Инновации в строительстве и проектировании: от реальности наших дней до невообразимых дизайнов будущего

Рассмотрим тему по мере возможности её реализации: от уже имеющихся у специалистов наработок и готовых объектов до почти нереальных технологий.

Что уже используется

3D‑печать зданий

Печать на 3D‑принтере уже активно используется для строительства зданий и сооружений. Возведение объекта с помощью принтера может снизить его себестоимость снижается почти на 50% благодаря уменьшению временных и затрат и количеству вовлечённых в строительство рабочих. Расход строительных материалов при этом сокращается до 90%.

Модульное строительство

Технология модульного строительства позволяет быстро собрать здание из изготовленных заранее, экологически безопасных и прочных модулей. Помимо очевидных плюсов вроде сокращения сроков и стоимости строительства, модульные блоки также позволяют не прекращать эксплуатацию здания в случае его расширения или реконструкции.

Это особенно актуально для объектов вроде школ, больниц и других зданиях социальной инфраструктуры.

Интересно, что метод модульного строительства часто путают с уже существующим методом панельного возведения зданий. Объясняем их главное отличие: модульное строительство подразумевает процесс создания здания из готовых ячеек, а не отдельных элементов.

«Умные» дома

Сейчас в строительстве зданий идёт очень много диалогов о технологиях, которые бы облегчили жизнь тем, кто их проектирует, строит и обслуживает. Но придумали ли что-то для обычных горожан, которые их эксплуатируют?

Конечно, придумали: «умные» дома существуют уже не первый год. Типовой умный дом оснащен интеллектуальными системами, направленными на автоматизацию рутинных бытовых задач, обеспечение безопасности человека и эффективное потребление энергии. Управлять им можно с помощью смартфона или планшета: в приложении пользователь регулирует уровень освещения, отопления, показатели вентиляционной системы, а в некоторых случаях даже автоматический полив растений. А еще смарт-дом экономит до 50% энергии благодаря использованию альтернативных источников энергии (солнечного света, ветра, воды и пр.).

Зелёное строительство

Приверженцы «зелёного строительства» ставят своей целью минимизировать негативное воздействие зданий на окружающую среду и перейти на рациональное использование природных ресурсов. В основе их принципов лежит использование экологически чистых материалов, энергоэффективность и устойчивость к климатическим изменениям: всё для того, чтобы здания были комфортны также и для человека.

В контексте практик зелёного строительства ученые и архитекторы активно работают над созданием домов, доступных для самостоятельного выращивания обычными людьми. В качестве расходного материала для таких домов предполагается использовать тонкие волокна биопластика, полученного из подсолнуха, картофеля и яблока. Внутренняя планировка каждого такого дома будет соответствовать индивидуальным потребностям жильцов, а сами здания смогут адаптироваться к изменениям климата.

«Технология строительства» таких домов состоит из следующих этапов:

• Сначала возводится круговой проволочный каркас здания
• Затем листы биоматериала накладываются снаружи, формируя прозрачную защитную оболочку
• После изнутри распыляет ещё один супертонкий слой волокон, из которого создаются стены

Центральным помещением в доме из растительных волокон будет кухня-лаборатория, где люди смогут самостоятельно создавать строительные материалы. Готовых примеров зданий пока что нет, технология находится в экспериментальной стадии.

Впрочем, это не единственный пригодный для строительства биогенный материал. Прямо сейчас идут активные эксперименты над материалами на основе грибного мицелия. В одном из таких проектов рост грибов занял всего 4 дня! Когда «стены» были готовы, учёные вытащили мицелий, чтобы они не продолжили расти. Они утверждают, что созданный им материал отличается лёгкостью и прочностью и обеспечивает хорошую звукоизоляцию, огнеупорность и амортизацию. Среди плюсов также отмечается сокращение расходов, способность мицелия превращать углекислый газ в кислород и пригодность материала для использования в качестве утеплителя.

Ещё одна группа архитекторов предлагает альтернативное использование грибницы: не растить её по каркасу, а делать из неё кирпичи, каждый из которых выращивается отдельно в специальной форме с органической средой для развития (например, дубовыми гранулами или пшеничными отрубями).

VR и AR

Дизайнеры и архитекторы всегда стремились найти новые креативные способы представить свои идеи миру. Наиболее популярными в последнее время являются технологии VR и AR. Они активно используются в создании архитектурных дизайнов и проектировании реальных домов.

VR-технологии стали основой для создания метавселенных — постоянно действующего виртуального пространство, в котором люди могут взаимодействовать друг с другом и с цифровыми объектами через персонализированные аватары. Помимо выполнения развлекательной функции, метавселенные также становятся площадкой для воплощения самых смелых и немыслимых идей архитекторов.

В такой вселенной конечный вид архитектуры не зависит от стоимости и доступности строительных материалов, норм и правил проектирования, сроков строительства и компетенций специалистов. У нее также нет срока эксплуатации и ограничений по форме конструкции. Другими словами, архитекторы в метавселенных могут проектировать более свободно, не оглядываясь на ограничения реального мира. А значит, они смогут создавать свободную, технологичную и эстетичную архитектуру, которая будет отражать настроение и потребности современного общества и сможет стать прототипом для объектов реального мира.

Архитектура будущих столетий

Согласно данным исследования от департамента ООН по экономическим и социальным вопросам, уже к 2050 году население планеты вырастет почти на 2 млрд. Проблема с перенаселением уже актуальна в некоторых уголках планеты. Самые острые умы продолжают искать новые способы её решения, задумываясь о порой невообразимых идеях.

Подводная и подземная архитектура

Один из первых приходящих на ум вариантов решения проблемы перенаселения — это покорение подводного и подземного миров. Предполагается, что люди будут жить в огромных технологичных пузырях в океане и использовать саму воду для создания пригодной для дыхания атмосферы и производства водородного топлива. Вся необходимая инфраструктура: офисные здания, парки для отдыха, детские сады и школы, больницы и пр. также будут доступны внутри конструкции. Не менее вероятно, что огромные агломерации будут встраиваться и под землю. Разработки подобных домов уже существуют.

Безусловно, это очень смелые идеи, которые могут потребовать сотни лет на воплощение. Однако сама возможность создания подобных поселений поражает своим масштабом и неординарностью.

Летающие дома

Суть концепции летающего дома заключается в создании легкого дирижабля со смотровыми площадками и каютами-спальнями. По задумке создателей, скорость такого дома не будет превышать 90-100 км/час, не отнимая у владельцев возможность перемещаться куда угодно. Сегодня дирижабль может оставаться в воздухе очень долго, а с применением технологий будущего сможет ещё дольше.

Тем не менее в концепции летающих домов есть и две крупные проблемы: необходимость в специальных навыках по управлению подобным домом и создание специальной инфраструктуры для его обслуживания.

В заключение

Глобальная цель всех инноваций в архитектуре — это качественное улучшение строительных процессов и материалов, повышение энергетической эффективности и экологичности зданий и сооружений, а также создание максимально комфортных условий для их эксплуатации. В целом инновационные технологии в строительстве уже оказывают значительное влияние на благополучие общества. В долгосрочной перспективе они будут только совершенствоваться, отвечая наиболее острым потребностям общества.