Умный дом в нашем понимании — это компьютеризированная система, регулирующая температуру, свет, потребление энергии и другие условия, интегрируя сенсорные, интерактивные, высокотехнологичные системы. Однако автоматизированное здание, обеспечивающее ресурсосбережение для всех жителей, можно создать вовсе без интеллектуальных электронных устройств.

Саморегулируемые дома, построенные по принципам кинетической архитектуры, обеспечивают необходимый уровень комфорта с помощью одних лишь трансформирующихся и мобильных элементов конструкции. Эта концепция известна как минимум век, но только в последние годы технологии строительства достигли уровня, при котором установка кинетических элементов в архитектуре становится экономически целесообразна.

Сегодня расскажем про умные дома прошлого, без компьютеров и сенсорных экранов, инновации которых пригодятся человечеству в будущем.

История кинетической архитектуры

Кинетическая архитектура — это искусство и наука строить здания таким образом, чтобы элементы конструкции могли двигаться относительно друг друга, не нарушая общую целостность постройки. Кинетические элементы влияют на то, как панели дома будут двигаться, складываться, вращаться и трансформироваться, решая различные климатические и эстетические задачи.

Визуальная трансформация в этом направлении архитектуры не скрыта между внутренними инженерными коммуникациями. Изменчивость кинетических зданий доступна для созерцания — если нужно скрыть комнату от солнца, то весь дом «примет» в этом участие.

В начале двадцатого века архитекторы начали исследовать возможность ввести в здания элементы кинетики (от греческого слова κίνησις — движение). Уже тогда сформировалось понимание, что движение в архитектуре может быть произведено механическим путем с помощью двигателей, либо путем использования людей, воздуха, воды и других кинетических сил.

Ярким градостроительным событием первой половины века стало проникновение идей футуристов в архитектурную среду. В 1920 году архитектор Владимир Евграфович Татлин создал макет Башни III Интернационала, которая должна была стать символом будущего благодаря своим материалам (железо, стекло, металл, сталь), формам и функциям.

Проект башни состоял из трех геометрических структур, вращающихся вокруг своей оси. В основании здания находился куб (законодательная власть). В нем планировалось проводить заседания, съезды и конференции. В центральной части — пирамида (исполнительная власть). Наклон башни — такой же, как и у оси Земли. Вращающиеся конструкции соотнесены с оборотом нашей планеты. Высота башни — 400 метров, кратная земному меридиану (1: 100 000).

Построить башню не удалось. Двойная спираль и наклонная мачта очень сильно опередили свое время, а вращающиеся детали стали мечтой для архитекторов, подобно фантастике.

В 1924 году архитектор Константин Мельников принял участие в конкурсе проектов на строительство московского отделения газеты «Ленинградская правда». Под строительство выдали участок 6х6 м, определивший архитектурную форму всех конкурсных проектов — башня.

Мельников предложил построить пятиэтажное здание, четыре этажа которого крутятся вокруг неподвижной сердцевины, где размещались лестница, лифт и инженерные коммуникации.

В наше время реальную модель башни создали в Техническом университете Дельфта (Нидерланды), а в университете Инсбрука (Австрия) сделали компьютерную модель.

В 1929 году у Мельникова появился еще один кинетический проект — памятник Христофору Колумбу, приводимый в действие за счет сил ветра и воды. Памятник в Доминиканской республике должен был состоять из двух конусов, верхний из которых имел бы полость для сбора воды, турбину для выработки электроэнергии, а также крылья по сторонам, которые были бы окрашены в разные цвета, чтобы движении памятник менял цвет.

Новаторское предложение Мельникова было отклонено жюри международного конкурса, но о проекте узнал весь мир.

В 1933 году Яков Чернихов, которого многие знаменитые современные архитекторы открыто называют своим вдохновителем и заочным учителем, выпустил книгу «Архитектурные фантазии. 101 композиция». Во второй половине XX века издание, содержавшее помимо прочего и теоретические обоснования кинетической архитектуры, стало настольным для архитекторов Японии, Европы и Америки.

Идеи советских архитекторов, нашедших вдохновение в конструктивизме и футуризме, не часто воплощались в реальных постройках, но они заложили понимание того, что статические, постоянные формы традиционной архитектуры больше не могут отражать дух времени. Кинетическая архитектура должна была быть динамичной, адаптируемой, способной к быстрым изменениям.

Воплощенные проекты

Институт арабского мира от Жана Нувеля

Новая волна интереса к кинетической архитектуре пришлась на 80-е годы 20 века. Во Франции появилась идея создать научную организацию, занимающуюся изучением культуры Ближнего Востока. Конкурсный проект выиграл Жан Нувель, стремившийся создать архитектуру, объединяющую историю и культуру Востока и Запада, при этом не вступавшую в противоречие с окружающим урбанистическим пейзажем.

Южная стена института имитирует элементы арабских орнаментальных мотивов. Она состоит из 240 алюминиевых панелей с титановыми диафрагмами, которые с помощью 25 000 фотоэлектрических датчиков реагируют на изменение дневного освещения. Освещение регулируется с помощью расширения и сужения диафрагм, управляемых компьютером.

Здание стало уникальным и слишком сложным для своего времени. Кинетические свойства фасада перестали использоваться, но в остальном никаких изменений в архитектурном облике института с 1987 года не было.

Pearl River Tower

300-метровая башня Pearl River Tower, построенная в 2009 году, считается первым в Китае по-настоящему «зеленым» небоскребом и самым экологичным зданием страны. Pearl River Tower может производить больше электроэнергии, чем потребляет. Среди его особенностей — система вентиляции, основанная на ветряных потоках, солнечные батареи и система сбора дождевой воды, часть которой нагревается солнцем для обеспечения здания горячей водой. Башня также частично охлаждается с помощью радиаторов и вертикальной вентиляции.

Кинетическая архитектура проекта отражена в виде двухслойного светопрозрачного фасада и системы управления автоматизированных жалюзи, реагирующей на дневной свет. Заниженная энергетическая потребность башни достигается за счет особой формы фасада, перенаправляющей ветер в четыре отверстия на технических этажах здания. Ветер, проходя через серию турбин, вырабатывает электроэнергию, а также направляется по всем системам вентиляции.

По иронии судьбы башня оказалась слишком инновационной и от выработки энергии пришлось отказаться. Местная энергетическая компания в Гуанчжоу не позволяет независимым производителям продавать энергию обратно в сеть. Без финансового стимула для добавления микротурбин разработчики удалили их из проекта.

«Дом с шарами»

Этот загородный дом построен в Индии для владельца магазина аквариумов и предназначен для отдыха на выходных. Специальная система жалюзи, выполненная в стиле брутализма, расположена с двух сторон вытянутой общей комнаты и позволяет раскрывать окно с видом с одной стороны на сад, с другой — на огромный бассейн-аквариум.

Бетонные шары служат противовесом для больших металлических панелей, закрывающих окна. Система управляется без использования электроники, но достаточно просто.

«Дышащий павильон»

Студия SOMA построила павильон One Ocean для выставки EXPO 2012. Фасад сделан из 108 кинетических панелей, каждая из которых изготовлена из армированного стекловолоконного полимера, способного деформироваться без разрушения.

Синхронные приводы, отвечающие за движение панелей, питаются от солнечных батарей, установленных на крыше павильона. «Дышащий» фасад позволяет регулировать количество света, поступающего в помещение в течение дня.

Университет Южной Дании

Для Университета Южной Дании разработали фасад, который состоит из 1600 треугольных перфорированных подвижных панелей, соединенных с датчиками тепла и света. Каждая панель движется в соответствии с заложенной программой сенсоров для создания затемнения и регулирования дневного света.

Панель с помощью электродвигателя можно закрыть, открыть наполовину или полностью. В закрытом положении свет все равно может проникать через небольшие отверстия — тысячи маленьких отверстий в фасаде становятся фильтром, обеспечивающим помещение необходимым количеством дневного света.

Все конструкции здания разработаны таким образом, чтобы свести к минимуму потребление энергии для освещения, отопления, охлаждения и вентиляции. Продуманная конструкция снижает спрос на энергию на 50% относительно сопоставимого здания.

Архитектура интровертов и экстравертов

Иранская студия NextOffice построила в Тегеране частный восьмиэтажный дом (включая два подвальных уровня). Помещения на втором, третьем и четвертом этажах могут выдвигаться вперед, открывая место для просторных затененных террас.

У каждой комнаты две двери, которые открываются в зависимости от расположения этажа. Еще одной особенностью стал центральный световой колодец, проходящий сквозь четыре этажа.

Похожее решение реализовано в 11-этажом здании Suite Vollard в Куритибе (Бразилия). Этажи вращаются независимо друг от друга. Инженерные коммуникации, кухни и ванные комнаты расположены в центральной неподвижной части.

Самосборный дом

Модульность структуры такого дома позволяет легко транспортировать его в любое место на грузовике и самостоятельно разворачивать после нажатия всего одной кнопки.

Фасад как реклама

Не будем забывать, что кинетическая архитектура очень эффектно смотрится. А все, что производит эффект на зрителя, может использоваться в рекламных целях. В 2017 году в столице ОАЭ был открыт магазин Apple, созданный лондонской архитектурной компанией Foster + Partners.

Архитекторы вдохновлялись элементами арабского стиля машрабия (узорные деревянные решетки). Экраны из углеводорода днем защищают от палящего солнца, а открываются в вечернее время.

Концептуальные проекты

Башни Эль-Бахр

Фирма AEDAS спроектировала здание штаб-квартиры инвестиционного совета Абу-Даби (ОАЭ). Архитекторы предложили построить две 25-этажные башни с элементами восточного стиля.

Самое интересное в этом концепте — динамический фасад. Часть фасада функционирует как гигантский зонтик, открываясь и закрываясь в ответ на движение солнца, уменьшая солнечную нагрузку на здания до 50%. Каждое затеняющее устройство приводится в движение линейным приводом.

На крыше установлены солнечные батареи, автоматически меняющие свой угол расположения в зависимости от местонахождения солнца.

Танец и вращение

Захи Хадид — самая влиятельная женщина в мире архитектуры. Мы уже рассказывали о ней в статье «Параметрическая архитектура будущего Захи Хадид», но не упоминали ее проект «танцующих башен», представляющий собой три высотных здания, связанных общим, почти хореографическим «движением». Проект предлагался для делового квартала в Дубае, ставшего за последние годы испытательным полигоном архитектуры будущего.

В том же районе Дэвид Фишер предложил построить вращающиеся башни, все 78 этажей которых смогут перемещаться независимо друг от друга. Благодаря вращению этажей, турбины, расположенные между ними, должны ловить ветер, вырабатывая электричество.

«Живой фасад»

В 2008 году берлинская дизайн-студия WHITEvoid представила свой первый прототип динамического фасада, который получил название «блик-фасад». Система, названная авторами «кинетической мембраной, отражающей окружение», подходит для любого здания или стены любой формы. Состоит такой фасад из множества блоков сложной формы, каждый из которых является зеркалом из полированной нержавеющей стали.

Каждый зеркальный блок установлен на оси и может отклоняться на небольшой угол при помощи пневматического привода, отражая естественный свет.

Будущее архитектуры

Кинетические элементы в строениях используются уже сотни лет — вспомните, как эффективно было поднимать мост через ров, отсекая стену замка от неприятеля. Сегодня мы научились строить раздвижные мосты, движущиеся крыши стадионов, меняющееся оформление стен на театральных сценах.

Следующий шаг — массовое внедрение концепции трансформирования в строительство. Дома смогут менять свой внешний вид в зависимости от условий окружающей среды. Кинетическая архитектура имеет не только функциональный аспект, но и соотносится с общим трендом на внедрение «зеленых» технологий. «Подвижные» здания экономят энергию и сами производят ее в достаточном количестве. Все эти факторы указывают на перспективу — в ближайшие десятилетия нас, вероятно, ждет бум строительства кинетических домов.