Строительство в высоких широтах. Принципы, возможности и перспективы

Кирилл Смирнов, генеральный директор ООО «Институт промышленного и гражданского проектирования «2К»

Если посмотреть на карту Российской Федерации на наши северные пространства, то они необозримы! Арктическая зона Российской Федерации имеет площадь около 9 млн км², здесь проживает 2,5 млн человек, что составляет менее 2% населения страны и около 40% населения всей Арктики Земного шара. В Эвенкии и на Таймыре показатель населенности составляет всего лишь 1–2 чел. на 30 км². И все же эта суровая земля, крайне далекий Север (на полуострове Таймыр расположена самая северная точка евразийского континента) сегодня успешно осваивается человеком: в Арктической Зоне создается 15% ВВП страны, обеспечивается около четверти экспорта России.

В Арктической зоне РФ создан самый мощный индустриальный слой, а масштабы хозяйственной деятельности значительно превосходят показатели других полярных стран. Здесь беспрецедентно высока доля добавленной стоимости добывающих отраслей и предприятий. Она составляет 60% (например, в Гренландии, Норвегии, Швеции, Финляндии, Исландии – не более 15%; на Аляске и в арктической Канаде – около 30%). Две трети общего богатства Арктики создается в России.

Для Арктической зоны характерны экстремальные природные условия: низкие в течение всего года температуры, длительная полярная ночь и длительный полярный день, частые магнитные бури, сильные ветры и метели, плотные туманы, однообразные арктические пустыни и тундры, вечная мерзлота; высокая, значительно опережающую среднемировую, динамика изменений климата в последние десятилетия. Природная экстремальность усиливается негативным действием социально-экономических факторов – транспортной недоступностью, высокими производственными издержками и стоимостью жизни, неразвитостью экономики и тенденциями к ее монополизации, изолированностью и дисперсностью расселения.

Доля транспортных издержек в конечной стоимости продукции Арктической зоны доходит до 60% (в среднем же по стране – 10%). Жизнеобеспечение населения и хозяйственная деятельность определяющим образом зависят от поставок топлива, продовольствия, промышленных товаров по трассе Северного морского пути в ограниченный период полярной навигации. Экстремальность природных условий обязывает повсеместно в арктических городах и поселках создавать местные системы резервирования и страхования.

Системы резервирования включают сеть накопления грузов и товарных ценностей – складское хозяйство нефтебаз, продовольственных грузов, угля в пунктах перевалки; дополнительные источники энергоснабжения, нередко адаптированные к разным энергоносителям для гибкого переключения при необходимости с одного на другой; системы передачи информации, которые одновременно могут работать по кабельным, волоконно-оптическим, спутниковым и радиорелейным линиям.

Область вечной мерзлоты занимает две трети площади нашей страны. Здесь работают комбинаты, шахты и карьеры, проложены дороги, построены порты и аэродромы. На вечных льдах стоят целые города, в которых строительство каждого дома можно считать подвигом.

Строить дом на ледяном панцире, который постоянно меняет свою структуру, очень сложно. Рыхлые грунты – песчаники, галечники и глины в условиях вечной мерзлоты ведут себя самым непредсказуемым образом. Возведенные на них сооружения нагревают грунт, и он теряет монолитность, начинает подтаивать и смещаться. Известны случаи разрушения неправильно построенных домов в Чите, «плывут» некоторые участки БАМа. А в Канаде, например, жителям пришлось покинуть целых два небольших города, построенных в годы войны: их дома вечная мерзлота буквально вывернула из земли. Так что строить основания зданий на мерзлоте можно, только приняв специальные меры для поддержания постоянной температуры грунта.

Возведение фундаментов в обязательном порядке должно сопровождаться проведением инженерно-геокриологических изысканий с целью адекватного прогнозирования поведения грунта при строительстве и последующей эксплуатации постройки.

Уже после того, как будут проведены инженерные исследования, выполняются расчеты теплового режима грунтов и определяются с типом фундаментов.

Существуют два принципа, на которых базируется использование вечномерзлых грунтов в качестве основания зданий: либо стремятся к тому, чтобы сохранить вечномерзлый грунт в его естественном состоянии (наиболее популярное и недорогое решение), либо проектировать здание с расчетом, что основание дома будет находиться в оттаивающем (оттаянном) состоянии. Конкретный выбор делается при сопоставлении технико-экономических расчетов и эффективности рассматриваемых решений.

Первый принцип – сохраняется мерзлое состояние грунта.

В соответствии с этим принципом вечномерзлое основание стремятся сохранить в первоначальном состоянии не только в процессе возведения постройки, но и при его дальнейшей эксплуатации. Данный принцип применяется в тех ситуациях, когда сохранение замерзшего грунта в его исходном состоянии экономически целесообразно. Проще всего строить фундамент на песчаном грунте, который не относится к категории пластично-мерзлых. Для последних случаев дополнительно предусматривают мероприятия по уменьшению температуры основания до расчетных значений, а также в расчетах фундамента учитывают возможные пластические деформации основания под нагрузкой.

Следуя первому принципу преимущественно устраивают свайный или столбчатый фундамент. Но могут быть и другие решения, например, ленточный фундамент. Единственное условие – не дать верхнему слою грунта изменить свои свойства под воздействием тепла от эксплуатируемого сооружения. Для этого подполье делают холодным, вентилируемым через продухи в забирке или цокольной части дома. Можно также выполнить сплошной слой теплоизоляции с высокими изоляционными свойствами под всем зданием, что позволит сохранять грунт в естественном состоянии.

При устройстве фундаментов на вечномерзлом грунте важно правильно определить глубину его заложения. Для разных типов конструкций ее величина назначается отдельно:

1.Для свайных фундаментов глубина заложения должна быть не менее чем на 2 м больше толщины слоя грунта, который сезонно оттаивает и промерзает. Расчет делается на то, что пласт вечномерзлой почвы обеспечит требуемое значение сопротивления на сжатие.

2.Для всех остальных типов фундаментов глубину их заложения устанавливают больше толщины сезонно оттаивающего грунта на 1 м.

3.Если проектируется возведение здания на насыпном материале с установленными характеристиками, то значение глубины закладки подошвы не нормируется и определяется исходя из условий строительства.

Второй принцип проектирования фундаментов – допускается последующее оттаивание грунта.

Этот способ используют реже и, как правило, при условии, что грунт на строительной площадке не является пучинистым или просадочным, при изменении температурных условий которого деформации не превышают предельно допустимых значений. В этом случае его либо оттаивают перед возведением фундамента, либо проводят все необходимые расчеты и допускают, что основание будет оттаивать во время эксплуатации постройки.

Строительство основы зданий по второму принципу подразумевает расчет глубины заложения подошвы фундамента при комплексной оценке толщины сезонно промерзающего грунта, уровня грунтовых вод – все с привязкой к зоне оттаивания, которая будет образовываться при последующей эксплуатации сооружения.

Особенности прокладки инженерных коммуникаций в условиях крайнего севера

Прежде всего, наличие мерзлоты сильно осложняет обеспечение проектного положения трубопроводов. Значительная – до 2 м и более глубина слоя сезонного протаивания, низкая несущая способность талых грунтов и нестабильность мерзлоты, интенсивные мерзлотные процессы вынуждают прокладывать практически все трубопроводы над поверхностью грунта – на опорах или по эстакадам. Возможен другой способ: в Норильске все трубы уложены под землей на глубине 6 м. Коллекторы проходят в отдалении от домов, чтобы уберечь от тепла мерзлые грунты под зданиями. Дорогу, под которой проведены коммуникации, чистят от снега особенно тщательно, чтобы ветер остужал землю.

Трубопровод, проложенный над поверхностью грунта, подвергается гораздо более сильным колебаниям температуры, чем при подземной прокладке. Особенно критичными при этом оказываются зимние холода, когда тепловые потери с поверхности труб возрастают до недопустимых значений, и угроза их замерзания становится более чем реальной. Это вынуждает теплоизолировать трубы, прокладывать водопроводы с теплоспутниками, строить промежуточные котельные на водоводах и т.п. Все эти меры, во-первых, требуют немалых затрат, во-вторых, не обеспечивают полной безаварийности сетей. Любая остановка подачи воды в зимний период может обернуться аварией с тяжелыми последствиями, связанными с размораживанием труб и выходом их из строя…

Еще одна особенность эксплуатации водопроводов и теплотрасс в северных регионах связана с особенностями гидрохимического состава природных вод, характерными для заболоченных ландшафтов, в частности, с низкими значениями рН и высоким содержанием железа. Стальные трубы, транспортирующие такую воду, подвергаются интенсивному зарастанию и служат значительно меньше своего нормативного срока.

Сильные ветры

Сильные ветры и частые метели – это еще одна особенность северного климата, с которой сталкиваются проектировщики и строители. На Таймыре, в Норильске крайне тяжелые погодные условия. Скорость ветра в 1 м/с, по ощущениям человека, понижает температуру воздуха на два градуса. Например, когда температура –40⁰С и дует ветер в 18 м/с, мороз получается на уровне –80⁰С! Местный климат по жесткости уступает только антарктическому.

Для борьбы с ветром кварталы арктических городов строят замкнутым контуром, с минимальным числом площадей и узкими разрывами между домами, компактно. Благодаря этому получается снижать скорость ветра. Фасады и крыши заполярных домов отличаются ровными линиями и простыми профилями — это служит профилактике снежных заносов.

Модульное строительство и укрупнение строительных конструкций заводской готовности

В соответствии с принятой Стратегией развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 г. в Арктической зоне планируется построить 6 военных городков, 13 аэродромов, наземный авиационный полигон, 10 технических позиций для радиолокационных станций и пунктов наведения авиации.

Однако строительство в условиях Арктики осложняется огромной удаленностью от мест производства большинства строительных материалов и конструкций. Зачастую строительство ведется на островах и для возведения объектов абсолютно все строительные материалы завозятся с материка. Для доставки стройматериалов используются три типа транспортировки генеральных грузов и инертных материалов: автомобильный, железнодорожный и водный. При этом доставка возможна только во время летней навигации – всего за 4–5 месяцев в году.

Консервативность строительного комплекса России, которой живет и трудиться во вчерашнем дне в части применения современных техно-логий, оборудования и конструкций (в основном в стране действуют домостроительные комбинаты с технологическими линиями, построенными в Советском Союзе) особенно остро ощущается при строительстве в сложных климатических условиях и, в частности, в районах Крайнего Севера и в других регионах на многомерзлых грунтах (они, как упоминалось ранее, занимают 65% территории страны). Если сегодня в Москве и других крупных городах, на юге России строят долго и дорого, то что можно сказать о строительстве в Якутии, Северном Урале, Сибири, Чукотке и других районах?

Достаточно назвать две основных технологии сегодняшнего строительства – монолитный и традиционный сборный железобетон, либо каменная кладка. Строить здания по этим технологиям в условиях Крайнего Севера – анахронизм.

Поэтому все более востребованными становятся модульные здания. В чем их преимущество и для чего они предназначены? Быстровозводимые или модульные здания – это некое подобие «конструктора».

У модульных зданий есть множество достоинств:

• максимально ускоренные сроки строительства;
• минимальные материало-, трудо- и энергоемкость;
• минимальный вес строительных материалов для перевозки;
• повышенная конструктивная безопасность, устойчивость зданий и сооружений с фундаментами на многолетних мерзлых грунтах;
• обеспечение экологической и пожаробезопасности, долговечности зданий и сооружений;
• повышенная комфортность и применение современных архитектурных решений;
• энергосбережение при эксплуатации зданий и сооружений;
• минимизация стоимости строительства.

В силу всех вышеперечисленных причин модульные здания очень популярны в условиях Крайнего Севера. В регионах, отличающихся неблагоприятными климатическими условиями, потребность в строительстве временного жилья или подсобных помещений существует всегда. Совсем недавно возведение таких зданий было делом непростым. Объяснялось это тем, что капитальное строительство – процесс дорогой сам по себе, а с учетом непростых природных условий стоимость его возрастала многократно.

Модульные быстровозводимые здания имеют сравнительно недолгую историю применения, но сама идея использовать для жилья и технических нужд небольшой блок-контейнер, поставленный на полозья или колеса, относится еще к XIXв. и даже более ранним временам. Балки геологов и топографов появились в Сибири еще в 20-е гг. прошлого века, но прошло немало времени, прежде чем им на смену пришел сначала комфортабельный блок-контейнер, а затем и здания контейнерного типа.

Первоначально они нашли широкое применение при освоении районов Крайнего Севера и создании первых научных станций в Антарктиде. Причиной тому была их высокая мобильность и максимально сжатые сроки установки в заданном месте, поскольку здания из контейнеров можно было возводить за считанные дни. Там, где суровые условия окружающей среды не способствуют возведению каменных домов, для строительства временного жилья и других объектов быстровозводимые здания из модулей – лучшее решение.

Современный конструкционный блок-контейнер представляет из себя модуль, состоящий из внешней обшивки, изготовленный из профилированного стального листа, несущих стальных конструкционных деталей, теплоизолирующих минеральных материалов и панелей внутренней отделки. Довольно часто модули изготавливаются из сэндвич-панелей, которые обладают как весьма большой прочностью, так и долговечностью. Вариантов конструкции достаточно много, а потому и модульные быстровозводимые здания могут иметь самые различные объемно-пространственные характеристики и элегантный, современный внешний облик.

Быстровозводимые модульные здания, как правило, сегодня строятся во всем мире следующих типов:

административные здания и административно-бытовые комплексы для нужд строительных организаций; жилые комплексы для размещения строительных бригад, исследовательских групп, рабочих нефтегазовой и других добывающих отраслей; жилые комплексы для дислокации сил МЧС и временные медицинские центры; гостиницы и общежития; школы и дошкольные учреждения; мастерские и склады; мини-электростанции; котельные; санитарно-гигиенические блоки; сушильные камеры; ангары; научные лаборатории; торговые павильоны; развлекательные центры и т.д.

Самые высокие темпы строительства достигаются тогда, когда возводятся здания блочно-модульные, поскольку они могут быть построены в срок от 1–2-х дней, до 1–1,5 недель и введены в эксплуатацию, что называется «с колес». Таким образом, строя модульные здания, можно решить целый комплекс самых сложных проблем, связанных с возникновением острой потребности в перекрытых площадях для жилых, бытовых, административных, производственных и коммерческих нужд. При этом быстровозводимые здания могут создавать сложно организованные комплексы с учетом всех потребностей заказчика. Быстровозводимые модульные здания и комплексы обладают не только высокими эксплуатационными свойствами.

Здания из блок-контейнеров выдерживают как низкие температуры в районах Крайнего Севера, так и высокие температуры южных районов. Модульные здания не боятся ливней и сильных ветров. В зданиях из блок-модулей, благодаря современным теплоизолирующим экологически чистым материалам, зимой тепло, а летом прохладно, что делает их очень привлекательными для жилых и административно бытовых нужд, а также для любого другого вида применения.

Современные системы отопления, энерго- и водоснабжения, канализации и вентиляции позволяют добиваться максимального уровня комфорта в здании быстрой сборки, а возможность свободно комбинировать жилые, бытовые и технические зоны, делают модульные здания чрезвычайно удобными. Вместе с тем, быстровозводимые здания имеют прекрасный внешний облик и из них можно построить визуально привлекательный архитектурный ансамбль, способный украсить собой любой район современного города. Однако самое главное преимущество модульного домостроения заключается в его высокой мобильности.

Комплекс зданий может быть возведен всего за неделю, полторы, простоять на одном месте несколько лет, после чего максимум за 2 недели он разбирается и каждый модульный блок перевозится на другое место вместе с элементами фундамента, а на освободившейся площадке только и останется, что разбить газон. Перевезенное на новое место здание контейнерного типа будет вновь собрано и после небольшой подкраски станет выглядеть так же, как и на прежнем месте. Объекты капитального строительства лишены таких свойств.

Модульные здания – это вложение средств в качественные и относительно недорогие решения. Каждый блок-контейнер, который служит для возведения зданий подобного типа, состоит из нескольких элементов. Что касается размеров подобных зданий, то чаще всего они оказываются унифицированными. Строение и его каркас изготавливаются как по признанным стандартам, так и в соответствии с пожеланиями заказчиков.

Чаще всего сам блок-контейнер производится полностью замкнутым, но возможны и различные варианты его создания. Так, например, отсутствие одной из стен или потолка позволяет увеличивать размер помещений при стыковке зданий. Мобильные здания могут быть одномодульными, к которым относятся киоски, павильоны остановок и бытовки, а также многомодульными. Что касается подобных строений, то чаще всего их используют для создания офисных или жилых зданий в несколько этажей.

Что касается внутренней отделки таких зданий, то она может быть абсолютно разнообразной. В качестве напольного покрытия можно использовать доски или ламината, а также линолеум, ПВХ-материалы и даже керамическую плитку. Для отделки стен чаще всего применяют гипсокартон, вагонку, ПВХ.

Наиболее удачным вариантом для отделки потолков является подвесные или реечные конструкции. Зачастую такие блок-модули обустраивают еще на стадии их производства, что значительно ускоряет процессы монтажа. Временные здания подобного типа имеют еще одно неоспоримое и довольно значимое преимущество. В данном случае имеется в виду стоимость таких сооружений. Заказчики могут сэкономить большое количество денежных средств. Подобные строения можно устанавливать в разных местах. При этом во время изменения дислокации здания его технические и эксплуатационные характеристики остаются прежними.

Модульные здания, обладающие способностью выдерживать самые сложные эксплуатационные и природные условия, в суровом северном климате используются довольно успешно. Они имеют большой срок службы и могут долго сохранять эстетичный внешний облик. По уровню комфорта современные модульные здания для Севера практически ничем не уступают стандартным офисным и жилым помещениям. Основой их конструкции является блок-контейнер. Он может быть изготовлен любого размера и иметь любое соотношение сторон. 

Понятно, что северное исполнение блок-контейнеров разработано с учетом сложных условий северных широт. Их делают с дополнительной тепло- и влагоизоляцией. Полы в таких модульных зданиях трехслойные. Если эксплуатация здания предполагается в местах, где возможно обильное выпадение осадков, то пол и стены блок-контейнера изолируют дополнительно, используя для этого дренажную мембрану или водонепроницаемую пленку, кроме того на эти поверхности наносятся гидроизоляционные смеси.

Теплоизоляция блок-контейнеров устраивается с помощью полимерных материалов, пенопласта или пенополиуретановой плиты. Они должны быть водонепроницаемы и экологически безопасны даже в случае сильного нагрева. Усилить теплоизоляционный эффект можно с помощью ДВП или фанеры. Защиту от сильного ветра обеспечивает обшивка кровли и стен профнастилом, имеющим оцинкованное или полимерное покрытие. Если стоит сложная задача – срочно возвести в условиях Крайнего Севера вахтенный поселок, общежитие или создать для проживания людей комфортабельные условия, то модульные быстровозводимые здания – это как раз то, что поможет справиться с этой задачей качественно и в кратчайшие сроки.

Специфика колористического и инсоляционного решения архитектуры городов крайнего севера

Свет и цвет, став элементами архитектурных пространств города, активно участвуют в формировании панорам застройки, в дифференциации ее локальных участков, подчеркивают характер архитектуры города.

Роль освещения в создании архитектурного облика особенно велика в городах с полярной ночью. Обычно с наступлением темноты деловая жизнь в городах прекращается, в ночное время движение на улицах затихает. В северных городах в период полярной ночи интенсивность общественной жизни сохраняется. Средствами искусственного освещения может быть усилена пространственная взаимосвязь сооружений основных функциональных зон поселений: промышленных зданий, объектов, относящихся к транспортному обслуживанию городского центра, жилых кварталов, широким фоном подчеркнуты ведущие акценты: центральные учреждения, вокзалы, монументы и т. д. (фото 22).

Отсутствие надлежащего колористического решения в архитектурном пространстве северных поселений – важная и сложная проблема, решение которой связано с развитием принципов планировки и застройки, отвечающих природной специфике отдельных районов, и с разработками проектов зданий специально для условий Севера. Использование цвета должно способствовать выявлению основных закономерностей в построении композиции застройки, подчеркиванию единства архитектурных комплексов, повышению значимости архитектуры отдельных зданий, активному участию в оформлении городских пространств.

Применяя цвет в застройке северных городов, необходимо структурировать их колористическую среду с учетом формирования разномасштабного восприятия. Тоновое единство широких панорам и общего массива застройки должно поддерживаться и палитрой местного ландшафта. При этом следует избегать серых, невыразительных тонов, которыми отличаются зимние ландшафты при низком, чаще всего облачном небе.

На архитектуру как на синтетический вид искусства ложится ответственная задача, поскольку укрупнение городских образований делает сложной проблему художественного осмысления среды. Одним из действенных путей преобразования кварталов, площадей и магистралей является колористка, ибо «чувство цвета есть самая популярнейшая форма эстетического чувства вообще».

Безликость застройки в новых районах строительства усугубляется еще и тем, что задачи благоустройства, светоцветового моделирования не решаются комплексно. Использование цвета в массовом жилищном строительстве является наиболее вариантным средством композиции и действенным средством борьбы против однообразия и монотонности.

Цвета теплых оттенков имеют свойство иллюзорно приближать окрашенную поверхность. Это качество может эффективно использоваться на Севере в оформлении участков улиц, завершении перспектив, окраске зданий, играющих роль пространственных ориентиров.

Есть еще одна особенность использования цвета в северной зоне России – оранжевые и красные цвета теплого спектра в вечерние сумеречные часы и дни полярных ночей выглядят почти черными контрастными поверхностями на фоне снежного покрова, в то же время, при недостаточной освещенности низко стоящего солнца приобретают еще более насыщенное звучание, что в значительной мере усиливает видимость зданий.

Разнообразие цветовых взаимодействий окружающей нас естественной среды подчиняется закону сопоставлений, поэтому мы вправе учитывать при подборе средств полихромии влияние светлотного или хроматического контраста. Правило светлотного контраста состоит в том, что на темном фоне более светлый тон светлеет. Например, зимой на фоне снега здания выглядят более яркими, а ночью или в сумерки здания, окрашенные в светлые тона, становятся еще более светлыми. Хроматический контраст заключается в изменении цветового тона или насыщенности под воздействием соседних цветов, при этом сдвиг происходит в сторону цвета, дополнительного к фону. Таким образом, учитывая эти обстоятельства, всегда можно установить, как будет выглядеть цвет на том или ином поле.

Северный ландшафт большую часть времени года характеризуется преобладанием белого фона. В связи с этим закон яркостного контраста диктует изменения в сторону снижения насыщенности цвета зданий, так как на светлом фоне в хорошую погоду он и без того будет отвечать своим задачам. С другой стороны, краткость светлого периода времени года диктует свои требования: в сумерках здания с яркой окраской более заметны и более активно формируют хроматическую картину жилой среды. С учетом полихромной полярности для блеклого серо-голубого окружения отделка зданий предпочтительна в теплой гамме. При этом цвет поверхностей на Севере будет определяться лучше, поскольку теплые оттенки зданий должны также преобладать в этих районах и с учетом климата.

Колористическое решение городов представляет известную трудность и должно основываться на генеральном плане с учетом архитектуры отдельных зданий. Самой распространенной ошибкой является то, что полихромия применяется без учета климатических условий и светового режима.

Представляется целесообразным использовать ряд дополнительных способов для улучшения поиска, обнаружения и опознания зданий в районах Севера, также основанных на особенностях зрительного восприятия (например, применение на фасадах зданий контрастного рисунка правильной геометрической формы). Эту функцию могут выполнять балконы зданий, имеющие контрастную к фасадам окраску (синюю, зеленую, белую, черную), оконные переплеты, швы между панелями или орнаментальные изображения.

В цветовой композиции жилых комплексов необходимо учитывать некоторые особенности восприятия цвета с различных расстояний, а именно:

тонкие теневые переходы, нюансные дифференциации цвета видны лишь при хорошем освещении и на небольшом расстоянии, при значительном удалении и в сложных метеоусловиях они заглушаются основным тоном, поэтому цветовая контрастность в окраске зданий на Севере должна быть повышенной; чем разнообразнее и ярче применяемая палитра для архитектурного комплекса, тем интенсивнее можно использовать колористические решения для объединения всей застройки, например в жилом квартале при пестрой, разнообразной окраске зданий может быть использован единый цвет для всех оконных переплетов; нельзя использовать при групповой застройке такие цвета, которые издали создают эффектное впечатление, но при близком рассмотрении могут создавать резкие цветовые контрасты, в связи с этим фасады зданий, образующие внутриквартальные пространства, целесообразно решать малонасыщенными колерами; чем интенсивнее отдельные цветовые акценты, тем меньше должны быть они по площади своих абсолютных размеров – это положение имеет важное практическое значение, например, в безграничной снежной тундре небольшие одноэтажные здания должны иметь яркий насыщенный цвет, который в контрасте с ландшафтом создаст композиционное единство.

Формирование колористической системы города основывается на принципах полихромного зонирования, историко-культурной обусловленности цветовых структур, органической связи с природным окружением, выявления эстетико-композиционной идеи города. В свою очередь, полихромное зонирование осуществляется:

в зависимости от значимости политических, общественных и культурных центров; исходя из соблюдения достоверности цветового строя охранной части города и акцентирования цветом уникальных памятников архитектуры на фоне более спокойной полихромии рядовой застройки; по принадлежности к жилой, промышленной, общественной и рекреационной территориям, предусматривающим отличное их цветовое решение в соответствии с характерными чертами функционального, объемно-пространственного решений и декоративного оформления города на базе ассоциативно-топонимического структурирования цвета, например: жилая застройка – светло-желтая окраска, центры деловой и политической жизни городов – красная, промышленные и коммунально-складские зоны – холодные зелено-голубые цвета.

В колористической структуре городской среды система центра должна иметь строгие полихромные характеристики, обеспечивающие лучшую запоминаемость общественно значимых объектов. С этой целью необходимо выделить гамму полярных сочетаний и подчеркнуть ими уникальность площадей. При цветовом моделировании магистралей берется во внимание их значение, ширина, характер застройки. Формирование колорита панорам строится с учетом силуэта застройки, глубины расположения и ритма доминант, последовательности раскрытия планов, закономерностей изменения цвета на расстоянии. 

Колоризация объектов жилищного строительства осуществляется, исходя из обозначения цветом в системе генерального плана города жилых районов. Основными приемами формирования цветовой композиции являются: развитие цвета внутри и вовне групп зданий, структурно-тектонические и декоративно-пластические построения с использованием суперграфики и орнаментики, выделение школ и детских садов, торговых и культурных центров. С целью быстрого опознания небольших по размерам зданий в суровых климатических условиях рекомендуется окрашивать их в оранжевые и красные цвета.

В решении задачи по созданию цветовой палитры города можно выделить два подхода: внешнее цветовое решение (улицы, площади, силуэт городской застройки с дальних расстояний) и внутреннее (дворовые пространства, малые архитектурные формы, элементы фасада), которые должны отличаться друг от друга из-за функционального назначения. На практике данная задача не решается по причинам экономии средств, пренебрежительного отношения к будущим жильцам и отсутствия жестких требований со стороны авторов-архитекторов к строителям.

Применение цвета в архитектуре северных городов способствует повышению видимости объектов и предметов, снижающейся в периоды полярных ночей и сумерек, уменьшает утомление глаз, вызывает положительный условный рефлекс при наличии цветов, ассоциирующихся в сознании с солнцем, песком, зеленью, является активным фактором, влияющим на психологическую устойчивость центральной нервной системы человека.

Энергосбережение

Как уже упоминалось, проживание людей и работа производственных предприятий в условиях Крайнего Севера характеризуются огромными транспортными издержками и изолированностью. Практически все топливо для выработки тепла и электричества приходится доставлять на огромные расстояния в период короткого северного лета, что вынуждает развивать энергосберегающие технологии.

Это, во-первых, автоматическое регулирование теплового режима зданий и применение альтернативных, в том числе возобновляемых источников энергии (солнечные батареи, тепловые насосы и др.). Если взять административно-бытовые здания, то в нерабочие часы и дни, например, можно экономить на их освещении и отоплении. Во-вторых, это использование нового техрегламента по освещению с отказом от традиционных ламп накаливания, что позволит сэкономить до 40% электроэнергии. В-третьих, утилизация тепла. Мы впустую тратим тепло, сливая горячую воду в канализацию.

По строительным нормам в большей части помещений должен быть обеспечен один воздухообмен в час, а это значит, зимой нужно нагреть воздух, к примеру, от – 40⁰ С до 21⁰ С. Принимая во внимание объем здания, можно представить, сколько требуется энергии только на отопление. Эту тепловую энергию можно использовать. Если реализовать все вышеперечисленное, можно сэкономить (по разным оценкам) от 15% до 40% энергии.

Ну а в связи с тем, что Север потребляет намного больше энергии, мероприятия по ее экономии здесь приобретают еще большее значение. Например, расчетная температура при проектировании зданий в Москве составляет – 28⁰ С, в Красноярске – а это еще не Север, показатель уже – 40⁰ С, в Богучанах дома строят, рассчитывая на – 46⁰ С, в Игарке ориентируются на – 49⁰ С, в Эвенкии принимают в расчет – 55⁰ С. Этот показатель рассчитывается по средней температуре самой холодной пятидневки. Помимо этого существует такая характеристика, как «градусо-сутки отопительного периода», показывающая длительность отопительного периода и его среднюю температуру. Так вот, если для Москвы этот показатель составляет 4943 градусо-суток, то в Красноярске он равен 6575, а в поселке Ессей – 11532, почти в три раза больше, чем в столице.

Мероприятия по энергосбережению для инженерных сетей

Возможными способами рационального использования особенностей сурового климата и мерзлотных факторов являются следующие:

1. Использование льда для теплоизоляции сооружений и водопроводов в холодный период года. Высокие теплоизоляционные свойства льда, наносимого на наружные поверхности сооружений и трубопроводов, позволяют ограничиться их минимально необходимой стационарной теплоизоляцией, т.е. снизить их термическое сопротивление и стоимость. Используется в качестве меры теплозащиты внутритрубное оледенение водоводов, получившее солидное теоретическое обоснование и аппаратурное обеспечение.

2. Создание в вечномерзлых массивах полостей (емкостей) для хранения запасов хозяйственно-питьевых вод, консервации сточных вод и жидких отходов, хранения реагентов и т.д. Горные выработки, образуемые, как правило, средствами гидромеханизации, достигают значительных объемов. Существуют методики теплотехнического расчета таких полостей при различных наполнениях водой, а также условий замерзания водных масс или поддержания их в жидком состоянии.

3. Охлаждение оборотных и циркуляционных вод с использованием ресурсов холода вечномерзлых толщ.

Особенности охраны окружающей среды в условиях Крайнего Севера

Добыча энергоресурсов, сосредоточенных в районах Крайнего Севера, требует создания на этих территориях инфраструктуры с соблюдением специальных технологий и контроля.

Подходы к проведению строительных работ в условиях вечной мерзлоты должны быть основаны на выполнении принципов экологической безопасности, технической надежности и экономической целесообразности.

Высокая чувствительность северных ландшафтов и слагающих их мерзлых пород к техногенным воздействиям – негативная сторона строительства на мерзлоте. Как правило, освоение новых территорий начинается с создания дорожно-транспортной инфраструктуры. Однако применение автомобильного и гусеничного транспорта для сооружения грунтовых насыпей разрушает торфомоховой покров, что приводит к деградации вечной мерзлоты и образованию термокарста. Вездеходные гусеницы даже после однократного прохода оставляют на хрупком растительном слое тундры рваные раны, превращающиеся в болота или мелкие озера.

Во избежание этого следует более тщательно разрабатывать стройгенпланы в составе проектов организации строительства, заранее планировать маршруты движения строительной техники, размещение площадок складирования стройматериалов и по возможности минимизирвать территорию движения транспорта.

Для связи между населенными пунктами в условиях крайнего севера проектируют временные (сезонные) зимние автомобильные дороги в обиходе – «автозимники» или просто «зимники».

Такие дороги обычно используются полярниками, геологами, строителями, нефтяными и газовыми компаниями в тех местах, где строительство железнодорожных путей сообщения и регулярных автомобильных дорог технически сложно, экономически нецелесообразно либо невозможно в силу экологической ситуации в районах строительства.

Строительство регулярных железных и автомобильных дорог требует применения специальных технологий многослойного дорожного покрытия и многомиллиардных инвестиций.

В то же время, необходимость освоения гигантских нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений Крайнего Севера диктуется стратегией обеспечения энергетической безопасности России.

Строительство зимников традиционными методами приводит к срыву верхнего слоя грунта и уничтожению мохово-растительного покрова.

В последние годы разработаны и требуют повсеместного внедрения технологии прокладки зимников, не нарушающие растительный покров тундры, т.е. не наносящие экологического ущерба природе Крайнего Севера. Это технология, при которой снег с дороги не просто сгребается в сторону, а прогревается, и спрессовывается в снего-ледяной слой, который и является в дальнейшем полотном проезжей части дороги.