Актуальность данного направления подчеркивается недостатками, присущими облику большинства сложившихся российских городов и определяемыми монотонностью массового строительства, наблюдаемого в условиях современной типовой застройки. Насыщенность зрительными элементами окружающей визуальной (или видимой) среды, т.е. среды, которую человек воспринимает через орган зрения во всем ее многообразии, оказывает сильное воздействие на психо-эмоциональное состояние населения.
Современная наука видеоэкология условно делит всю видимую среду на две части: естественную (природная среда: леса, поля, горы, водоемы, облака) и искусственную (здания и сооружения, транспортные средства, малые архитектурные формы и др.). В основе своей естественная видимая среда находится в полном соответствии с физиологическими нормами зрения, в отличие от искусственной, которая во многих случаях находится в противоречии с законами зрительного восприятия человека.
За последние 50 лет произошло резкое ухудшение визуальной среды в местах обитания человека. Особенно большие изменения произошли в городах, где появилось множество гомогенных и агрессивных визуальных полей, в условиях которых глаза не могут полноценно работать. Под гомогенными полями понимаются видимые поля в окружающем пространстве, на которых либо отсутствуют зрительные детали вообще, либо количество их резко снижено. В городских условиях гомогенные визуальные поля образуются торцами зданий, крышами, асфальтовыми дорогами. Агрессивные визуальные поля - это поля, состоящие из множества одинаковых элементов, равномерно рассредоточенных на некоей поверхности. Это присуще всем многоэтажным жилым зданиям, где на плоской стене рассредоточено большое число окон.
Фасады зданий, помимо возложенных на них функций по обеспечению архитектурной выразительности жилой застройки, являются наружной частью ограждающих конструкций и защищают помещения от воздействия внешней среды. Воспринимая определенные нагрузки, они должны отвечать целому ряду общих требований. А именно: по прочности и устойчивости; по долговечности, соответствующей уровню ответственности здания; по огнестойкости; по теплозащите; по паропроницанию; по защите от шума; по ветрозащите и по сейсмостойкости. Однако в процессе эксплуатации ограждающие конструкции подвергаются воздействию агрессивных сред природного и техногенного характера. В результате указанных воздействий происходят изменения первоначальных свойств материалов конструкций, которые приводят к несоответствию многим вышеперечисленным требованиям.
Проведенный анализ результатов натурных обследований технического состояния ограждающих конструкций жилых зданий различных типовых серий и периодов постройки в городе Москве позволил выявить следующие массовые дефекты и разрушения, а также установить их частоту в процентном отношении к общему количеству обследованных зданий:
- протечки и промерзания в зонах горизонтальных и вертикальных межпанельных и межблочных стыков наружных стен - более 90%;
- появление плесени, грибковых образований, темных пятен и отслоений обоев в жилых помещениях - 25-30%;
- промерзание по контуру оконных и дверных проемов - 75-80%;
- значительные превышения допустимого нормируемого температурного перепада в четыре градуса на внутренней поверхности наружных стен (между температурой воздуха и температурой поверхности стен) - 40-45%;
- повреждение оконных и дверных блоков общих помещений, как следствие - низкие температуры внутреннего воздуха - 55-60%;
- низкие шумоизоляционные характеристики - 30-35%.
Данный комплекс проблем связан во многом со старением и разрушением материалов, а также с допущенными ошибками при производстве строительно-монтажных и ремонтно-восстановительных работ.
Жилой фонд, построенный до введения современных требований по показателям тепловой защиты зданий, характеризуется недостаточным уровнем теплозащиты, что приводит к недопустимо высоким затратам энергии на поддержание необходимых параметров микроклимата. Экспертные оценки и расчеты показали, что более 70% потенциального эффекта энергосбережения в сфере коммунального хозяйства можно обеспечить за счет модернизации и реконструкции эксплуатируемых зданий. Данные заключения подтверждаются опытом зарубежных стран.
При проведении комплексной реконструкции фасадов зданий индустриальной жилой застройки 50-90-х годов необходимо в полной мере учитывать весь комплекс описанных проблем, системно подходя к вопросам управления градостроительно-архитектурным обликом, технико-экономическими и социальными характеристиками застройки, а также к выбору материалов и изделий, необходимых для создания комфортной и безопасной городской среды.
Исходя из современного опыта проведения реконструкции фасадов жилой застройки, можно выделить две технологии, получившие наиболее широкое распространение на территории РФ:
- фасадные системы штукатурного типа;
- навесные вентилируемые фасадные системы (НВФС).
Согласно данным проведенного исследования рынка применяемых фасадных технологий, общее количество фактически смонтированных фасадных систем штукатурного типа и навесных вентилируемых фасадных систем на территории РФ за период с 2004 по 2008 годы представлено на рисунке 1.
Рис. 1. Общее количество смонтированных фасадных систем в РФ
фасад здание реконструкция эстетический
Необходимо отметить, что из общего количества смонтированных фасадных систем доля, приходящаяся на реконструкцию жилого сектора, постоянно растет и составила:
- в 2006 году - 5,7% (874,4 тысячи квадратных метров);
- в 2007 году - 7,4% (1 559,7 тысячи квадратных метров);
- в 2008 году - 10,0% (2 532,1 тысячи квадратных метров).
При этом, примерно в 75% случаях реконструкцию фасадов проводят с использованием навесных вентилируемых систем.
Аналогичная тенденция роста объемов реконструированного жилого фонда наблюдается и в Москве, что связано с реализацией программы по капитальному ремонту многоквартирных домов.
Однако проведенный анализ проектно-сметной документации и оценка выполняемых строительно-монтажных работ показали, что, несмотря на все положительные стороны проводимой программы, ее первые результаты нельзя считать однозначно успешными и максимально эффективными. Здесь следует отметить, что при проведении реконструкции фасадов предусмотрена безальтернативная схема, регламентирующая применение фасадной системы штукатурного типа с тонким наружным слоем и навесной вентилируемой системы с облицовкой керамогранитными плитами. При этом определены конкретные марки и характеристики применяемых материалов и конструктивных решений внутренних слоев систем.
В результате на реконструируемых объектах жилой застройки в городе Москве наблюдается повсеместное применение типовых проектных решений и идентичных материалов, зачастую не учитывающих градостроительно-архитектурных особенностей прилегающих к ним территорий, а также экономических, технических, экологических и других факторов. Это приводит к тому, что реализуемые проектные решения нельзя считать в полном смысле удовлетворительными и, во многих случаях, они являются временной мерой, устраняющей присущие «нарушения» фасадов зданий.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что без проведения предварительного системного учета и анализа комплекса определяющих факторов, а также без расчета и сравнения существующих альтернативных решений, не может быть обеспечена должная эффективность результатов реконструкции фасадов сложившейся типовой жилой застройки городов.
Глава 2. Системный учет факторов и методика анализа приоритетов, обеспечивающих эффективность реконструкции фасадов зданий жилой застройки городов. Решение градостроительной задачи по управлению архитектурным обликом, технико-экономическими и социальными характеристиками жилой застройки при проведении ее реконструкции с применением современных фасадных технологий представляется достаточно многогранным. Большое число условий, определяющих конечный результат, предполагает использование методов системного подхода, комплексно охватывающего всю многогранность поставленного вопроса.
Проведенный анализ существующих методик комплексного подхода применительно к решаемой градостроительной задаче позволил сделать выбор в сторону метода анализа иерархий (МАИ). Обоснование данного выбора заключается в том, что он позволяет использовать все имеющиеся у исследователя по рассматриваемой проблеме знания и соображения, а также является достаточно простым и эффективным способом построения количественных оценок для труднооценимых понятий и явлений. Метод анализа иерархий является замкнутой логической конструкцией, обеспечивающей с помощью определенных правил анализ сложных проблем во всем их разнообразии и приводящей к наилучшему результату.
Практическое решение поставленной задачи на первом этапе исследования было сведено к пошаговому анализу комплекса факторов и выбору критериев, влияющих на конечный результат. Методически работа заключалась в формализации задачи в виде иерархической структуры (иерархии), т.е. системы наслаиваемых уровней, каждый из которых состоял из многих элементов, или факторов. Вершиной иерархии (верхний уровень) была принята основная цель рассматриваемой задачи - эффективное проведение реконструкции жилой застройки городов с применением современных фасадных технологий.
Теория метода заключается в том, что каждый последующий наслаиваемый уровень должен содержать критерии, которые в той или иной степени оказывают влияние на критерии предыдущего уровня и, в конечном итоге, на верхний уровень. Эти критерии можно назвать подцелями, решение которых позволяет достичь решения главной поставленной цели.
Выбор критериев иерархии из множества факторов, способных оказать влияние на основную цель, осуществлялся на основе анализа существующих проблем фасадов зданий сложившейся жилой застройки и условий обеспечения их эффективной реконструкции. С целью сокращения огромного количества незначительных факторов и определения конечных критериев, на основании экспертных оценок было проведено сравнение степеней влияния всех учтенных факторов на общую цель. Сравнение проводилось по применяемой в МАИ шкале относительного влияния с числовым диапазоном от 1/9 до 9, т.е. (1/9,1/8,1/7,…,1/2,1,2,3,…,7,8,9). Числа шкалы интерпретировались следующим образом: 1 - равное влияние; 3 - слабое превосходство; 5 - сильное превосходство; 7 - очень сильное превосходство; 9 - абсолютное превосходство. Числа 2, 4, 6, 8 и их обратные величины использовались для облегчения компромиссов между слегка отличающимися от основных чисел суждениями. Непосредственно сокращение факторов заключалось в сужении рассматриваемой области до диапазона от 1/7 до 7 (рис. 2) и «отброса» вышедших за данный диапазон параметров.
Рис. 2. Сравнительная шкала относительного влияния факторов на общую цель
В результате проведенного детального анализа множества возможных факторов, выбора оказывающих влияние критериев и их градации на уровни была сформирована итоговая общая система (иерархия), определяющая эффективность реконструкции фасадов зданий жилой застройки (рис.3).
В перечень критериев первого уровня вошли следующие:
I. Создание благоприятной архитектурной среды.
II. Повышение энергосберегающих характеристик жилой застройки.
III. Обеспечение надежности и безопасности технических решений.
IV. Обеспечение требуемой долговечности фасадных конструкций.
V. Создание максимального комфорта проживания населения после (а также во время) реконструкции.
VI. Оптимизация расходов денежных средств.
Для создания максимально благоприятной искусственной визуальной среды города, при реконструкции сложившейся типовой застройки требуется минимизировать количество гомогенных и агрессивных полей, а также соблюсти историческую преемственность или архитектурную сочетаемость с окружающими объектами района. Технические возможности применяемых при реконструкции фасадов решений позволяют сочетать или комбинировать различные варианты облицовочных материалов, отличных по форме, размеру, цвету, фактуре и т.д. Также предполагается замена оконных и балконных блоков, располагающих широким диапазоном вариантов используемых материалов, цветов и форм. Возможно «насыщение» архитектурного образа застройки применением на фасадах малых архитектурных форм: карнизов, пилонов, розеток и многого другого.
Рис.3. Система (иерархия) критериев, определяющих эффективность реконструкции фасадов зданий жилой застройки
Нормативно-методическими документами на территории Российской Федерации установлены требования к тепловой защите зданий в целях экономии энергии при обеспечении санитарно-гигиенических показателей и оптимальных параметров микроклимата помещений. Отметим, что для достижения наилучших результатов реконструкцию рекомендуется осуществлять в рамках комплексной программы, учитывая различные группы ограждающих конструкции: наружные стены; покрытия и перекрытия над проездами; чердачные перекрытия, перекрытия над неотапливаемыми подпольями и подвалами; окна и балконные двери, витрины и витражи; а также фонари с вертикальным остеклением. При детальном рассмотрении вопроса реконструкции наружных стен, были выявлены параметры, в наибольшей степени определяющие их энергоэффективность: теплотехнические характеристики существующих ограждений, применяемых теплоизоляционных материалов, а также коэффициент теплотехнической однородности фасадной системы с учетом возникающей неоднородности стен.