Небоскребы с фасадами из «умной кожи»

Специалисты компании Philips решили помечтать, каким будет жилое здание в китайском мегалополисе в 2020 году. Китай сегодня — одна из самых быстроразвивающихся стран мира, урбанизация в которой идет колоссальными темпами.
Именно Китай породил проект огромной коммуналки на 50 тысяч человек. И именно для Китая испанцы некогда спроектировали бионическую башню на 100 тысяч обитателей, а международная группа архитекторов — проект города, напоминающего улей.
В отличие от предшественников архитекторы из Philips поставили во главу угла экологию. Здание должно отвечать всем критериям понятия «sustainability». Будущее здание должно само обеспечивать себя электричеством, светом и водой, не выделять излишнего тепла и не эмитировать парниковых газов, быть самодостаточным.
В общих чертах такой подход не нов, «зеленые проекты» существуют. Добавить солнечные батареи или шахты с естественной вентиляцией, разместить в них ветряные турбины, обустроить системы сбора дождевой воды, световоды и зеркала подачи естественных солнечных лучей вглубь строения… Похожие проекты существуют.
Но чем крупнее здание, тем сложнее вписать в него все вышеперечисленные системы сразу. Более того, энергопотреб­ление высотного здания связано с функционированием его развитых инженерных систем (взять хотя бы лифтовое хозяйство или системы промежуточной подкачки для воды). В коттеджах — другое дело. Такие домики «на самообеспечении» уже строят кое-где массово (Калифорния, США), проводят даже международные соревнования (см. стр. 89).
В Philips решили, что функцию сбора света и воды нужно равномерно распределить по всем внешним стенам. Не нужны ни бассейны на крыше, ни огромные ветряки в арках, не надо затенять солнечными батареями фасады или тратить драгоценный внутренний объем башни на суперсистемы хранения и распределения энергии. Все это должен обеспечивать каждый квадратный метр стен, которые, по замыслу голландцев, должны представлять собой нечто, напоминающее кожу живого организма или мембрану клетки.
Так и появился проект «Экологически рациональное жилье-2020» (Sustainable Habitat 2020) — зеленое во всех смыслах здание, обтянутое бионической «кожей».
Группа разработала проект в рамках своей инициативы Design Probes, призванной нащупать контуры будущего нашей техногенной цивилизации, с подходом «Off the Grid» — без подключения к коммунальным сетям, применимого как к одиноким хуторам, так и к небоскребам в мегаполисах.
Кожа не только защищает организм. Она участвует и в обмене веществ с окружающей средой (кожное дыхание, вывод токсинов с потом), синтезирует витамин D под действием ультрафиолета и так далее.
Так и в «коже» от Philips — тысячи ячеек стены, словно живые клетки, должны решать сразу несколько задач. На основе небольших цветков-концентраторов, «вырастающих» из стен и поворачивающихся в сторону Солнца, тут выполнено множество систем.
Во-первых, часть собираемого ими света попадает на встроенные солнечные элементы, что дает электрическую энергию. Во-вторых, часть этого света уходит вглубь здания, обеспечивая освещение внутренних помещений днем. А это — экономия энергии. Те же цветки не откажутся от третьей функции: их чашечки собирают дождевую воду, направляемую в резервуары внутри башни.
В сочетании с фильтрацией воды (в частности, тут будет применяться обеззараживание ультрафиолетом) и повторным использованием там, где это возможно, воды технической. Это решение сократит потребность сооружения в воде, поставляемой извне.
Через отверстия в «цветках» в специальные каналы попадает и воздух. Вот вам и четвертая функция, и даже пятая. Ведь воздух этот крутит миниатюрные ветровые турбинки, выдавая опять-таки электричество, а еще — проходит через фильтр и попадает в помещение.
Причем, пробегая через распределительные каналы в стенах, сжатый воздух охлаждается, тем самым обеспечивая и естественное кондиционирование.
Эти же стенные блоки могут высасывать влагу из воздуха, сообщают авторы концепции, правда, не уточняя — каким именно образом. И еще голландцы упоминают встроенную систему захвата углекислого газа, не конкретизируя  — как именно она будет действовать.
Но и на этом чудеса здания-мечты от Philips не заканчиваются. Скажем, в нем нет привычных окон. Универсальные «клеточки кожи» занимают всю поверхность стены.
Но жители дома все же смогут полюбоваться пейзажами и впустить естественный свет в свои комнаты. Дело в том, что стенные блоки выполнены прозрачными, с управляемым электроникой светопоглощающим слоем. Одно нажатие кнопки  — и перед владельцем квартиры появляется окно. Причем человек сможет произвольно менять его размер и даже рисунок, вызывая к жизни те или иные узоры.
Фантастика? Но такое интерактивное окно фирма Philips показала еще прошлой осенью (см. «Окна.Двери.Витражи» №6-2007, стр. 64). Конечно, оно не умеет еще вырабатывать ток и собирать воду, но зато реагирует на мановения руки. Наконец, в стены же помещений должны быть встроены миниатюрные реакторы, вырабатывающие биогаз из органических отходов. Он используется для обогрева здания и для готовки.
Для современных технологий каждая такая система по отдельности не представляет «тайны». Только вот интеграция всего этого в пределах универсальных стенных блоков — задача не из легких. Как будут сплетены все эти воздушные и водяные артерии, да еще и световоды?
Не меньший вопрос — баланс энергии и воды в Sustainable Habitat. Насколько подобное здание действительно может быть самостоятельным? Окружать ведь его будут такие же исполины, жадно перехватывающие и свет, и ветер, и косые потоки ливней.
Пожалуй, от традиционного подвода электрических кабелей и водопровода в таком необычном сооружении отказываться все равно не придется.
До 2020 года еще есть время, чтобы ответить на эти вопросы. Но одно уже можно сказать сейчас: идея децентрализации «систем жизнеобеспечения» небоскребов заслуживает внимания, по меньшей мере как вспомогательный комплекс, снижающий нагрузку от здания на окружающую среду.
Что «фантазерам» из Philips и удалось доказать.

Share СВЕТ Авторы проекта «разместили» свое здание среди плотной застройки многоэтажек, демонстрируя тем самым, что новый небоскреб не создает проблем ни соседям, ни для окружающей среды, ни дополнительной нагрузки на инженерные системы коммунальной инфраструктуры и энергоснабжения. Внешний вид этого здания меняется автоматически в ответ на перемены во внешней среде и подчиняясь командам владельцев квартир. «Цветки» на башне прячутся в пасмурную погоду, открывая доступ света к прозрачным секциям ячеек, составляющих стену. На ярком свету они разворачиваются, переправляя лучи к фотоэлектрическим панелям внутри (рис. Philips) и дневной свет в жилища, обеспечивая естественную освещенность и солнечный свет в квартирах на теневой стороне здания. Наружная стена с управляемой прозрачностью, световоды, солнечные батареи, аккумуляторы и светодиоды — все это создает систему освещения, реагирующую на любые запросы жильца.

Share ВОЗДУХ Активная оболочка здания, как кожа, реагирует на ветер. Воздух по каналам (и ветер) поступает через «кожу», причем приточный воздух фильтруется и очищается для подачи внутрь здания, а ветер используется для генерации энергии. Сжатый воздух распределяется по особым туннелям, причем после кондиционирования (нагрева или охлаждения, обезвоживания или увлажнения) соответствующими потоками горячего или холодного естественного воздуха (естественное кондиционирование). «Выхлопной» воздух из здания предварительно проходит через обменники, поглощающие СО2. Под порывами ветра небоскреб свободно дышит. «Цветки» играют роль вентиляционных проемов. На место проема «умного окна» от Philips (см. «Окна.Двери.Витражи» №6-2007, стр. 64) можно спроецировать любое статичное или динамичное изображение, например — окружающего ландшафта «on-line», создавая вид из окна по желанию, даже «open-air».

Share ВОДА Активная оболочка здания реагирует на осадки и собирает дождевую воду, которая по системам трубопроводов подается в жилища. В сухое время года «кожа» фасада впитывает влагу из воздуха и собирает росу. После очистки, фильтрации и ионизации, дозированной добавки солей и микроэлементов вода используется в качестве питьевой для ванн и душа. Для технических нужд используется менее кондиционированная вода и, частично, восстановленная вода после использования. Только на период острой засухи предусмотрено использование водопроводной воды: современное здание, которое эксплуатируется в условиях глобальной нехватки водных ресурсов, обязано быть в некотором смысле «космической станцией».

Share ОТХОДЫ Отходы человеческой жизнедеятельности и другой органический мусор (пищевые отходы, газеты, пластик) предусмотрено трансформировать в биогаз, который затем используется для обогрева здания, подогрева воды и для приготовления пищи. Каждое жилище будет оснащаться индивидуальным дезинтегратором для измельчения и сортировки органического мусора, прежде чем он будет смешан с фекалиями и поступит в реакторы биогаза.

По материалам design.philips.com
Рис.: Philips