно минимизировать или свести к нулю использование элемента «Карриер»?
Для этого у нас есть технология и аналитические инструменты, однако нет заинтересованности и любопытства создавать подобные проекты.
Прогрессивная технология изготовления окон, стен и вентиляционных каналов, а также геометрически выверенная и динамичная система контроля воздействия солнца, ветра и дождя, в сочетании с оптимизацией использования и распределения внутренних источников энергии (людей, горячей водопроводной воды, электрического освещения, компьютеров, электрических чайников, кухонных плит и т.д.) позволят нам отказаться от использования древней и громоздкой технологии центрального отопления с использованием труб и батарей. Электрическое освещение может автоматически регулироваться, с целью обеспечить общий уровень тепла в помещении, а современные солнечные батареи и миниатюрные печи смогут добавлять недостающее тепло. Содержание элемента «Карриер» при данном подходе минимально.
Другой пример использования характеристики «Карриер» — система кондиционирования, один вариант которой представляет собой сеть воздуховодов, в которых происходит циркуляция холодного воздуха, другой — серию ящиков со специальным оборудованием, размещенных во внутренних помещениях и на фасадах здания. Безусловно, эти системы работают, но, я надеюсь, их использование в 21 веке будет тоже критически переосмыслено. Внимание к элементам конструкции здания, к эффекту испарения влаги на внутренних поверхностях стен (эффект «Палладио», основанный на свойствах поверхностных материалов), внимание к внешним условиям (эффект «Дагмара», основанный на охлаждении при испарении влаги растениями), а также к внутренней нагрузке и ее распределению, снова поможет нам приблизится к минимальному или нулевому содержанию элемента «Карриер».
Учебные пособия по проектированию должны в первую очередь излагать «профилактический» подход, а такое средство как »Карриер» должно быть рекомендовано к применению только в случае истинной необходимости. Современные «врачеватели» от архитектуры с самого начала предлагают к постройке «больные» здания, одновременно стараясь предложить «лекарства», только постоянное применение которых сможет обеспечить их жизнь. Это все равно, что поместить человека в очаг заражения и регулярно снабжать его антибиотиками. По сути дела, элемент «Карриер» можно определить как медицинский препарат, иногда необходимый, а иногда вовсе ненужный, если наша задача состоит в регулировании внутреннего климата.
Все эти рассуждения могут показаться очевидными и банальными, однако, мы видим, что как на практике, так и в специальной литературе механические системы регулирования климата часто рассматриваются как обязательный элемент, а не как дополнительная возможность, наравне со многими другими. Если вы откроете любой учебник по регулированию климата внутри зданий, то обнаружите, к примеру, что в условиях музея рекомендуется использование элемента «Карриер» в довольно значительном масштабе. И это действительно так, при условии, что все другие элементы соответствуют «стандартам» и методам 20 века.
В ходе реализации российско-датского проекта в Государственном Эрмитаже в 1997—2005 годах были использованы или возрождены «профилактические» свойства самого здания. Это было несложной задачей, так как нам пришлось всего-навсего привлечь внимание к определенным чертам конструкции здания, спроектированного архитектором Растрелли в 1750-х годах.
Хотя, чисто технически, существует возможность строить здания и вовсе без стен, при условии, что достаточное количество теплого, либо холодного воздуха будет откачиваться из центра постройки. Это пример абсолютной крайности в подходе к регулированию климата, когда все первые элементы уравнения («Форточка», «Растрелли», и т.д.) сведены к нулю, а элемент «Карриер», напротив, увеличен до предела.
В контексте изложения «Метода регулирования климата в Эрмитаже», из девяти его составляющих, элемент «Карриер» неслучайно представлен последним. Это связано с количеством дополнительных механических устройств, которые потребуется использовать в его рамках для достижения желаемых климатических условий.
Добавление. «Карриер» не является главным элементом уравнения климатического баланса, однако необходимость в его наличии появляется достаточно часто. Чтобы продемонстрировать это взаимное дополнение элементов, можно рассмотреть любую составляющую внутреннего климата (свет, воздух, шум) в переводе на действие 9 элементов («Форточка», «Растрелли» и т.д.). Так, например, прогрессивная конструкция окна «Форточка» позволяет контролировать качество и количество света, звука, воздуха, энергии, безопасности и т. д. Обычная конструкция окна не может обеспечивать подобный контроль и передает его специальному оборудованию элемента «Карриер».
Если в каком-либо помещении установить окно в самой его простой форме — большое стекло без открывающейся рамы — оно, безусловно, будет обеспечивать определенное количество света. Но где же качество — фокус, яркость или затененность? Где контакт с воздухом? Где ощущение звуков или запахов летних бризов или зимнего снегопада? Где то чувство свободы, которое мы испытываем, имея возможность открыть окно поворотом ручки и войти в контакт с окружающим миром?
Если же эти свойства окна-«Форточки» не представлены в полном объеме или просто отсутствуют, то они должны быть обеспечены при помощи составляющих элемента «Карриер», а именно: повышенное количество электрического освещения будет компенсировать низкое качество дневного света, сложные системы вентиляции восполнят недостаток движения свежего воздуха, причем современные системы могут распылять парфюмерные композиции, чтобы компенсировать отсутствие контакта с ландшафтом, аудио системы станут воспроизводить звуки природы, одноразовые фильтры (доход от их продажи составляет 6 миллиардов долларов в год) будут использованы вместо простых фильтров, расположенных в окнах прогрессивной конструкции и вентиляционных каналах.
Подводя итог, можно сказать, что минимизация составляющих элемента «Форточка» потребует их восполнения с помощью большего присутствия в здании элемента «Карриер». Основная задача этих лекций » напомнить о том, что каждое решение проектировщика будет иметь свои последствия, и поэтому я обращаю особенное внимание на взаимосвязь этих элементов. Другие элементы представленной системы связаны подобным образом.
Динамичная система встроенных вертикальных вентиляционных каналов «Растрелли» позволяет регулировать уровень поступающего света, звука, воздуха, энергии, а также уровень безопасности и т.д. Если такие каналы отсутствуют, их функция снова передается оборудованию «Карриер». Важно понимать, что между элементами «Растрелли», «Форточка» и другими существует тесное взаимодействие. Комбинация вертикальных и горизонтальных многофункциональных отверстий создает эффект, сравнимый с работой большого количества оборудования, представляемого элементом «Карриер», кроме того, возникают серьезные экономические последствия, заслуживающие отдельного внимания.
Воздействующие друг на друга материалы внутренних поверхностей «Палладио» также имеют функцию регулирования климата, в особенности в отношении стабилизации влажности и температуры, хотя их акустические и отражающие характеристики также имеют значение. Если эти поверхности инертны, а их воздействие на управление климатом нулевое, то, соответственно, пропорционально выше потребность в использовании оборудования «Карриер» (увлажнители, осушители и т. д.).
Регулируемые динамичные элементы контроля солнечного освещения, изложенные в разделе «Матисс» позволяют зданию «менять одежду» в зависимости от погоды » то есть либо поглощать дневной свет, либо препятствовать его проникновению, частично или полностью. Обладая прогрессивными и «умными» характеристиками эти элементы могут функционировать в соответствии с индивидуальными пожеланиями или потребностями. Если элементы «Матисс» присутствуют в минимальном объеме или не используются вовсе, то их недостаток восполняется системами «Карриер».
Элемент «Астрей» также должен рассматриваться как в качестве друга, так и врага, в зависимости от времени года и наших потребностей. Таким образом, в определенный период здание должно быть открыто для ветра, в другое же время, напротив, закрыто и всячески защищено от его воздействия. В который раз, масштаб применения элемента «Карриер» будет обратно пропорционален уровню использования элемента «Астрей».
Это правило можно также распространить на содержание элемента «Дагмара» вокруг рассматриваемого здания. Если возможности регулирования микроклимата при помощи испарения влаги в окружающем ландшафте не находят своего применения, то содержание компонента «Карриер» снова увеличивается сверх необходимости.
Та же логика действует в отношении внутренних источников загрязнения. В случае, когда тепловые загрязнения, шум, избыточный свет или летучие органические вещества анализируются и устраняются на основе средне статистических данных, а не под влиянием прагматического подхода, учитывающего местные особенности, такого, как, например, метод «Техас», это приводит к следующим, не самым логичным последствиям. Во-первых, люди оказываются подверженными влиянию растворенных в воздухе загрязнителей, а во-вторых, присутствие элемента «Карриер» снова неоправданно велико, и, кроме того, используемое оборудование отнимает дополнительное пространство и является еще одним источником шума.
Если же эти среднестатистические мерки применять к людям, не учитывая их индивидуальных психологических особенностей (пример внимательного отношения к индивидуальным потребностям изложен в разделе «Индивидуальное регулирование»), то мы снова будем наблюдать не самые адекватные результаты. Оптимальные климатические условия, обеспечивающие здоровье, хорошее самочувствие и производительный труд, будут доступны лишь самому «среднему» человеку. С другой стороны, количество используемого оборудования «Карриер», а также затраты на его обслуживание будут необоснованно увеличены, так как именно самое нижнее значение средних показателей определяет условия, которые потребуется обеспечить.
Элемент «Карриер», представляющий собой девятую ступень «Метода регулирования климата в Эрмитаже», является ключевой переменной среди восьми предыдущих элементов. Если мы будем уделять достаточное внимание элементам 1—8 в представленной схеме, и их содержание будет сбалансировано, то количество элемента «Карриер», необходимое для создания требуемых климатических условий внутри здания будет минимальным.
Однако следует помнить, что люди, чей бизнес напрямую зависит от ежегодного спроса в 100 миллиардов долларов на специальное оборудование, вряд ли примут «Метод регулирования климата в Эрмитаже» с распростертыми руками. Для них активное присутствие элемента «Карриер» в том или ином здании означает хорошую зарплату, хорошую прибыль и уверенность в завтрашнем дне. Помните вопрос «Cui bono?» («Кто в выгоде?») — этот вопрос задавался в античные времена, чтобы понять истинные мотивы поступившего предложения.
Минимальное присутствие элемента «Карриер», в свою очередь, благоприятно для кошелька заказчика, здоровья и удобства будущих жильцов, для производительности труда строителей, а также для бюджета эксплуатирующих служб и удобства их работы. А освободившиеся ресурсы — примерно 100 миллиардов долларов в год — могут быть использованы на решение важных мировых проблем.
Или нет. Но, применяя метод критической оценки, мы получаем возможность выбора.
Серджио Фокс