Министерство сельского хозяйства Российской федерации

Государственный университет по землеустройству

Кафедра строительства

АРХИТЕКТУРНАЯ ЭКОЛОГИЯ

Реферат:

Экологический анализ

Коммерческого банка во Франкфурте

Руководитель: Жук П.М.

Выполнил: Шерстобитов А.В.

Москва 2015 г.

В географическом центре Франкфурта находится деловой район, который называется Банковский квартал (Bankenviertel), в нем расположена большая часть центральных офисов крупных банков Германии и представительства многих иностранных банков. Здесь же расположено большинство высотных зданий Франфурта. Из известных учреждений здесь расположены Европейский центральный банк, Commerzbank, Citibank, Helaba и Frankfurter Sparkasse.

Будучи финансовым «сердцем» Германии, Франкфурт культивирует свой имидж пульсирующего насыщенной жизнью современного города, в котором устремленные ввысь небоскребы из стекла и стали, выстроившиеся вдоль реки Майн, словно соревнуются друг с другом по высоте. Первый в мире «экологически чистый» небоскреб — здание Коммерцбанка (Commerzbank) — является наглядным свидетельством того, что вполне реально сочетать высокие технологии и охрану окружающей среды.

Коммерцбанк - самое высокое здание Франкфурта высотой 259 метров. Здание было спроектировано британским архитектором сэром Норманом Фостером и его студией “Foster and Partners”, совместно с Arup and Krebs & Kiefer (строительное проектирование), J. Roger Preston с P&A Petterson Ahrens (техническое проектирование) и Schad & H?lzel (проектирование электрических систем).

Как правило, высотные здания имеют своеобразное «ядро» — структурную опору, вокруг которой располагаются лифты и другие служебные помещения. Однако в центре Коммерцбанка нет ничего, кроме пустого пространства — 49-этажного внутреннего двора атриума, служащего «стержнем» здания, через который в него поступает свет и воздух. В угловых башнях небоскреба располагаются офисные этажи; внутреннее пространство остается совершенно свободным. Еще более поражают воображение застекленные зимние сады, каждый высотой 4 этажа, спиралью поднимающиеся по стенам здания и занимающие треть его внутреннего пространства. Окна каждого офисного этажа выходят на один из этих девяти садов, имеющих неповторимый дизайн.

НорманФостер(архитектор)

Фостер родился в Манчестере(Англия), в семье, принадлежащей рабочему классу. Покинув школу в 16 лет, он работал в офисе казначея Манчестера. Затем проходил службу в Королевских ВВС. После выпуска в1961 годуФостер посещал Манчестерский университет градоустройства и архитектуры. Два года учился вШколе архитектуры Йельского университета, где получил ученую степень магистра и встретилРичарда Роджерса, вместе с которым создал «Бюро четверых». Из недр этого учреждения вышел весьма широко распространившийся стиль «хай-тек», основа которого была заложена в постройках русского архитектораВ. Г. Шуховав конце XIX века. Сам Фостер в интервью называет Шухова своим кумиром^[2] и широко использует в своём творчестве шуховские сетчатые оболочки

Техническое качество здания

Согласно проекту, принятому в июне 1991 года, здание стоит на 111 сваях, ушедших на глубину 48,5 м, составляет 65 этажей (45 из которых — офисы) общей площадью 120 тыс. м² и общим объёмом помещений 538 000 м³. Здание весит 200 000 тонн, из них вес стальных конструкций — 18 800 тонн, что вдвое превышает вес Эйфелевой башнивПариже. Проект небоскрёба создан английским архитекторомНорманом Фостером.

В плане здание представляет собой равносторонний треугольниксо скруглёнными углами и слегка выпуклыми 60-метровыми боковымифасадами, окружающими внутреннийатриумвысотой 160 м (43 этажа). Атриум разделён на девять тематических садов, каждый площадью 450 м² и высотой 15 м, расположенных по спирали. Каждый сад олицетворяет собой определённую флору с её типичными представителями. Восточная сторона: полупустыня, западная сторона: горы, южная сторона: тропический лес.

Крыша здания выполнена асимметрично. Площадь этажа составляет 1700 м². На крыше (53-й этаж) есть небольшая смотровая площадка, вмещающая до 40 человек. Попасть на неё можно на пожарном лифте только по специальному разрешению. В здании 16 лифтов грузоподъёмностью 1600 кг. В каждом отсеке имеется по два стеклянных лифта с видом наружу.

Почти все внешние стены выполнены из стекла. Двойной фасад обеспечивает поступление свежего воздуха в систему кондиционирования. Здание построено с учётом экологических норм и требований энергосбережения, так, например, в туалетах не предусмотрено горячее водоснабжение.

На шести нижних этажах располагаются вестибюль, службы безопасности и технические службы.

В нижней части здания на площади 1060 м² находится комплекс предприятий питания «Плаза», использующийся также для проведения различных мероприятий. Но доступа в саму башню нет, как и смотровой площадки для желающих. Собственником здания является «Commerzbank», в нём размещаются его офисы и службы.

Экологичность

53-этажная башня Коммерцбанка – это первый в мире экологичный офис и самое высокое здание Европы. Основу концепции экологичного офиса составляет доверие естественным системам освещения и вентиляции. Каждый офис в этой башне освещен и снабжен открываемыми окнами. Это позволяет сотрудникам компаний, расположенных здесь, самим управлять окружающей средой и экономить таким образом до 50 % расхода энергии, необходимой для обеспечения такого здания. В плане здание – треугольник, который распадается на три лепестка – этажи офисов – и стебель, сформированный центральным атриумом, пронзающим все этажи высотки. В углах здания три пары мачт поддерживают круглые сердцевины, на которых в свою очередь фиксируются восьмиэтажные пластины, разбросанные по фасадам с некоторыми промежутками. В этих промежутках на разных уровнях каждой из сторон башен установлены четырехэтажные сады, формирующие вокруг здания спираль ландшафта и визуально фиксирующие офисные группы, организованные по принципу деревенек. Эти сады играют роль естественных фильтров, очищающих воздух в центральном атриуме, который является аналогом дымохода-вентиляции для расположенных по его периметру офисов. Также в этих садах сотрудники офисов могут передохнуть во время перерыва. Сады придают офисам качество гуманных пространств, а во внешнем облике здания создают ощущение легкости и прозрачности. В день, когда открывался Коммерцбанк, газета «Файнэншнл таймс» расценила это здания как символ Франкфурта, также, как Биг Бена и Эйфелеву Башню рассматривают как символы Лондона и Парижа.

Экологические проблемы крупных городов самая актуальная проблема современности, в связи с чем, в архитектуре возникло новое концептуальное научное направление в проектировании и строительстве безвредных и энергоэкономичных зданий и сооружений. Это направление в архитектуре породило целый ряд инновационных технологий по снижению энергозатрат в эксплуатации зданий, по использованию альтернативных источников возобновляемой солнечной, ветровой и тепловой энергии средствами архитектуры. В конце 20 и в начале 21 веков построено достаточно много зданий, где были внедрены уникальные научные изыскания по построению формы или организации воздухообменных процессов, способствующих улучшению микроклимата и стимулирующих сбережению энергии. Разработка и внедрение инновационных технологий в основном стало возможным в наиболее капиталоемких проектах общественных зданий, среди которых, в первую очередь, стали офисные здания или бизнес-центры. Среди всего типологического ряда общественных зданий именно крупнейшие и высшего класса бизнес-центры стали лабораториями по использованию инновационных технологий, например, офисное здание страховой компании «Свисс Ре» (Swiss Reinsurance Company) в Лондоне, Великобритания (Н.Фостера) или «Дойче Пост» (Deutsche Рost) в Бонне, Германия, Коммерцбанк Тауэр во Франкфурте на Майне и другие. Использование передовых технологий связано не только с экологическими и энергосберегающими проблемами, но и с проблемами сейсмической устойчивости, пожарной безопасности, а в высотном строительстве с проблемами ветровых нагрузок и другими задачами. В этой связи, здания крупнейших бизнес-Сити и бизнес-центров по всему миру можно смело рассматривать как испытательный полигон инновационных технологий. Эти здания комфортны, они не только безопасны, но и приносят пользу здоровью, не наносят вред экологии города и экономны в эксплуатации.

Франкфурт-на-Майне представляет собой исторически сложившийся общеевропейский финансовый центр. Сегодня в нем сосредоточены офисы 400 крупнеших банков. Коммерцбанк Тауэр – высотное офисное здание, построено в финансовом центре Франкфурта на Майне в Германии, где небоскребы сформировали Бизнес-Сити, как в США. Здание относится к «экологически чистому» небоскребу, где сочетаются такие понятия как охрана окружающей среды и высокие технологии. Здание Коммерцбанка имеет 53 этажа, общей высотой вместе с мачтой в 299 м., а высота самого здания по крыше составляет 262 м.

Фото 1. Общий вид финансового центра Франкфурта на Майне, Германия, где в центре располагается здание «Коммерцбанк Тауэр».

Фото 2. Общий вид здания «Коммерцбанк Тауэр».

Небоскреб «Коммерцбанк Тауэр» в плане имеет форму треугольника с закругленными углами, где расположены шестиугольные ядра жесткости коммуникационных узлов, в двух из которых расположены по 6 лифтовых шахт, а один угол треугольника полностью отдан генеральным директорам и менеджерам банка.

Треугольник плана имеет несколько выпуклые кривые стороны, благодаря которым здания приобретает плавную, криволинейную, без углов форму, более благоприятную в аэродинамическом плане, где воздушные потоки вокруг углов происходят без завихрений. Две стороны треугольника занимают офисы, разделенные по 12 залов, среди которых выделяются малые, средние и более крупные помещения для работы. В высотных зданиях традиционно в центре располагается ядро жесткости, в которой размещаются коммуникационные связи, но в этом сооружении автор проекта английский архитектор Норман Фостер предложил новое решение, жесткие опоры коммуникационных связей вынесены к углам, а в центре здания расположен атриум. Пространство атриума служит световым колодцем, он зрительно соединяет остекленные три стороны треугольного плана, таким образом, создается впечатление единого освещенного пространства на всех этажах.

Фото 3. План здания в форме треугольника с внутренним атриумом.

Фото 4. Интерьер зимнего сада высотой в 3 этажа.

 

Идея соединения сада и рабочего места хорошо видна в интерьерах атриума (фото 4), где много пространства, света и зелени, что позволяют человеку на работе чувствовать себя комфортно. Пространство атриума одновременно является хранилищем свежего воздуха, посредством которого происходит воздухозамещение в офисных помещениях. Все офисные залы соединены с зимним садом – зоной отдыха, это обеспечивает тесное соприкосновение работающих здесь людей с естественной средой. Застекленные зимние сады высотой в 4 этажа, спиралью поднимаются по стенам здания и занимают треть внутреннего пространства. Это хорошо видно снаружи здания, где фасады расчленены проемами атриумов через каждые 8 этажей. Остекленные зимние сады «переходят» в шахматном порядке на другую сторону треугольника, и такое композиционное решение позволило все здание снаружи и внутри полностью подчинить влиянию естественного освещения, наподобие устройства пространственного каркаса для инсоляции сада, где центральный атриум играет роль дополнительного инсоляционного источника.

Сады придают офисам новое качество - пространства для работы очень красивы и комфортны, человек на работе живет с ощущением легкости, свежести и обилия воздуха в окружающем его пространстве помещений. Каждый офис в этой башне освещен и снабжен открываемыми окнами. Это позволяет сотрудникам компаний самим управлять окружающей средой и экономить, таким образом, до 50 % расхода энергии, необходимой для обеспечения офисного здания.

Здание покоится на сложном трехэтажном основании, где расположены конференц-зал и другие культурно-развлекательные функции комплекса. Системой многочисленных пандусов, лестниц и переходных площадок обеспечен спуск в парк и к реке.

В здание Коммерцбанка учтены все необходимые для комфортного пребывания человека условия. Здание оснащено сложной аппаратурой, которая контролирует отопление, вентиляцию и даже работу автоматических оконных «штор» и обеспечивает максимальное энергосбережение. Архитектор в здании Коммерцбанка Тауэр во Франкфурте на предложили инновационные технологии энергосбережения и сокращения выброса углекислоты в атмосферу. В зданиях предусмотрены гибкая система эксплуатации, наравне с автоматизированной системой управления, человек может регулировать температуру ручным открыванием окон, но в случае неожиданного урагана или резкого повышения концентрации вредных веществ в воздухе, срабатывает аппаратура, предохраняющая работающих в здании людей. Результаты использования системы впечатляют: потребление энергии удалось сократить на две трети.

Сад как один из элементов инженерной системы

Одно из наиболее активно развивающихся направлений в современной архитектуре — использование садов в здании как одного из элементов инженерной системы. Здесь сады несут не только эстетические, но и иные функции: являются теплоизоляцией, участвуют в процессе очистки сточных вод, включены в систему вентиляции помещений.

«Большинство высотных зданий построено по традиционной американской модели: полностью кондиционируемые помещения, практически полное отсутствие естественного освещения, центральная организация построения здания и идентичные этажи. Новое здание «Commerzbank» существенно отличается от этой схемы: в нем используются, главным образом, естественное освещение и естественная вентиляция, имеется атриум, проходящий от уровня земли до самого верхнего этажа, из каждого офиса или части здания открывается вид на город. Спирально по всему зданию расположены зимние сады высотой в четыре этажа — они улучшают микроклимат и создают совершенно иную экологическую обстановку»².

На разработку концепции здания оказала влияние политическая и социальная атмосфера, сложившаяся после объединения Германии. Гармония с окружающей средой и энергетическая эффективность стали основными факторами при проектировании здания

Коммерческого банка во Франкфурте. Реализация этих концепций позволила Норману Фостеру назвать данное здание «первым в мире экологичным высотным зданием» (рис. 11). Как пишет Колин Дейвз (Colin Da vies) в предисловии к книге «Commerzbank Франкфурт: прототип экологического высотного здания» («Commerzbank Frankfurt: prototype for an Ecological High-Rise»), революционный дизайн здания от «Foster and Partners» «...дает начало новой стадии в развитии экологичной, энергосберегающей и снижающей загрязнение архитектуре... Это здание создано как для сотрудников, так и для посетителей. Оно заключает в себе не только экономичную форму и эффективную планировку, но и качество пространства, физический и психологический комфорт, свет, воздух и вид на город».

В проекте 53-этажного здания было учтено энергетическое воздействие климата. В плане здание банка представляет собой треугольник со скругленными вершинами и немного выпуклыми сторонами. Каждый этаж имеет три крыла, два из которых выделены под офисные помещения, а третье является частью одного из 4-этажных зимних садов. Четырехэтажные сады — «зеленые легкие», размещенные по спирали вокруг треугольной формы здания, обеспечивают для каждого яруса вид на растительность и дробят большие объемы неразделенного офисного пространства.

Таким образом, простая и рациональная форма треугольника со скругленными углами оказывается и наиболее эффективной при воздействиях климата, ветра и солнечной радиации — одна вершина треугольника направлена на север, а стороны обращены на запад, юг и восток. Кроме того, такая форма здания дает возможность удачно разместить внутренние помещения. Не случайно треугольник с внутренним атриумом-ядром напоминает структуру живой клетки — наиболее рациональную конфигурацию в природе.

Норман Фостер рассматривал растения как нечто большее, чем просто декорацию. Эти великолепные сады являются фундаментальным элементом его концепции. Девять зимних садов по спирали окаймляют все здание: три расположены с восточной стороны, три — с южной и еще три — с западной. В ботаническом аспекте выбраны следующие растения:

•        с восточной стороны — азиатская растительность (астильбе, бамбук, азиатский клен, магнолия, азалия, гибискус);

•        с южной стороны — средиземноморская растительность (тимьян, оливковое дерево, олеандр, лаванда, гранатовое дерево, кипарис, цитрусовые);

•        с западной стороны — североамериканская растительность (клен, мамонтовое дерево — секвойядендрон, рододендрон, астра).

Открытые пространства садов высотой в четыре этажа обеспечивают внутренние офисные помещения достаточным количеством дневного света. Кроме того, данные сады могут быть использованы сотрудниками для общения и отдыха — они создают ощущение пространства, а также являются частью сложной системы естественной вентиляции.

Для создания комфортных параметров микроклимата помещений в офисном здании общей площадью 85000 м² необходимо было найти инновационные решения по системам вентиляции.

При оценке предлагавшихся проектов преимущество отдавалось естественной вентиляции, управляемой пользователями. Высокую оценку получили решения, направленные на экономию энергии и удобство пользователя, то есть обеспечивающие комфортабельное проветривание помещения в течение всех сезонов.

Высотное здание разделяется по вертикали на четыре 12-этажных модуля, которые называются «деревнями». Каждый модуль имеет три 4-этажных зимних сада, соединенных вертикально посредством центрального атриума. Сады и атриум, для повышения эффективности, связаны естественной вентиляцией. Каждый модуль контролируется собственной независимой установкой климатизации. Через каждые 12 этажей на границах модулей атриум разделен горизонтально для выравнивания давления и защиты от распространения дыма. Сады, атриум и помещения по периметру имеют открываемые окна. Естественная вентиляция здания «Commerzbank» осуществляется под действием гравитационных сил и ветрового давления. Выбор ориентации здания относительно преобладающего направления ветра позволил обеспечить достаточную естественную вентиляцию.

Молодой немецкий дизайнер Томас Эмде (Thomas Emde), работающий с цветом и светом, добавил окончательные штрихи к зданию, предложив оригинальную схему наружного освещения. Благодаря световому оформлению особые черты первого в мире экологичного высотного здания видны ночью так же отчетливо, как и днем. При взгляде издали сады создают впечатление прозрачности здания. Именно такой эффект хотел подчеркнуть Томас Эмде, разместив в садах источники рассеянного света, что позволяет им ночью светиться теплым желтым светом. И если в дневное время суток сады видимы на фасаде как некие углубления, то основной акцент на них сделан ночью: когда светится экран с задней подсветкой, то на фасаде видны прекрасные очертания растений. В результате панорама ночного Франкфурта сильно изменилась — башня стала акцентом этой части города.

Подобное использование садов внутри здания как части инженерной системы, впервые примененное в здании «Commerzbank», как показывает семилетний опыт эксплуатации, было довольно успешным. Оно в своей основе несет не только утилитарную, но и философскую мысль. Вот что Томас Эмд написал о здании «Commerzbank» в своей монографии: «В отличие от других высотных зданий [во Франкфурте] здание Нормана Фостера создает новое двойное движение. С одной стороны, здание практически уходит в бесконечную высоту, заметно поднимаясь ввысь от земли и отрываясь от нее. В то же время само здание несет ввысь и девять садов. Здание поднимает вместе с собой целые деревья, отрывая растения от земли. Это отражает его двойственность, поскольку оно, как и деревья, которые всегда стремятся ввысь, ближе к свету, тоже стремится ввысь. В данном случае здание «Commerzbank» изменяет простой закон прикрепленности к земле. Природа — моделированное жизненное пространство, находящееся в движении. Здание отрицает необходимость нахождения растений на земле посредством их поднятия на высоту и приближения к свету».

Итак, в этих садах применяются самые новые научные и технические разработки для ибретения утраченных связей с природой. То есть в городах, где разрыв с природой наиболее заметен, возможность применения садов как части инженерной системы возвращает среде комфорт, а дома превращает в оазисы зелени и уюта.

Сад как часть зданий замкнутого цикла

Сад является необходимой частью разрабатываемых сегодня зданий замкнутого цикла. Разработка подобных зданий, которые не требуют внешних источников энергии и воды, давно занимает инженеров и архитекторов. Так, в январе 2000 года в Оберлине (Огайо, США) был открыт Центр Адама Джозефа Льюиса по изучению окружающей среды (рис. 12). Пожалуй, самая главная идея в архитектуре и строительстве XXI века — природа не пассивный фон деятельности человека: может быть создана новая природная среда, обладающая более высокими комфортными показателями для градостроительства и являющаяся в то же время энергетическим источником для систем климатизации зданий.

Поэтому одной из основных инновационных экологических особенностей проекта Центра стал сад с установкой очистки сточных вод Living Machine, усовершенствованной Джоном Тоддом (рис. 13). Разработки подобных установок производились ранее в Европе, в частности в Германии. Living Machine — локальная система очистки сточных вод, которая комбинирует обычные технологии очистки сточных вод и процессы очистки естественных экосистем. «Установка Living Machine выполняет три вида обработки сточных вод: удаление органических загрязнений, дезинфекция и удаление или снижение концентрации в воде таких веществ, как азот и фосфор, которые могут нанести ущерб окружающей среде. Органические загрязнения разлагаются при помощи солнечного света и управляемых органических процессов, в которых используются живые организмы — бактерии, растения, зоопланктон и беспозвоночные. В зависимости от климата установка Living Machine может быть размещена в защищенной оранжерее, под легким укрытием или на открытой площадке. В отличие от традиционных систем очистки при работе установки не выделяются неприятные запахи, что позволяет поместить ее в непосредственной близости от помещений.

Установка очистки сточных вод Living Machine Центра Адама Джозефа Льюиса использует систему, включающую микробы, растения, улиток и насекомых. Традиционные методы химической очистки сточных вод при этом не применяются. Производительность этой установки составляет около 10 тыс. литров сточных вод ежедневно. Обработанные установкой сточные воды возвращаются в здание и повторно используются в качестве непитьевой воды, например, в туалетах.

Но есть, помимо перечисленных достоинств, еще и художественный эффект. Основная часть установки размещена в оранжерее, смежной с атриумом и аудиторией на 100 мест. Сточные воды пропускаются через ряд биологических сообществ, населенных различными микроорганизмами, которые помогают снизить уровень органических загрязнений, а также азота и фосфора. Вода проходит очистку в нескольких специальных отстойниках.

После отстойника вода поступает в искусственное болото, расположенное в оранжерее. На полу оранжереи размещена гравийная подушка толщиной 91 см. Камни и корни растений, таких как осока, ирисы и тростник, обеспечивают среду обитания для денитрифицирующих бактерий. Гравий и органические вещества также удаляют и осаждают часть фосфора, содержащегося в воде. Вода сочится с восточной стороны оранжереи в западную, где собирается и направляется в наружный сборный резервуар.

Очищенная вода из наружного сборного резервуара по мере необходимости поступает в ультрафиолетовую дезинфекционную установку. Под действием ультрафиолетовых лучей уничтожаются болезнетворные бактерии. Очищенная и продезинфицированная вода закачивается под давлением в герметичный резервуар, откуда и используется в случае необходимости.

На участке площадью 28,33 га, принадлежащем Центру, расположены также сады для выращивания сельскохозяйственной продукции, места для отдыха и прогулок, размещены болота и водоем, позволяющие собирать дождевую воду для использования в целях ирригации. Планируется в дальнейшем использовать часть этой воды для водоснабжения здания»¹.

Размещение растений вокруг построек Центра не случайно. Как показали исследования архитекторов, у людей разных эпох и национальностей понятие Рая устойчиво ассоциируется с образом сада. Следовательно, чтобы поднять качество жилья, надо поместить его в саду, а в северном климате желательно дополнительно устроить зимний сад в доме.

Растения в доме могут улучшать гигиенические условия, эстетические качества жилища, они могут плодоносить и приносить урожай, причем далеко не символический. Экологический жилой дом должен предоставлять своим обитателям большие возможности для занятия растениеводством как в доме,

так и на прилегающем участке. В нем могут располагаться пристроенная теплица и зимний сад, возможны и специальные биокультивационные установки для круглогодичного выращивания овощей, съедобных водорослей и т.д.

Таким образом, принцип использования сада как основной составляющей нового поколения зданий показывает, что сады теперь играют в архитектуре не только эстетическую, но и серьезную практическую роль. Это, в конечном итоге, улучшает экологию здания, создает комфортные условия для жизни и работы людей, повышает само качество жизни.

Ь Автоматизация здания

Коммерцбанк (Франкфурт-на-Майне, Германия 

Самое высокое здание Европы оборудовано системой контроля зданий фирмы Siemens. Штаб-квартира Коммерцбанка во Франкфурте (высота 300 метров) - признанный шедевр современной архитектуры и высочайшее здание в Европе. Девять висячих садов, двойной фасад с естественной вентиляцией, открывающиеся окна и контроль энергосбережения в здании -все это делает его едва ли не единственным в мире экологически чистым небоскребом. Уровень расхода энергии здесь примерно на 30 процентов ниже, чем в других сопоставимых офисных зданиях. Главный вклад в достижение такого результата был внесен системой автоматизации и контроля в здании SICLIMAT X, разработанной компанией Siemens. Эта система заложила основу эффективного взаимодействия между различными типами оборудования, такими как система отопления, вентиляции, безопасности и коммуникаций. В башне Коммерцбанка система автоматизации связывает воедино более чем 30 000 сенсоров, выключателей, вентилей, увлажнителей, вентиляторов, насосов, жалюзи и групп освещения посредством открытой, взаимодействующей с другими системами шины, сводящей к минимуму необходимость в прокладывании большого числа кабелей. Данная система автоматизации способна осуществлять мониторинг и контроль за всеми системами жизнеобеспечения в здании. Датчики температуры в помещении, сенсоры яркости освещения, детекторы движения, выключатели света и задвижки жалюзи с помощью технологии KNX (Konnex) связаны в единую сеть с компонентами, подлежащими контролю (такими, как силовые приводы окон, маркизы, системы отопления и кондиционирования воздуха). Благодаря возможности управления через Интернет системы BACS (Автоматизация и управление зданием) становятся системами глобального обмена данными, обеспечивая эффективную работу данного мегапроекта. Гибкая концепция автоматизации отдельных комнат была разработана для комплекса зданий банка. Каждая комната имеет обратную связь с единой отопительной системой здания, что позволяет индивидуально регулировать температуру в помещении, а также выбирать оптимальные режимы работы из трех существующих: «экономный», «предкомфортный» и «комфортный». Окна автоматически закрываются при сильном ветре, тогда как во время летних ночей они открыты для проветривания комнат и сбережения энергии, которая перераспределяется для обеспечения работы системы кондиционирования воздуха. Здание Коммерцбанка Коммерцбанк добился гибкости использования систем жизнеобеспечения здания благодаря сочетанию системы автоматизации с открытыми коммуникациями и стандартом KNX/EIB, который можно дополнить прочим оборудованием, работающим на протоколе BACnet. Проведенные ранее работы по перепланировке помещений не предполагают дополнительных усилий по переустановке оборудования. Вместо этого аппаратура просто переименовывается в персональном компьютере без какого-либо шума, пыли, грязи и прочих беспокойств. Безопасность поддерживается более чем тремя тысячами пожарных датчиков и противопожарных систем. Автоматически управляются окна и пожарные выходы, а огнезащитные увлажнители в воздуховодах предотвращают распространение дыма по зданию в случае пожара. Ханц Кранс, руководитель проекта В диспетчерской Механическое оборудованиеКабельные каналы

Энергоэффективность

Одним из путей снижения эксплуатационных затрат является строительство энергоэффективных высотных зданий. Энергоэффективными называются такие здания, при проектировании которых был предусмотрен комплекс архитектурных и инженерных мероприятий, обеспечивающих существенное снижение затрат энергии на теплоснабжение этих зданий по сравнению с обычными (типовыми) зданиями при одновременном повышении комфортности микроклимата в помещениях. Методология проектирования энергоэффективного высотного здания должна основываться на системном анализе здания как единой энергетической системы. Представление энергоэффективного высотного здания как суммы независимых инновационных решений нарушает принципы системности и приводит к потере энергетической эффективности проекта. Каждое высотное здание уникально и не может быть построено обычными темпами. Существующие здания прошли длительный период создания, в их проектировании участвовало большое число высококвалифицированных специалистов разного профиля. Высотные здания тем более требуют тщательной проработки еще на стадии проектирования. Например, проектирование и строительство самого высокого в Европе здания «Commerzbank» во Франкфурте-на-Майне, Германия, продолжалось восемь лет. В создании этого здания участвовали специалисты разных стран: архитектор – англичанин Норман Фостер (Norman Foster); конструкторы – английская фирма «Ove Arup&Partners» и немецкая «Krebs und Kiefer»; наружные ограждающие конструкции разрабатывались немецкими фирмами «Josef Gartner GmbH & Co. KG» и «Ingenieurgesellschaft Dr. Thomas Limmer mbH & Co. KG», а изготавливались итальянской компанией «Permasteelisa S.p.A.». При строительстве высотных зданий возникает множество специфических проблем, связанных с конструктивными решениями, противопожарной защитой, обеспечением безопасности, психологическим дискомфортом, возникающим у людей, длительное время находящихся на большой высоте.

Рисунок 1. Треугольный замысел здания заключает в себе центральный атриум, который является частью системы естественной вентиляции

При проектировании высотных зданий также возникает проблема выбора материала конструкций здания. В США в качестве основного конструкционного материала обычно используется сталь, а в Европе – железобетон. По мнению академика В. И. Травуша, заместителя директора ЦНИИЭП им. Мезинцева, железобетонные конструкции по сравнению со стальными обладают тремя важными преимуществами: большей устойчивостью, обусловленной их большим весом; в железобетонных конструкциях быстрее затухают колебания; железобетонные конструкции более огнестойки. Именно высокие требования к огнестойкости ограничивают в Европе строительство высотных зданий с металлическими конструкциями, поскольку в случае их использования необходимо проводить дополнительные противопожарные мероприятия. После строительства высотных зданий изменяется аэродинамика городской застройки и возникают сильные воздушные вихревые потоки, поэтому при проектировании высотных зданий требуются исследования их аэродинамики с учетом прилегающей городской застройки. Большое значение приобретают требования к сопротивлению воздухопроницанию конструкций, связанные с разностью давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждений, существенно возрастающей с увеличением высоты. Традиционные окна не обеспечивают требуемое сопротивление воздухопроницанию, поэтому для высотных зданий необходимы специальные конструкции световых проемов. Внутри высотных зданий также могут возникать сильные воздушные потоки (эффект аэродинамической трубы). Для их уменьшения должны применяться специальные решения – шлюзование входов в здание, шлюзование лестничных секций, высокая герметизация межэтажных перекрытий, герметизация мусоропроводов. Большую проблему представляет обеспечение безопасности, достаточно вспомнить недавние события в Нью-Йорке. Сейчас специалисты говорят об определенных конструктивных недоработках зданий «World Trade Center», в частности, о недостаточной огнестойкости стального каркаса зданий. Однако обеспечение безопасности – это не только защита от воздушных атак. Например, механическую систему вентиляции высотных зданий необходимо оборудовать датчиками вредных веществ, которые можно распылить у воздухозаборных устройств, а также системой, автоматически отключающей в этом случае механическую вентиляцию.

Рисунок 3. Вход в здание

Уникальным примером решения проблем, возникающих при строительстве высотных зданий, является самое высокое в Европе здание «Commerzbank», построенное в Германии.

* * *

Здание «Commerzbank» во Франкфурте-на-Майне, строительство которого было завершено в мае 1997 года, является самым высоким зданием в Европе. Его высота составляет 259 метров, высота с антенной – 300 метров. Здание «Commerzbank» занимает 24-е место в мире по высоте. Ни одно другое европейское здание не входит в список пятидесяти самых высоких небоскребов мира. Однако сам по себе данный факт вряд ли привлек бы внимание специалистов к этому зданию. Здание, разработанное британским архитектором сэром Норманом Фостером (Sir Norman Foster) и его студией «Foster and Partners» (Лондон), представляет собой радикальный пересмотр всей концепции строительства высотных зданий.

Рисунок 4. Зал на первом этаже

Большинство высотных зданий построено по традиционной американской модели: полностью кондиционируемые помещения, практически полное отсутствие естественного освещения, центральная организация построения здания и идентичные этажи. Новое здание «Commerzbank» существенно отличается от этой схемы: в нем используется главным образом естественное освещение и естественная вентиляция, имеется атриум, проходящий от уровня земли до самого верхнего этажа, и из каждого офиса или части здания открывается вид на город. Спирально по всему зданию расположены зимние сады высотой в четыре этажа – они улучшают микроклимат и создают совершенно иную рабочую обстановку. На разработку концепции здания оказала влияние политическая и социальная атмосфера, сложившаяся после объединения Германии. Гармония с окружающей средой и энергетическая эффективность стали основными факторами при проектировании здания «Commerzbank». Реализация этих концепций позволила Норману Фостеру назвать данное здание «первым в мире экологичным высотным зданием». Как пишет Колин Дейвз (Colin Davies) в предисловии к книге «Commerzbank Frankfurt: Prototype for an Ecological High-Rise», революционный дизайн здания от «Foster and Partners» «…дает начало новой стадии в развитии экологичной, энергосберегающей и снижающей загрязнение архитектуре… Это здание создано как для сотрудников, так и для посетителей. Оно заключает в себе не только экономичную форму и эффективную планировку, но и качество пространства, физический и психологический комфорт, свет, воздух и вид на город, работу и отдых, а также ритм рабочего дня»

Летний период, хорошая погода (окна открыты)	Летний период, плохая погода (окна закрыты)	Зимний период (наружный слой герметизирован)

Рисунок 5. Схема конструкции наружных светопрозрачных ограждений: 1 – первый слой с щелевыми отверстиями; 2 – второй слой – оконный стеклопакет; 3 – солнцезащитные устройства – регулируемые жалюзи; 4 – отверстия вентилируемой прослойки

Немецкая «Партия зеленых» поддержала экологичность нового здания «Commerzbank». Поскольку «Commerzbank» при строительстве старался сохранить и защитить естественную окружающую среду при помощи инновационных конструктивных решений, городские власти дали разрешение на расширение проектной площади. На дополнительной земельной площади с восточной стороны высотного здания удалось расположить шестиэтажное здание, в котором разместились дополнительные офисные помещения, а также парковку. В результате банку «Commerzbank» удалось сосредоточить большинство своих офисов на данном участке земли и не приобретать дополнительных площадей в дорогом районе Франкфурта-на-Майне.

Архитектурно-планировочная концепция

Горизонтальная проекция башни представляет собой треугольник со скругленными вершинами и немного выпуклыми сторонами. Центральная часть здания, в которой обычно располагаются лифтовые шахты, занята огромным треугольным центральным атриумом, проходящим по всей высоте здания. Атриум является каналом естественной вентиляции для смежных офисных помещений здания (рис. 1). Норман Фостер называет центральный атриум «стеблем», а офисные этажи, расположенные вокруг атриума с трех сторон, – «лепестками». Каждый этаж имеет три крыла, два из которых выделены под офисные помещения, а третье является частью одного из четырехэтажных зимних садов. Четырехэтажные сады – «зеленые легкие» здания, размещенные по спирали вокруг треугольной формы здания, обеспечивают для каждого яруса вид на растительность и устраняют большие объемы неразделенного офисного пространства.

Рисунок 6. Центральный атриум обеспечивает естественную вентиляцию по всему высотному зданию	Рисунок 7. Исследование аэродинамики здания

Норман Фостер рассматривал растения как нечто большее, чем просто декорацию. Эти великолепные сады являются фундаментальным элементом в его концепции. Девять зимних садов по спирали окаймляют все здание: три расположены с восточной стороны, три – с южной и еще три – с западной стороны. В ботаническом аспекте растения отражают географическую направленность: - с восточной стороны – азиатская растительность; - с южной стороны – средиземноморская растительность; - с западной стороны – североамериканская растительность. Открытые пространства садов высотой в четыре этажа обеспечивают внутренние офисные помещения достаточным количеством дневного света. Кроме этого, данные сады могут быть использованы сотрудниками для общения и отдыха – они создают ощущение пространства, а также являются частью сложной системы естественной вентиляции (рис. 2). Лифты, лестничные марши и служебные помещения расположены в трех углах. Такое расположение позволяет сгруппировать офисы и зимние сады. Решетчатые балки, прикрепленные к колоннам, размещенным в трех углах здания, несут на себе каждый этаж и зимний сад. Такое решение позволило отказаться от колонн внутри здания и обеспечило конструкции дополнительную жесткость.

Рисунок 8. Схема воздушных потоков вокруг здания

53-этажное здание поднимается ввысь вместе с уже существующим зданием «Commerzbank». При этом Норману Фостеру удалось достичь сочетаемости старого и нового зданий посредством перестройки и обновления периметра граничащих зданий. Главный вход в новое здание расположен с северной стороны, с площади Кайзерплац (Kaizerplatz). Попасть в здание можно по гигантской лестнице, покрытой стеклянной крышей (рис. 3). На первом этаже расположены отделения банков, магазины, рестораны и кафетерии, а также залы для проведения выставок и концертов (рис. 4). Ступенчатая верхушка здания производит сильное впечатление даже на большом расстоянии. Силуэт здания создает четкий символ современного банковского района Франкфурта-на-Майне.