Автор:
Бочкарев Дмитрий Николаевич,
студент факультета архитектуры УрГАХУ, Екатеринбург
Научные руководители:
Витюк Екатерина Юрьевна,
кандидат архитектуры, начальник НИЧ УрГАХУ, Екатеринбург
Кондакова Юлия Васильевна
доцент, кандидат фил. наук профессор, УрГАХУ, г. Екатеринбург
В современных условиях стало невозможно эффективно обрабатывать прежними средствами огромный (и неуклонно растущий) поток информации, предваряющей и сопровождающей само проектирование. Причем поток этой информации не прекращается даже после того, как здание уже спроектировано и построено, поскольку новый объект вступает в стадию эксплуатации, происходит его взаимодействие с другими объектами и окружающей средой. Технический прогресс на рубеже конца XX и начала XXI веков представил новый подход к проектированию объектов, который получил название Информационное моделирование зданий или сокращенно BIM (от принятого в английском языке термина Building Information Modeling) [2]. В настоящее время в России в среде проектировщиков ввели термин ТИМ (Технологии информационного моделирования).
Технологии информационного проектирования успешно развиваются. Так на протяжении последних 15 лет они совершили большой рывок в развитии с точки зрения расширения своих функций, повышения надёжности и сокращения стоимости. ТИМ уже внедрены во многих архитектурно-строительных организациях как за рубежом, так и в России и уже доказали свою эффективность. Такие положительные факторы были отмечены в Министерстве строительства Российской Федерации, в 2015 году Министерство начало разработку программ по внедрению BIM-технологий в проектирование гражданских и промышленных зданий [4]. Кроме того, в 2015 г. на сайте Министерства опубликовано постановление, что с 2017 г. часть государственного заказа на проектно-изыскательские работы планируется выполнять с использованием технологий информационного моделирования зданий, что даст толчок внедрению BIM-технологий в проектирование и строительство [8].
Министерство природных ресурсов и экологии РФ в 2015 г. разработало стратегию экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 г. и план ее реализации [5]. Один из важнейших факторов реализации данного проекта – воспитание экологической грамотности у молодого поколения за счет преподавания в университетах, в частности на архитектурно-строительных отделениях и факультетах, методов и средств «зеленого» проектирования. Проект должен опираться на цифровую модель здания – BIM (ТИМ), что позволяет выполнять многочисленные расчеты по его оптимизации с точки зрения эффективности при дальнейшей эксплуатации здания. В этом случае технология относится к Green BIM [3].
BIM-технологии – это инструмент информационного моделирования (формообразования здания. Таким образом, ключевыми словами являются «информационное» и «моделирование». Используя ТИМ или BIM, архитекторы и строители работают с параметрами будущего объекта, т.е. с информационной моделью.
Проводя анализ современной архитектуры и методов формообразования за последние 30 лет, профессор В. Э. Волынсков, обозначил 3 принципиальных подхода в архитектурном формообразовании, это – геометрический, параметрический и алгоритмический. Рассматривая информационное моделирование, как подход в архитектурном формообразовании такой метод можно назвать параметрическим. «Методы параметрического проектирования позволяют создавать форму как совокупность точек, каждая из которых задана параметрами координат. Таким образом, форма – это параметрическая запись позиционирования составляющих её точек» [1]. Так определяет В.Э. Волынсков, этот метод. Дополняя определение исследователя, необходимо отметить, что форма состоит не только из точек, наделёнными координатами, но и объектами, которые в свою очередь наделены параметрами. В целом, при изменении параметров отдельных объектов, происходит изменения формы. Получаются своеобразные «макро» и «микро» уровни работы с формой, а в дальнейшем с моделью здания.
Стоит отметить, что BIM и Green-BIM это схожие, но всё равно разные понятия. Соответственно и выработанные подходы в архитектурном формообразовании будут отличаться. Например, подход к формообразованию через BIM подразумевает автоматизацию процесса создания объёмной информационной модели, проверка на коллизии (ошибки), автоматизацию и параметризацию. Таким образом, модель здания или сооружения исключает множество ошибок и имеет в себе комплекс объёмных параметров, при этом архитектура не так важна, здесь является главным конструктивные, экономические, кадровые факторы. Green-BIM принципы формообразования наоборот отдают предпочтение архитектуре, стилю, среде, при этом, сохраняя в себе все принципы BIM. Можно сказать, что подход в архитектуре через Green-BIM это новый этап развития.
Здания, ориентированные на экологические аспекты, как энергоэффективность, экология окружающей среды, являются примерами тенденции в архитектурно-строительной отрасли как экологически-рациональное проектирование по «зеленым» стандартам с целью устойчивого развития территорий, комплексов и зданий в частности. «Такой подход предполагает проектирование с оптимизацией технологических и экономических факторов в целях экологической безопасности с широким использованием энергосберегающих технологий и возобновляемых ресурсов, гармоничным вхождением зданий в окружающую природную среду» [3]. Наряду с «зелёным» проектированием проводится сертификация объектов по международным и российским системам, таким как Leed (USA), Bream (UK), DGNB (Germany), Green Zoom (Russia), определяющим требования и критерии оценки объектов. Россия включилась в процесс «зеленого» строительства в 2009 г., когда был создан Совет по экологическому строительству в России (RuGBC). На сайте Совета приведены многочисленные примеры энергоэффективных зданий различных типов – жилые комплексы, университеты, офисные здания, стадионы, производственный комплексы и др [7]. Среди них объекты «Сочи 2014», инновационного центра «Сколково», «Умный город» в Казани. Стоит отметить работу Российской системы оценки энергоэффективности зданий Green Zoom, созданной с участием Автономной некоммерческой организации «Научно-исследовательский институт устойчивого развития в строительстве (АНО «НИИУРС»), расположенной в Санкт-Петербурге. Система проводит оценку зданий по одноимённому названию экологического стандарта.
Изменения в архитектурно-строительном проектировании можно назвать «долгосрочными трендами», так как новые витки развития архитектурно-строительной отрасли мгновенно становятся популярными благодаря технологиям маркетинга. Именно термин «долгосрочные тренды» наиболее ясно характеризует изменения BIM-технологий во временных рамках развития и эволюции.
Примером применения Green-BIM технологий, как инструмента формообразования, является здание Муниципалитета в Лондоне, проект архитектурного бюро «Норман Фостер и Партнёры» («Foster + Partners: Innovative Architecture & Integrated Design») (рис.1). С целью максимальной энергоэффективности, здание имеет форму, напоминающую вытянутую сферу, площадь поверхности которой намного меньше по сравнению с объёмом. В дополнение с южной стороны здания верхние этажи нависают над нижними, тем самым уменьшая необходимость охлаждения в летний период. При работе со сложными поверхностями точные параметрические данные являются очень полезными не только в виртуальном мире, они также превращают модель здания в точное «практическое руководство» по возведению.
Примером здания, прошедшим сертификация по Российскому экологическому стандарту Green Zoom, является БЦ Eightedges, расположенный в Санкт-Петербурге (рис.2). В основе объёмно-планировочной композиции здания представлен выпуклый многогранник, по форме напоминающий кристалл. В здании 11 этажей и восемь треугольных сторон-граней, сквозь которые открывается вид на исторические достопримечательности Санкт-Петербурга, расположенные поблизости. Бизнес-центр Eightedges - одно из немногих сооружений Петербурга, строительство и эксплуатация которых оказывают лишь незначительное воздействие на окружающую среду. Зеленые» технологии были заложены уже на стадии проектирования и строительства здания, а также предусмотрены на стадии последующей эксплуатации. Высококачественные фасады SCHUCO позволяют регулировать уровень освещенности офиса в разное время года и суток, а также обеспечивают комфортный температурный режим внутри здания [6].
В Екатеринбурге находится здание, получившее «Золотой сертификат» Green Zoom – БЦ «Президент» (рис.3). Оно является частью комплекса Екатеринбург-Сити, расположенного по ул. Бориса Ельцина.
Здание бизнес-центра соответствует стандартам экологии и энергосбережения. В его проекте учтены нормы и правила «зеленого» строительства. При строительстве использованы экологически чистые материалы (не выделяющие токсины, а также натуральные материалы). Применение «зелёных» технологий позволяет повысить производительность труда работников бизнес центра на 10-15%, обеспечить безопасность и престиж объекта, а также заботиться о сохранении окружающей среды. За рубежом зелёные стандарты для зданий применяются уже почти 25 лет. Российские девелоперы только начинают понимать преимущества таких проектов.
Одними из первых в России, кто решил показать на практике все преимущества «зелёного» строительства является организация «Бюро техники». В настоящее время, они ведут строительство своего нового офиса в Санкт-Петербурге на Набережной обводного канала, проект которого выполнен с помощью Green-BIM-технологий формообразования (рис.4). Это здание будет построено с требованиями экологических стандартов Green Zoom, LEED, BREAM. Таким образом, они хотят продемонстрировать все преимущества экологического проектирования и строительства. Ещё одной особенностью этого проекта считается его внешний вид – здание полностью вписывается в сложившуюся историческую застройку Петербурга, что также является важным фактором в Green BIM формообразовании.
Развитие BIM и GREEN BIM-технологий в Уральском регионе поспособствуют изменениям в архитектурно строительной отрасли, а именно:
1. Увеличение доли проработанной, с минимальными ошибками (или вообще без ошибок) в проектной и строительной документации;
2. Уменьшение сроков проектирования и прохождения экспертиз;
3. Организации, использующие BIM и GREEN BIM технологии, однозначно пользуются большим спросом и доверенностью у заказчиков. Таким образом, увеличение доли таких организаций на рынке в Уральском регионе будет способствовать увеличению инвестиционной привлекательности.
Таким образом, рассмотрев среду Green-BIM технологий, поняв их актуальность и значимость, специфику, проанализировав примеры, где были применены данные технологии можно сказать, что эти технологии как инструменты формообразования активно используются за рубежом и «набирают обороты» в России. Это большой рывок вперёд в развитии отечественной архитектурно-строительной отрасли.
Список литературы:
1. Волынсков В.Э. Информационно-технологические методы проектирования в архитектурном формообразовании. Автореферат на соискание учёной степени кандидата архитектуры. Отдел полиграфии МАРХИ, Москва, 2012.
2. Талапов, В. BIM: что под этим обычно понимают. [Электронный ресурс]. — URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14078 (дата обращения: 01.11.15).
3. Захарова Г.Б., Кривоногов А.И. Обучение технологиям Green BIM как основе устойчивого развития территорий. Теория современного города: прошлое, настоящее, будущее: материалы Всерос. науч. конф. с междунар. участ. (18–20 мая 2016 г.) / под ред. Е.Ю. Витюк, И.Г. Лежавы, Ю.С. Янковской [и др.]. – Екатеринбург: Архитектон, 2016. – 224 с.
4. Об утверждении плана поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства: Приказ Минстроя РФ. – URL: http://www.minstroyrf.ru/upload/iblock/383/prikaz-926pr.pdf.
(дата обращения: 22.10.15).
5. Проект Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года и плана ее реализации – URL: https://www.mnr.gov.ru/regulatory/detail.php?ID=141358&print=Y. (дата обращения: 22.10.15).
6. Сайт БЦ Eightedges. [Электронный ресурс]. — URL: http://eightedges.com/description.html (дата обращения: 1.07.17).
7. Совет по экологическому строительству в России (RuGBC) – URL: http://www.rugbc.org/ru (дата обращения: 20.05.17).
8. С 2017 года часть госзаказов на проектирование планируется перевести на BIM-технологии// Официальный сайт Министерства строительства Российской Федерации. [Электронный ресурс]. URL:http://www.minstroyrf.ru/press/s-2017-goda-chast-goszakazov-na-proektirovanie-planiruetsya-perevesti-na-bim-tekhnologii/ (дата обращения: 22.10.15).