Школа на отлично: когда даже потолки помогают
Акустический комфорт в образовательных учреждениях — необходимое условие для успешной учебы. Согласно нормам, оптимальный уровень шума в классах не должен превышать 40 дБ. Однако особенности материалов зачастую не позволяют даже приблизиться к этому показателю. О том, какие современные решения позволяют справиться с проблемой и какую роль в обучении детей играет не только звук, но и цвет, рассказал Иван Тумаков, архитектор Rockfon (входит в группу компаний ROCKWOOL). В рамках BUILD SCHOOL 2022 он презентовал реальные кейсы, о самых ярких из них — в нашем материале.
Потолки против шума
При строительстве и реконструкции школ особое внимание уделяется качеству материалов: они должны обеспечивать пожаробезопасность, акустический комфорт, быть неприхотливыми в уходе, адаптивными и прочными. Совместить все эти свойства удается не всегда, выбор качественных материалов ограничен.
По данным Датского центра образовательной среды, более 30% учеников не удовлетворены качеством получения знаний ввиду того, что они могут только «приблизительно» слышать, что учитель рассказывает во время урока. «Как правило, все поверхности в образовательных учреждениях — антивандальные, твердые и прекрасно отражают звук, концентрируя его внутри интерьеров и увеличивая количество ревербераций. В результате уровень шума в классах в среднем составляет около 80 дБ, то есть в два раза выше, чем комфортный для занятий. Чтобы уменьшить уровень шума и образования эха, нужны звукопоглощающие материалы. Сложность в том, что при соблюдении всех требований СанПин и пожарной безопасности, у школ остается только один вариант для решения этой проблемы: использование звукопоглощающих материалов на потолке. В частности, для этого активно применяются акустические решения Rockfon», — рассказывает Иван Тумаков.
В основе потолочных панелей Rockfon — каменная вата ROCKWOOL, благодаря чему потолки имеют максимально возможный уровень звукопоглощения, а также отличаются высоким уровнем пожаробезопасности и влагостойкостью. Есть еще ряд особенностей, которые принципиально важны для образовательных учреждений: это высокий коэффициент светоотражения (87%), формостабильность и экологичность. В случае с Rockfon перечисленные свойства материала дополняются мультифункциональностью и вариативностью цветовых решений — это наглядно показывают кейсы, презентованные на мероприятии.
Психосоматика цвета
Компания Rockfon потратила более двух лет на изучение цвета, к этой задаче были привлечены эксперт по цветовым ощущениям и известный дизайнер интерьеров Сара Гаранти, а также Карен Халлер, автор и ведущий международный специалист в области прикладной психологии цвета и дизайна. Кропотливый анализ цвета на примере уникальных пейзажей планеты позволил создать уникальную палитру «Цвета благополучия» из 34 оттенков. Разнообразие цветовых решений позволяет потолкам Rockfon решать вопросы не только акустического комфорта, но и психосоматики.
«Цвет влияет на нас постоянно, когда мы бодрствуем. Тем не менее, большинство из нас только на 20% осознают, почему мы выбираем определенный цвет или принимаем определенное цветовое решение. Это объясняется тем, что такие решения чаще всего принимаются на подсознательном уровне. Каждый цвет вызывает эмоциональную реакцию, которая может иметь положительный или отрицательный эффект. Кроме того, мы выяснили, что цвет стимулирует или успокаивает в зависимости от его хроматической интенсивности. Если это очень насыщенный цвет, он может быть стимулирующим, а если у него низкая насыщенность, то, скорее всего, цвет будет успокаивающим», - объясняет Карен Халлер.
Понимание того, как тот или иной оттенок влияет на людей, позволяет создавать необходимую атмосферу в помещении в зависимости от его функционального назначения. Именно о таких примерах рассказал архитектор Rockfon Иван Тумаков в рамках BUILD SCHOOL 2022.
Визуальная стимуляция
Основная концепция, которая легла в основу проекта городской средней школы Houtens в Нидерландах, — визуальная стимуляция при помощи цвета. Цветовые схемы могут использоваться для выражения миссии и функциональности пространства, для обозначения границ и переходов. Кроме того, определенные цвета могут вызывать тот или иной культурный отклик, например, снизить или усилить стресс, настроить на учебу или на отдых.
Панели Rockfon позволили решить сразу несколько задач в рамках проекта Houtens: обеспечить акустический комфорт, а также сделать назначение различных школьных пространств (например, раздевалки, классные комнаты, спортивный зал и т.д.) максимально наглядными. Архитекторы использовали яркие цвета не только в декоре стен, но и на потолке. В результате удалось создать различные эффекты с точки зрения психосоматики в разных зонах школ.
«Выбор материалов и цветов был одной из самых важных частей общей концепции дизайна. Для классных комнат и административных помещений были взяты ярко-белые потолки Rockfon Tropic. Этот цвет ассоциируется с чистотой и отлично подходит, когда требуется потолок, который не отвлекает внимание. В остальных помещениях использовали потолки Rockfon Color-all. Во входной группе, где находится раздевалка, использован интенсивный лаймовый цвет, который помогает детям настроиться на активную учебу, приободряет и торопит их на занятия», — отмечает Иван Тумаков.
Еще один пример игры с оттенками реализован в школе Хямеенкюля (Финляндия, Вантаа). Ключевой идеей проекта стала мультифункциональность всех пространств: например, классные комнаты одновременно подходят и для стандартного группового обучения, и для индивидуальной работы.
Чтобы обстановка была максимально комфортной и уютной, использован серый цвет — в том числе и на потолках, которые также решают вопрос звукопоглощения. Мягкие серые оттенки олицетворяют нейтральность и баланс, позволяя создать безопасную и естественную атмосферу.
Биофильный дизайн
В основе проекта академии Харрис (Саттон, Лондон) — природные экологичные материалы как на фасадах, так и внутри. Акцент сделан на анодированный алюминий и лиственницу. В представлении авторов проекта биофильный дизайн должен был подтолкнуть учеников к более углубленному занятию наукой.
Оптимальным решением для такого интерьера стал отказ от закрывающего все пространство потолка. Вместо этого используются отдельно висящие острова, которые дают постоянный свободный доступ в запотолочное пространство и создают благоприятную акустическую среду. В частности, для общественных зон использованы острова Rockfon Eclipse: гладкая, матовая супербелая поверхность обеспечивает высокие светоотражающие и светорассеивающие свойства, подчеркивая природные материалы.
Пространство света
Одна из современных тенденций — это школа, которая работает не только как образовательное учреждение, но и как культурный и спортивный центр для местных жителей. Именно такая концепция реализована в колледже Книппенберг (Нидерланды), который имеет выраженную спортивную направленность. Этот колледж работает не только в учебное время, но и после — выполняя функцию спортивного комплекса для всех желающих.
Проект акцентируется на легкости и прозрачности, поэтому архитекторам важно было поддержать зенитные окна (иначе говоря — окна в крыше), передачу естественного света и другие способы освещения внутри интерьеров. Задача осложнялась тем, что в подобных пространствах сложно обеспечить акустический комфорт. Решения Rockfon оказались оптимальными за счет максимального шумопоглощения и высокого коэффициента светоотражения.
Похожая задача стояла и перед авторами проекта школы Kalvebod Fælled в Копенгагене, которая одновременно является культурным центром и работает круглосуточно. Это спортивная школа, целью которой является укрепление физического и ментального здоровья детей с помощью спорта, движения и игр. Архитекторам было важно подчеркнуть эту особенность в интерьере. В результате был выбран минималистичный индустриальный стиль, в котором сочетаются дерево и бетон, а уютные классные комнаты соседствуют с объемными большепролетными пространствами.
«Для балконов и атриумов c видимыми бетонными колоннами, открывающими вид на спортивный зал со всех этажей, требовалась монолитная поверхность, которая могла бы выполнять не только эстетическую функцию, но и функцию звукопоглощения. Подрядчики остановились на акустическом решении Rockfon Mono Acoustic теплого золотисто-серого цвета. Натуральные землистые тона действуют успокаивающе и дарят ощущение дома. Особенность этого потолочного решения в том, что его поверхность монолитная, без видимых стыков и любой формы», — добавляет Иван Тумаков.
Вопрос акустического комфорта в учебных заведениях — это не прихоть, а важный фактор, влияющий на успеваемость и здоровье детей. Именно поэтому еще на этапе проектирования учебного заведения важно предусмотреть применение современных звукопоглощающих решений, которые помогают не только снять проблему нежелательных шумов, но и открывают новые возможности. В том числе подключают механизмы психосоматики через стимуляцию цветом.
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
