Жара в городе: как архитектура влияет на климат

Светло-серые дворцы

Группа «Сплин» в песне «Новые люди» дала исчерпывающую характеристику большинству современных зданий в мегаполисах: «Такие тонкие стены из цветного картона в светло-серых дворцах из стекла и бетона». Именно стекло и бетон сегодня чаще всего применяют в городской архитектуре.

Стремительная урбанизация в XX веке привела к тому, что архитекторы стали вынуждены руководствоваться принципом «быстро и недорого». Появление подходящих технологий и глобализация повлияли на то, что подход к строительству перестал особо отличаться от континента к континенту. И если еще в начале прошлого столетия в регионах с экстремальными климатическими условиями дома возводили с учетом народных традиций, то сегодня им на смену пришли типовые «коробки». 

Стандартные здания стали встречаться в абсолютно разных городах. Офисные башни в Лондоне и Бангкоке выглядят одинаково, хотя это столицы стран с совершенно разным климатом. Тенистые балконы, широкие подоконники, толстые стены с хорошей звукоизоляцией — мало какие детали уцелели под натиском современных серых построек.

Даже в странах с тропическим климатом — в Индии, Таиланде, Бразилии — все больше домов из бетонных плит со стеклянными фасадами.

Проблема стекла

© canadastock / Shutterstock

Казалось бы, чем климату мешает остекление зданий в таких объемах? Ведь люди внутри могут спастись от жары при помощи кондиционеров, а через гигантские окна проникает много солнечного света. Но в этом и подвох.  

Чем выше здания, тем больше в них окон. Стеклянные дома превратились в бездонную бочку по потреблению энергии. Эксперты подсчитали, что офисные здания на Манхэттене в Нью-Йорке, построенные между 1965 и 1969 годами, потребляли в два раза больше энергии на единицу площади, чем здания, построенные между 1950 и 1954 годами. Ключевое различие между ними заключается в количестве стекла. 

Рост потребления энергии объясняется тем, что, во-первых, панорамные окна пропускают слишком много солнечного света, который ослепляет людей внутри: из-за этого приходится использовать жалюзи и включать искусственное освещение даже днем. Во-вторых, из-за увеличившейся площади окон здания требуют большего охлаждения или обогрева, в зависимости от сезона, а значит кондиционеры внутри помещений работают постоянно.

Кондиционеры, безусловно, охлаждают помещения внутри, но также и нагревают воздух снаружи. Исследователи выяснили, что ночью температура воздуха рядом с офисными зданиями из-за использования кондиционеров повышается на 1 градус Цельсия. А это приводит к росту затрат электроэнергии на собственно охлаждение помещений.  

Проблема бетона

Для большинства людей бетон — это материал, из которого построили дом или парковку, но с точки зрения развития цивилизации это изобретение, столь же важное, как электричество. Эта смесь — самый используемый материал в строительстве. Сталь, пластик, дерево, алюминий — даже вместе взятые они менее популярны, чем бетон. Так, сегодня на каждого жителя нашей планеты производится по три тонны этого искусственного камня в год. Чаще для своих нужд человек использует только воду. 

Неудивительно, что бетон оказывает влияние на жизнь миллиардов людей. Он стал скелетом наших городов — основным материалом почти каждого многоквартирного дома, торгового центра или офисной башни. Считается, что 70 % людей во всем мире живет в домах, хотя бы частично сделанных из бетона. 

Проблемы начинаются с приходом жары. При повышении температуры бесчисленные километры бетонных стен, крыш и дорог нагреваются и образуют так называемые городские острова тепла. В результате разница температур между мегаполисом и пригородом может достигать 10 градусов, что негативно сказывается на здоровье человека. Не столь опасны дневные максимумы — теплее становятся ночи, и организм лишается возможности охладиться естественным образом во сне.   

Почему это вызывает беспокойство? Потому что все больше и больше людей переезжают в города. В развивающихся странах, от Китая до Нигерии, сельскую местность ежегодно покидают миллионы людей. По данным Отдела народонаселения ООН, число городских жителей во всем мире ежегодно увеличивается на 78 миллионов человек. Это как если бы на планете каждый год появлялось шесть новых городов размером по численности населения с Москву  — крупнейший мегаполисе Европы.

Природа VS экономика

Популярность домов из стекла и бетона объясняется просто — все дело в экономике. По мере того, как земля в городах становилась дороже, расширять пространство по горизонтали было неудобно — слишком большие получались расстояния. Отсюда и вертикальный рост. 

Лишь с течением времени становятся очевидны и минусы такого подхода. Цементная промышленность производит от 5 до 10 % всех выбросов углекислого газа в мире. Это делает ее третьим по величине источником глобального потепления — она уступает лишь угольным электростанциям и автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. Кроме того,  на производство бетона в 2012 году пришлось 9 % мирового забора воды на промышленные нужды (около 1,7 % от общего количества использованных водных ресурсов).   

Кроме того, бетон не самый долговечный материал — он может продержаться около 100 лет. Срок внушительный, но это означает, что капитального ремонта или перестройки в скором времени потребуют тысячи объектов — от железнодорожных будок до плотин. И здесь возникает вопрос: стоит ли продолжать строить из бетона и стекла или обратиться к народной архитектуре, которая учитывала особенности климата разных регионов планеты? Отвечать на него придется уже в ближайшие десятилетия, и ответ скорее всего будет не в пользу традиционных зданий. 

Отказ от производства бетона и возврат к строительству из дерева и других материалов там, где это возможно, позволит сократить общемировой объем выброса парниковых газов на 20 %.  Впрочем, это маловероятный сценарий. Поэтому уже сейчас ведется множество исследований по повышению экологичности бетона. Например, новые виды цемента позволяют снизить образование CO₂ на 30 %. Внедрение новых технологий для оптимизации всей производственной цепочки может увеличить это число до 80 %.   

Что почитать

1. «Как устроен город. 36 эссе о философии урбанистики», Григорий Ревзин;
2. «Стимулы, парадоксы, провалы. Город глазами экономистов», сборник статей российских ученых и экспертов;
3. «Уроки Лас-Вегаса», Роберт Вентури;
4. «Горожанин. Что мы знаем о жителе большого города?», сборник статей российских ученых и экспертов;
5. «Зачем нужна архитектура?», Пол Голдбергер.