Основы архитектурного формирования растениеводческих предприятий защищенного грунта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Центральный научно-исследовательский

и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий

и сооружений ОАО «ЦНИИ промзданий»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора архитектуры

ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРНОГО ФОРМИРОВАНИЯ РАСТЕНИЕВОДЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА

Колесникова Татьяна Николаевна

кандидат архитектуры

18.00.02 - Архитектура зданий и сооружений.

Творческие концепции архитектурной деятельности

Москва - 2007

Работа выполнена в Центральном научно - исследовательском

и проектно-экспериментальном институте промышленных зданий

и сооружений - ОАО «ЦНИИпромзданий»

Научный консультант

доктор архитектуры, профессор Б.С. Истомин

Официальные оппоненты:

доктор архитектуры, профессор Н.А.Сапрыкина

доктор архитектуры, профессор С.Б. Моисеева

доктор архитектуры, профессор А.Л. Гельфонд

Ведущая организация: ГУП ЦНИИ экспериментальный и проектный институт по сельскому строительству «ЦНИИЭПсельстрой» (г. Москва)

Защита состоится «__16 _» _мая__ 2007 г. в __14.00__час. на заседании диссертационного совета Д.033.17.01 при Центральном научно - исследовательском и проектно -экспериментальном институте промышленных зданий и сооружений по адресу 127238, г. Москва, Дмитровское шоссе, дом 46, корп. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЦНИИпромзданий.

Автореферат разослан «_ __»__________2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук О.П. Никифорова

Общая характеристика работа

Поступательное развитие человеческой цивилизации от ее зарождения по настоящее время сопровождается непрерывным расширением и многократным усложнением структуры искусственной среды обитания, с разной степенью гармоничности сочетающейся с живой тканью естественных природно-климатических составляющих местности во всех обитаемых географических широтах земли. Для получения наибольшей «отдачи» (экономической, социальной, эмоциональной, эстетической, экологической и т.д.) от функционирования каждого здания и сооружения должно быть как можно более верно выявлено его место в сложившейся структуре современных поселений, найдено оптимальное архитектурно-конструктивное и композиционное решение.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В настоящее время в России осуществляются крупные социально-экономические преобразования. В сфере аграрного производства реформирование направлено на равноправное развитие предприятий различных форм собственности - государственной, коллективной, частной. Соответственно более развитой становится структура агропромышленных предприятий - госхозы, коллективные хозяйства, индивидуальные семейные предприятия.

Учитывая радикальность аграрных реформ, которые охватывают отношения собственности, землеустройство, типологию аграрных предприятий и т.д., можно сделать вывод, что в конечном итоге они приведут к существенным изменениям в социально-экономическом устройстве общества и, в том числе, к трансформации архитектурно-планировочной структуры поселений, их отдельных элементов и зон.

Опыт последнего десятилетия показывает, что агропромышленные предприятия государственной и коллективной форм собственности испытывают необходимость в трансформации их архитектурно-пространственной среды. Эта необходимость вызвана как изменениями организационно-экономических условий производства (необходимость собственной переработки продукции, перепрофилирование производств, и т.д.), так и физическим и моральным износом производственных зданий и сооружений (модернизация, новое строительство).

Производство сельскохозяйственной продукции в России частным сектором осуществляется в личных подсобных хозяйствах - ЛПХ и более крупных - фермерских хозяйствах.. Семейные хозяйства - это многофункциональные комплексы, где помимо функции проживания семей создаются места приложения труда, орудия производства (в т.ч. и наукоемкие), здания и сооружения, в которых необходимо создавать комфортные и безопасные условия туда. Поэтому развитие таких предприятий целесообразно рассматривать с учетом общих закономерностей развития промышленных предприятий, зданий и сооружений.

Как показывает мировой опыт развития экономики, индивидуальные семейные фермерские хозяйства являются важнейшей структурной ячейкой аграрного производства в развитых странах Европы и США.

В России также идет процесс быстрого развития индивидуальных семейных предприятий. В настоящее время ЛПХ производится до 55% валовой продукции сельского хозяйства (овощей - 85%), и анализ статистики показывает, что эти цифры неуклонно растут. Научные исследования в области экономики агропромышленного комплекса страны и практический опыт последнего десятилетия показывают, что процесс реформ должен быть постепенным и основываться на изменении психологии людей, работающих в аграрном производстве.

Базой этой перестройки служит всемерная поддержка ЛПХ, где создаются наиболее благоприятные условия для развития в человеке чувства хозяина, воспитания и развития предприимчивости и умения самостоятельно вести хозяйство. Подобный путь является естественным и наименее затратным и служит базой постепенного расширения сети более крупных и специализированных фермерских хозяйств. Национальная программа «Развитие АПК», как одно из важнейших направлений, выделяет поддержку семейных подсобных и фермерских хозяйств.

Такой подход характерен и для стран Восточной Европы с наиболее развитым сельским хозяйством - Польши, Венгрии.

В ряде областей России уже разработаны и осуществляются программы строительства жилья с личным подсобным хозяйством на селе. В г. Орле - это программа «Славянские корни», основанная на концепции развития сельских поселений за счет кредитования застройщиков на условиях возврата кредитов сельскохозяйственной продукцией с личных подворий. Однако процесс проектирования и строительства индивидуальных хозяйств значительно затрудняется отсутствием научной и нормативной базы для проектирования данного типа хозяйств в части их градостроительного размещения, планировки и застройки, типологии зданий и сооружений, композиционных принципов и приемов формирования застройки, и т. д.

Каждый из многочисленных видов агропромышленных предприятий обладает своими особенностями в решении вопросов их градостроительного и архитектурного проектирования. Эти особенности базируются на специфике функциональных процессов, их экологической характеристике, виде социальной-экономической организации хозяйств, национальных традициях и т. д.

Все вышеизложенное в полной мере относится к растениеводческим предприятиям защищенного грунта (РПЗГ) - крупной и наиболее энерго- и наукоемкой отрасли агропромышленного производства страны. Занимая всего 7,8 % от общей посевной площади под выращиваемые культуры в стране, тепличная продукция во внесезонное время дает около 70% выручки от реализации продукции растениеводства(овощей, плодов, цветов, рассады, саженцев и т.д.) Ассортимент продукции растениеводства защищенного грунта составляет 60-80 наименований.

На современном этапе развития мировой цивилизации урбанизированные территории неуклонно разрастаются, захватывая земли сельскохозяйственного назначения, и, по оценкам ООН, только за последние 30 лет площадь сельхозугодий в мире сократилась в 3 раза. По мировым прогнозам в третьем тысячелетии растениеводство в развитых странах в значительной мере перейдет под крышу, так как защищенный грунт обеспечивает независимость от климатических условий и гарантирует на порядок более высокую урожайность, чем в открытом грунте.

Россия, будучи страной рискованного земледелия, значительно отстает от развитых стран по площади растениеводческих сооружений и, соответственно, по количеству овощной продукции на душу населения. В Голландии приходится 8 м2 теплиц на человека, а в России - 0,29 м2.

В настоящее время в отрасли отмечается рост площадей теплиц в коллективных хозяйствах (2403 га в 1998 г и 2880 га в 2006 г. остекленных теплиц). Площадь пленочных теплиц составляет 2636 га. С учетом площадей теплиц в частном секторе общий парк российских теплиц предположительно измеряется площадью 12 тыс. га, при этом площади теплиц в индивидуальных хозяйствах также имеют устойчивую тенденцию к росту. Всего по России необходимо дополнительно построить 6100 га теплиц, количество индивидуальных фермерских хозяйств должно составлять 40-50 тыс.

Cуществующий парк растениеводческих сооружений и предприятий защищенного грунта обеспечивает потребность во внесезонной растениеводческой продукции только на только 23, 7% от требуемой медицинской нормы. Кроме того, ежегодно повсеместно ощущается нехватка качественной рассады овощных культур открытого грунта. Более того, 80% тепличных сооружений эксплуатируется свыше 20 лет, в связи с чем они морально и физически устарели.

Данные по средней урожайности (14,7 кг/м2 ) и затратам на обогрев в отечественных теплицах говорят о том, что они значительно уступают зарубежным аналогам, где средняя урожайность составляет 30-50 кг/м2, а затраты на обогрев ниже на 30-40 %. Вопросы энергосбережения и повышения урожайности в отрасли является жизненно важными, особенно в связи с быстрым подорожанием энергоносителей, и рациональные архитектурно-строительные решения теплиц являются одной из основных составляющих в их решении.

Для решения обозначенных проблем необходимо проведение комплексных исследований в области архитектурного формирования РПЗГ в условиях нового строительства и реконструкции с разработкой принципов и научно-обоснованных рекомендаций по их рациональной архитектурно-планировочной организации.

Теоретической базой таких исследований, несомненно, являются труды видных ученых и мастеров архитектуры в области планировки и застройки поселений, типологии гражданских и промышленных зданий, а также в области архитектуры агропромышленных предприятий: В.Н. Белоусова, М.О. Барщ, Ю.П. Бочарова, Б.А. Бремер, О.Д. Бреславцева, Х.А. Бутусова, И.А. Виншу, Н.Н. Гераскина, Э.А. Гольдзамта, К.К. Карташовой, В.К. Лицкевича, Н.И. Малкова, Б.А. Маханько, С.Б. Моисеевой, В.В. Мусатова, В.А. Новикова, Е.Ю. Пересветова, В.Н. Приленского, Н.А. Сапрыкиной, А.Н. Сахарова, С.А. Саркисова, И.М. Смоляра, Л.Н. Соколова, В.М. Стерн, А.А. Худина, Д.Н. Топчий и др.

В работе учтены фундаментальные теоретические разработки и практические рекомендации видных ученых в области урбоэкологии и видеоэкологии В.В. Владимирова, Н.Ф. Реймерса, В.А. Филина, А.Н. Тетиора и др.

На протяжении последнего десятилетия ведущими научными и проектными организациями страны накоплен определенный опыт проектирования и теоретических исследований в области архитектурных решений крупных и малых предприятий различных отраслей народного хозяйства, в том числе семейных. Это ЦНИИпромзданий, ЦНИИградостроительства, ЦНИИЭПжилища, Гипронисельхоз, РосНИПИагропром, ЦНИИЭПграждансельстрой, ЦНИИЭПсельстрой, Мосгипрониисельстрой, Гипронисельпром (г.Орел), Белкооппроект (г.Минск), проектный коллектив "Сезон Р" (г.Краснодар) и др. Исследования и практические разработки в этой области успешно проводились В.В Быковым, С. В. Блинковым, С.В. Демидовым, О. Дрогицкой, Б.С. Истоминым, Н.Н. Кимом, Л. Б. Кологривовой, В.А. Красильниковым, Д.К. Лейкиной, Е.С. Матвеевым, А. Е. Мирошниченко, В.А. Мыслиным, В.М. Нестеренко, И.С. Николаевым, Н.В. Новиковой, А.С. Фисенко, А.А. Яковлевым и др.

Разработка основных положений диссертации базировалась и на опыте решения технологических, архитектурно-строительных и конструктивных задач проектирования растениеводческих предприятий, накопленном головным институтом в этой области - Гипронисельпром (г.Орел), а также институтами Гипропромтеплица (г. Луганск), Роснипиагропром, Гипронисельхоз, ЦНИИЭПсельстрой, ЦНИИЭПграждансельстрой, ЦНИИЭПжилища, Мосгипрониисельстрой, МАРХИ, фирмой Агрисовгаз (г. Москва) и др

К работам, посвященными проблемам архитектурно-планировочной организации коллективных агропромышленных предприятий, в том числе РПЗГ, относятся исследования О.А. Крыжановской, В.В Мусатова, В.А Новикова, Н.М. Щукиной. При исследовании объемно-планировочных и конструктивных решений теплиц автор учитывал научные труды Н.Н. Андрианова, С.С. Клинниковой, А.Я. Мазурова, Н.А. Нестругина, Костенецкого В.И. и др. Исследования же в области архитектуры РПЗГ в современных социально-экономических условиях до настоящего времени практически не проводились.

Общие проблемы архитектурной организации усадеб с развитым

ЛПХ рассматривались в трудах А.А. Комлева, В.Л. Николаенко, М.Л. Фазлеева, Я.В. Матюниной. Применительно к индивидуальным семейным РПЗГ исследования практически не проводились.

В нашей стране и за рубежом накоплен большой объем теоретических исследований и практических разработок в области использования солнечной энергии в архитектуре различных типов зданий (В.А. Акопджанян, Э.И. Бакланова, Л.Г. Вейцман, М.М. Захидов, Н.И. Масленников, А.И. Мелуа, А.Л. Саидов, Н.П. Селиванов, Э.В. Сарнацкий, Г.А. Хорхот, А.М. Шамузафаров, зарубежные ученые - Д. Ватсон, С.В. Зоколей, Т.А. Маркус, Э.Н. Моррис, П.Р. Сабади, Р. Суда, С. Танака и др.). Однако вопросы влияния гелиоархитектуры на типологию основных зданий и сооружений растениеводческих сооружений и их комплексов пока не исследованы.

Таким образом, значительный объем строительства и реконструкции растениеводческих сооружений и их комплексов, необходимый для удовлетворения потребностей населения России в растениеводческой продукции защищенного грунта, и отсутствие научно-обоснованных принципов и рекомендаций по комплексу вопросов их архитектурного формирования определяют актуальность проведенных исследований.

ЦЕЛЬЮ ИССЛЕДОВАНИЯ является разработка основ архитектурного формирования современных РПЗГ, учитывающих специфические функционально-технологические особенности объекта, обеспечивающих комфортные условия труда работающих и проживания семей, архитектурно-художественную выразительность, социально-экономическую эффективность и экологическую позитивность.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ исследования включают:

- ретроспективный анализ, изучение современного состояния, основных тенденций и перспектив развития растениеводческих сооружений и предприятий в России и за рубежом;

- установление основных этапов развития архитектуры растениеводческих построек с выявлением особенностей каждого периода в подходе к градостроительным, объемно-планировочным, архитектурно-художественным и конструктивным вопросам их проектирования;

- классификацию растениеводческих предприятий и сооружений по признакам и критериям, в наибольшей мере отражающим типологические характеристики градостроительных и архитектурно-строительных решений с выявлением взаимосвязей классификационных признаков предприятий различной мощности и организационного устройства;

- выявление параметрического ряда рациональных мощностей семейных растениеводческих предприятий;

- выявление, систематизацию и анализ факторов, влияющих на архитектурное формирование РПЗГ;

- разработку принципов и приемов градостроительного размещения РПЗГ в структуре населенных мест и формирования рациональных решений их генеральных планов;

- разработку системы типообразующих факторов, влияющих на формирование объемно - пространственной структуры основных зданий и сооружений РПЗГ;

- разработку принципов и предложений по рациональным архитектурно - планировочным решениям основных зданий и сооружений РПЗГ;

- выявление закономерностей формирования архитектурно-композиционных решений РПЗГ, приемов и средств, повышающих их архитектурно-художественную выразительность;

- выявление методологических принципов архитектурного проектирования на современном этапе, разработку методики и методических рекомендация по формированию рациональных архитектурных решений РПЗГ;

- проектирование (типовое и экспериментальное) с целью апробации, реализации и подтверждения эффективности основных результатов диссертационной работы для решения функциональных, технических, архитектурно-художественных и социальных задач при формирования архитектурной среды РПЗГ.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ - архитектурные аспекты формирования градостроительных и объемно-пространственных решений РПЗГ.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ - растениеводческие предприятия защищенного грунта всех видов мощности.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Работа основывается на взаимосвязанных стадиях исследования проблемы формирования архитектуры РПЗГ, основанных на системном подходе, включающих различные методы:

- теоретическое обобщение научных исследований в области градостроительства, архитектуры зданий, сооружений и их комплексов; экономики АПК; анализ нормативно-рекомендательных документов, проектной документации в исследуемой области; натурное обследование действующих растениеводческих предприятий для выявления тенденций и закономерностей развития архитектуры РПЗГ на основе прогнозирования и методов аналогии (исторической и современной);

- постановка проблемы и определение особенностей формирования архитектуры РПЗГ путем анализа выявленных и систематизированных типообразующих факторов среды (внешних и внутренних);

- разработка основ формирования архитектуры РПЗГ на основе эмпирического анализа, с использованием графо - аналитического метода;

-практическая апробация и внедрение результатов исследования в научно-исследовательские, проектные, проектно-экспериментальные, учебно-методические разработки.

ПРЕДМЕТ ЗАЩИТЫ. На защиту выносится творческая концепция архитектурного формирования растениеводческих предприятий и сооружений защищенного грунта - совокупность научных принципов и рекомендаций по формированию рациональных архитектурно-планировочных, объемно-пространственных и архитектурно-художественных решений.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ состоит в следующем:

- классификации РПЗГ по мощности, функциональному назначению, архитектурным, конструктивным признакам с выявлением взаимосвязи классификационных признаков для предприятий различной мощности;

- построении теоретической функциональной схемы-модели РПЗГ;

- разработке принципов градостроительного размещения РПЗГ различной мощности в структуре городских и сельских поселений;

- разработке принципов и особенностей формирования генеральных планов РПЗГ различной мощности;

- выявлении иерархии и значимости основных типообразующих факторов и разработке принципов формирования рациональных объемно-планировочных решений РПЗГ различной мощности;

- выявлении закономерностей формирования композиционной структуры РПЗГ и средств, повышающих их архитектурно-художественную выразительность.

- выявлении методологических принципов и разработке методических рекомендации по проектированию архитектурных решений РПЗГ.

ЛИЧНЫЙВКЛАД АВТОРА заключается в решении крупной научной проблемы создания основ архитектурного формирования растениеводческих предприятий защищенного грунта в современных условиях, что имеет важное социально - экономическое значение. Создана нормативно-рекомендательная база по архитектурно-строительному проектированию ряда типов РПЗГ и осуществлено широкое практическое внедрение результатов исследований.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в том, что на базе разработанных принципов, предложений и методических рекомендаций по архитектурному проектированию предложены рациональные решения РПЗГ, создающие комфортные условия труда работающих и быта семей (для семейных предприятий), обеспечивающие занятость населения вблизи мест проживания, улучшающие экологическую ситуацию в городских поселениях и, одновременно, имеющие более высокие технико-экономические показатели архитектурно-строительных решений по сравнению с аналогами.

АПРОБАЦИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Настоящее исследование является обобщением многолетней (1978-2006 г.г.) научно-исследовательской и проектной работы автора.

Апробация и внедрение результатов исследований осуществлялось по следующим основным направлениям:

- научно-исследовательские работы по проблемам диссертационного исследования;

- разработка нормативных и рекомендательных документов;

- типовое, индивидуальное и экспериментальное проектирование.

Основные выводы и рекомендации диссертационного исследования положены в основу пяти научно-исследовательских работ, выполненных в рамках целевых программ ГКНТ и Минсельхоза СССР, в которых автор был ответственным исполнителем, что подтверждается актом о внедрении.

Результаты исследования внедрены в нормативно - технические документы:

-«Номенклатура питомнических комплексов для садоводства и виноградарства» (Орел, Гипронисельпром, 1983 г.);

- «Нормы технологического проектирования теплиц и тепличных комбинатов (ОНТП.СХ-85);

- «Рекомендации по проектированию генеральных планов плодопитомнических комплексов аграрно-промышленного типа» (Орел, Гипронисельпром, 1987 г.);

- «Рекомендации по проектированию генеральных планов тепличных комплексов по производству рассады» (Орел, Гипронисельпром, 1990 г.)

Основные результаты исследования внедрены в типовой проект (многократно применен), ряд индивидуальных проектов РПЗГ различного назначения (построены или находятся в стадии строительства), а также ряд экспериментальных и конкурсных проектов.

Результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на XXXII - XXXIII (1996-1997 г.) и XXXVII - XXXX (2002 - 2004 г.) научных конференциях Российского Университета дружбы народов (Москва), школе-семинаре молодых ученых (1998г.) в СПбГАСУ (Санкт-Петербург), трех научно-практических (1997-1999), двух Всероссийских научно- практических (2000 и 2002 г.г.), трех международных научно-практических конференциях Орловского государственного аграрного университета, трех вузовских научных конференциях (2004-2006) Орловского государственного технического университета, Международной научно - практической конференции (2000 г.) в г. Казань, заседаниях секции НТС (1983-1990) института "Гипронисельпром" (г.Орел).

ПУБЛИКАЦИИ. Диссертантом по теме диссертации публиковано 55 работ, из которых 2 монографии, 5 научно - методических работ, 48 статей, одна из которых на конкурсе «Зодчество-1999» отмечена грамотой.

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационное исследование состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения и приложений.

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель, предмет, задачи, методика, новизна исследования, научная и практическая ценность.

В главе 1 «Анализ мирового опыта проектирования и строительства и эксплуатации растениеводческих сооружений защищенного грунта и их комплексов» выполнен анализ эволюции растениеводческих сооружений в России и за рубежом, рассмотрено современное состояние, выявлены основные тенденции и перспективные направления их развития, разработана классификация растениеводческих сооружений и предприятий защищенного грунта (РПЗГ) по основным критериям и признакам, в наибольшей мере отражающим типологические характеристики объекта исследования.

В главе 2 «Основные факторы, влияющие на формирование архитектуры растениеводческих сооружений и предприятий защищенного грунта» выявлены и систематизированы внешние и внутренние факторы, влияющие на формирование архитектурно - пространственной среды РПЗГ, проанализирован характер их влияния на архитектурное проектирование данных объектов на всех уровнях формирования их архитектурно - пространственной организации.

В главе 3 «Градостроительные проблемы размещения растениеводческих предприятий и сооружений в структуре поселений и формирования их генеральных планов» разработана теоретическая функциональная модель РПЗГ различных типов по назначению, мощности и организационному устройству, выявлены и сформулированы основные принципы и приемы градостроительного размещения РПЗГ в структуре поселений; сформулированы принципы формирования рациональных решений генеральных планов РПЗГ, предложены приемы их композиционного построения, выявлены закономерности формирования застройки.

В главе 4 «Принципы формирования объемно - пространственной структуры основных зданий растениеводческих предприятий и совершенствование их архитектурно - художественных решений» на основе выявленной ранее системы факторов, разработаны принципы формирования объемно-планировочной структуры основных зданий РПЗГ различной мощности и организационного устройства, разработаны предложения по совершенствованию их архитектурно- конструктивных решений; выполнен анализ инженерной инфраструктуры и разработаны предложения по органичному включению ее элементов в объемно-пространственную структуру основных зданий РПЗГ; выявлены особенности и даны предложения по совершенствованию архитектурно-художественных решений основных зданий и сооружений РПЗГ.

В главе 5 «Методика архитектурного проектирования и рекомендации по формированию рациональных архитектурных решений растениеводческих сооружений и предприятий. Апробация результатов исследования» выявлены основные методологические проблемы архитектурного проектирования РПЗГ на современном этапе; определены основные положения методики формирования архитектурно-пространственной среды растениеводческих предприятий; сформулированы методические рекомендации по формированию рациональных архитектурных решений растениеводческих сооружений и предприятий; рассмотрены примеры экспериментальных проектов РПЗГ различной мощности, в которых нашли подтверждение сформулированные в рамках данного исследования основные принципы их архитектурного формирования. Выполнен анализ результатов внедрения основных положений диссертационного исследования в реальные проекты растениеводческих сооружений и их комплексов, выявлен экономический и социальный эффект от внедрения научных разработок в практику проектирования.

В заключении формулируются основные выводы исследования и показывается, что решена крупная научная проблема архитектурного формирования предприятий и сооружений одной из важнейших отраслей агропромышленного комплекса страны.

ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ - один том, который содержит 329 стр. машинописного текста, в том числе 28 графоаналитических таблиц, 33 иллюстрации.

Работа выполнена в ЦНИИпромзданий (г. Москва).

Содержание работы

архитектурный растениеводческий защищенный грунт

Растениеводческие постройки, как новый вид архитектурного сооружения, предназначенного для выращивания растений в регулируемых условиях климата, появились в середине XY века. Эволюция сооружений для выращивания растений тесно связана с общим ходом развития человеческой цивилизации, сменой общественно - экономических формаций, и, следовательно, возможностями и потребностями основных групп и классов человеческого общества (обусловленных уровнем развития науки, техники, промышленности - с одной стороны, и социально-экономическим устройством общества - с другой). К настоящему времени в России и за рубежом сформировалась развитая отрасль растениеводства защищенного грунта, играющая заметную роль в структуре агропромышленного производства.

Развитие архитектуры растениеводческих построек за рубежом и в России от возникновения до настоящего времени условно разделено автором на пять временных периодов, каждый из которых характеризуется своими подходами к градостроительным, объемно-планировочным, архитектурно-художественным и конструктивным вопросам проектирования и строительства этих сооружений (таблица 1).

1-й период - конец XVI - середина XVIII в.в.;

2-й период - вторая половина XVIII - середина XIX в.в.;

3-й период - вторая половина XIX - первая половина XX в.в.;

4-й период - вторая половина - конец XX в.в.;

5-й период - с 2000 года - настоящее время.

За прошедшие четыре столетия растениеводческие сооружения претерпели эволюцию в функциональном назначении. Если в первых двух периодах они играли роль рекреаций - оранжереи и зимние сады, то в третьем периоде начинается опережающий рост возведения товарных теплиц, резко ускорившийся в последующих периодах, при одновременном расширении практики использования теплиц в научных целях. Частично видоизменились и функции зимних садов, вновь появившихся в последние периоды - они стали входить в состав крупных гражданских зданий (гостиниц, административных корпусов) как неотъемлемый элемент их архитектуры.

В последние годы наметилась тенденция включения растениеводческих сооружений в состав многофункциональных (комбинированных и интегрированных) производственных комплексов. Это предопределило необходимость решения новых архитектурных задач по их гармоничному вхождению в общую структуру.

Выявлены свойственные каждому периоду решения по градостроительному размещению растениеводческих построек:

- постройки 1-го и 2-го периодов размещались преимущественно в составе дворцово-парковых ансамблей, общественных садах, занимая соподчиненную роль в общей архитектурно-пространственной композиции ансамблей, а в ряде случаев играя доминирующую роль;

- постройки 3-го периода все чаще размещались в составе товарных предприятий растениеводческого назначения, которые располагались как на городских, так и на пригородных селитебных территориях;

- постройки 4-го периода в основном размещались в составе производственных зон пригородных населенных мест, образуя крупные товарные предприятия.

- в начале 5-го периода снова появилась тенденция приближения растениеводческих сооружений к жилищу. в связи с чем перед архитекторами встала задача создания многофункциональных комплексов - жилье + производство, позволяющих решать очень важную социальную проблему приближения производства к жилью.

Выявлено большое влияние на архитектурно-строительные решения растениеводческих сооружений временного периода их эксплуатации. Постройки 1-го этапа возводились как сезонные (сборно-разборные, передвижные). На 2-м и 3-м этапах в основном строились стационарные теплицы. 4-й -5й этапы характеризуются стабильным дальнейшим ростом площадей стационарных теплиц, с одновременным появлением и быстрым распространением сезонных построек с трансформируемым пленочным ограждением. Автор полагает, что в видимой перспективе можно ожидать роста площадей сезонных растениеводческих построек в сельских поселениях и стационарных теплиц - в пригородных населенных пунктах и городах.

Новые социально-экономические условия России обусловили необходимость определения на видимую перспективу новых архитектурных подходов к проектированию сезонных и стационарных построек, градостроительных принципов их размещения.

Существенная эволюция происходила в разные периоды развития общества с объемно-планировочной структурой растениеводческих сооружений. Первоначальным типом этих сооружений были односкатные прямоугольные протяженные в плане постройки со светопрозрачным ограждением стены южной ориентации (1-й этап). Далее, с совершенствованием конструкций появились постройки 2-х скатные, полностью остекленные, купольные покрытия (2-й этап).

В результате исследований зависимости освещенности в теплицах от их формы появились теплицы с криволинейным очертанием в плане и поперечном сечении в виде полуэллипса и полусферы, тороидальной, конической формы, а также теплицы с многоскатным покрытием (3-й этап). 4-й -5-й этапы характеризуются последовательным конструктивным совершенствованием выработанных ранее типов форм теплиц с точки зрения унификации их объемно-планировочных параметров. Основными типами теплиц стали следующие:

- двухскатные ангарные остекленные пролетом 18 - 21м;

- многоскатные остекленные пролетом 6,4;9,6 и 12 м;

- двухскатные ангарные и многопролетные пленочные пролетом 7,5 - 9 м.

На видимую перспективу, дополнительно к вышеуказанным, предполагается распространение односкатных (пристроенных теплиц), растениеводческих построек наиболее светоактивных форм, например, в виде шара и тора.

Выбор конструктивных схем и материала несущих и ограждающих конструкций растениеводческих сооружений определялся техническим уровнем развития общества. Первые растениеводческие сооружения выполнялись полностью из дерева, которое в вертикальных несущих конструкциях вскоре заменил кирпич (1-й и 2-й периоды); светопрозрачные ограждения выполнялись из литого стекла и размещались первоначально в стенах (1-й период), а затем и в покрытии (2-й период).

Основным материалом несущих конструкций растениеводческих построек 3-го периода стал чугун, ограждающие конструкции выполнялись полностью остекленными из прокатного стекла. Тогда же впервые в строительстве был разработан актуальный и в настоящее время метод сборки теплиц из заранее изготовленных элементов.

В четвертом периоде основным материалом несущих конструкций становится сталь, а также клееная древесина.

5-й период характеризуется использованием в качестве несущих конструкций стали и алюминия; в светопрозрачных ограждениях - стекла, одно и многослойных панелей из пластиков, из воздухонаполненных светопрозрачных пленок и нетканых материалов, конструктивные возможности которых значительно повышают потенциал архитектурного формообразования растениеводческих сооружений.

Анализ отечественного и зарубежного опыта проектирования, строительства и эксплуатации растениеводческих сооружений и предприятий, позволил выявить многочисленные разновидности растениеводческих сооружений и их комплексов. Их предложено классифицировать по следующему ряду критериев и признаков, в наибольшей степени отражающих типологические характеристики архитектурно-строительных решений этих объектов.

По назначению: товарные, селекционные (в составе научно-производственных комплексов НИИ и опытных станций), рекреационные, комбинированные (многофункциональные).

Несмотря на многочисленность разновидностей растениеводческих предприятий и сооружений по назначению, достигнут достаточно высокий уровень унификации их объемно-планировочных параметров позволяющий использовать несколько типов теплиц универсального назначения для основной массы вышеперечисленных функций.

По мощности растениеводческие сооружения предложеноподразделить на малые, средние, крупные. К растениеводческим сооружениям и предприятиям коллективных форм собственности малой мощности относятся сооружения и предприятия с общей площадью защищенного грунта до 10000 м 2; средней - до 60000 м2; крупным - более 60000 м2.

К малым индивидуальным предприятиям в данной работе отнесены предприятия с площадью защищенного грунта до 2000 м2. Учитывая, что данные предприятия основываются на семейном труде, их мощности предложено условно подразделить на следующие типы:

А. До 100 м2 защищенного грунта - личные подсобные хозяйства граждан (ЛПХ), где растениеводство защищенного грунта является дополнительной статьей дохода семей;

Б. До 500 м2 защищенного грунта - специализированные ЛПХ, работоспособные члены которых одновременно могут иметь работу в других местах;

В. До 1000 м2 защищенного грунта - специализированные ЛПХ, где один из членов семьи может иметь дополнительно другое место работы;

Г. До 2000 м2 защищенного грунта - фермерские хозяйства, основанные на семейном труде, где растениеводство защищенного грунта является одним из основных источников дохода;

Д. Более 2000 м2 защищенного грунта - специализированные фермерские хозяйства, где растениеводство является основным источником дохода, а также возможно сезонное использование наемного труда.

По периоду использования растениеводческие постройки подразделяются на сооружения круглогодичного использования и сезонные. Сооружения круглогодичного использования выполняются стационарными. Сооружения сезонного использования могут устраиваться стационарными с трансформируемым светопрозрачным ограждением или передвижными.

По приемам градостроительного размещения на территории населенных мест растениеводческие сооружения и предприятия классифицируются на автономные, кооперированные, комбинированные, интегрированные.

Автономные растениеводческие предприятия размещаются на самостоятельных площадках, смежно с селитебными зонами поселений.

Кооперированные растениеводческие сооружения и предприятия размещаются в составе специализированных производственных зон; в составе производственных зон смешанного типа (многоотраслевых), смежно с селитебными территориями.

Комбинированные растениеводческие предприятий размещаются на единой площадке с предприятиями других отраслей (прачечными, хлебозаводами, электростанциями, животноводческими комплексами и т.д.), вырабатывающими в процессе своего функционирования вторичные энергоресурсы и отходы, которые могут утилизироваться растениеводческими сооружениями.

Интегрированные растениеводческие предприятия размещаются в составе селитебных зон населенных мест, образуя единый комплекс "производство + жилье" (ЛПХ или фермерское хозяйство).

По приемам архитектурно-планировочного размещения на площадке растениеводческие сооружения предложено классифицировать на отдельно стоящие, пристроенные или блокированные, встроенные, надстройки на покрытии, комбинированные.

По объемно-планировочной структуре растениеводческие сооружения предлагается классифицировать по следующему ряду признаков:

этажности - одно и многоэтажные;

количеству пролетов - одно и многопролетные;

форме в плане - прямоугольные, круглые, тороидальные, сложной формы;

профилю поперечного сечения - односкатные, двухскатные, многоскатные, арочного очертания поперечного профиля, нетрадиционных форм - шаровидные, тороидальные, комбинированные.

По конструктивно-строительному решению растениеводческие сооружения предлагается классифицировать по следующим признакам.

конструктивной схеме - плоскостные (однопролетные и многопролетные рамы с шарнирным соединением с фундаментами и жестким соединением с ригелем) и пространственные;

материалу несущих конструкций - оцинкованная сталь, алюминий, клееная древесина, металлопластики;

виду и материалу ограждающих конструкций - светопрозрачные и несветопрозрачные.

Светопрозрачные ограждающие конструкции растениеводческих сооружений выполняются, как правило, из стекла или пластика (1 - 3-х слойные), из рулонных нетканых материалов (1 - 2-х слойные), комбинированные (стекло + рулонный полимерный материал).

Несветопрозрачные ограждающие конструкции выполняются из традиционных стеновых материалов, толщина которых определяется по результатам теплотехнических расчетов.

По архитектурно-композиционным решениям растениеводческие предприятия классифицируются на имеющих фронтальную или глубинную композицию. При этом растениеводческие сооружения выступают в качестве фонового объекта или в качестве акцента, благодаря контрастному сочетанию между их легкими светопрозрачными конструкциями и массивными конструкциями смежных зданий.

Каждое конкретное растениеводческое предприятие обладает рядом рассмотренных выше классификационных признаков, взаимосвязь которых и определяет его типологию, особенности градостроительного размещения и архитектурно-планировочного формирования. Автором выполнена группировка классификационных признаков растениеводческих предприятий с выявлением взаимосвязей между ними в зависимости от мощности и организационного устройства, которая положена в основу дальнейших исследований.

В рамках данного исследования выполнены анализ и систематизации факторов, оказывающих влияние на архитектурное формирование растениеводческих сооружений защищенного грунта (РСЗГ) и предприятий на всех уровнях их архитектурной организации.

На уровне межвидовой архитектурной типологии всю систему факторов, формирующих сооружение, автор предлагает подразделить на факторы стремления (общественные потребности); факторы совершенствования (научно-технический прогресс); факторы преодоления (природа и климат); факторы своеобразия (идеология, национально-региональные особенности); факторы ограничения (социально-экономический уровень развития общества, экология), таблица 2. Выбор рациональных архитектурных решений РСЗГ является сложной многофакторной задачей.

На уровне типологии вида функциональное назначение и количественные характеристики РСЗГ также зависят от перечисленных выше факторов, при доминировании такого фактора, как уровень социально - экономического развития общества, и, в особенности, отношения собственности. Так, на современном этапе, характеризующемся изменениями в отношениях собственности и финансовом расслоении общества, растениеводческие сооружения вновь приближаются к жилью и общественным зданиям вплоть до интеграции с ними - зимние сады в офисах и жилье повышенной комфортности или производственно - жилые комплексы с товарными теплицами для подсобных и фермерских хозяйств.

На внутривидовом уровне, где решается комплекс проблем архитектурно-пространственного формирования РСЗГ определенного функционального назначения, на их градостроительное размещение и построение объемно-пространственной структуры оказывают влияние две крупные группы факторов - внешние (природно-климатические характеристики территорий и антропогенные), и внутренние (особенности функционально - технологических процессов, их санитарно-технические характеристики), таблица 2.

Климат территорий является одним из основополагающих факторов, влияющих как на архитектуру, так и на возникновение этого вида сооружений - как таковых. Главенствующее значение принадлежит световому климату местности, который влияет как на решения генеральных планов в части ориентации сооружений по странам света, так и на формирование их объемно-пространственной структуры и конструктивных решений (конфигурация сооружений и уклон скатов). Конечной целью здесь является обеспечение улавливания наибольшего количества фотосинтетически активной радиации (ФАР) из спектра излучения солнца, и избежание перегревов.

Ветровой режим территорий и осадки (снег, град) оказывают влияние на выбор типов сооружений по количеству пролетов, определение высоты сооружений и ориентации коньков сооружений, При этом по мере возрастания ветровых воздействий и количества осадков наблюдается тенденция к переходу к ангарным типам РСЗГ, увеличению их высоты.

Природные факторы (рельеф местности, геологические и гидрологические характеристики территории, флора и фауна), в основном учитываются при выборе площадок строительства. Для крупных и средних предприятий РСЗГ благоприятными являются площадки с пологим уклоном (0,003-0,005) южной, юго-восточной и восточной экспозиции, для террасных РСЗГ - площадки с уклоном 27-30% южной экспозиции. Для сооружения вертикального типа - многоэтажных и конвейерных, рельеф теряет существенное значение. Уровень грунтовых вод - не выше 1.0 - 1,5 м от отметки пола РСЗГ, в зависимости от применяемой технологии выращивания растений.

Из особых природных условий на выбор архитектурных решений РСЗГ наибольшее влияние оказывает наличие вечномерзлых грунтов, которое наблюдается на 58% территории РФ. Целесообразным является выбор типов РС с проветриваемым подпольем, одно и многоэтажных, с применением малообъемных технологий выращивания растений или небольших сооружения с ограждающими конструкциями, допускающими деформации - пленки, пластик, тентовые материалы.

Антропогенные факторы, влияющие на развитие архитектуры РСЗГ, по мнению автора, можно подразделить на глобальные и локальные.

Глобальные факторы, к которым автор относит факторы стремления (потребности общества), факторы ограничения (уровень развития общества - производительных сил и социально-экономических отношений, экологические требования), факторы совершенствования (научно-технический прогресс), оказывают влияние на общий ход и направление эволюции архитектуры. Применительно к РСЗГ это функциональное назначение сооружений, их мощность, приемы размещения в структуре поселений, совершенствование объемно-планировочных и конструктивных решений. Наиболее выраженное влияние оказывают такие факторы, как отношения собственности в сочетании с концентрацией капитала, научно-технический прогресс.

Локальные антропогенные факторы влияют на формирование РСЗГ на уровне отдельного поселения, в зависимости от его типа, функциональной зоны, особенностей градостроительной ситуации, транспортно-инженерной инфраструктуры и экологических условий.

Тип поселения определяет принципы и приемы градостроительного размещений РСЗГ, типологию сооружений по назначению, мощности, объемно-планировочной структуре.

Вид функциональной зоны поселения диктует свои требования к архитектурной организации включаемых в их состав растениеводческих сооружений, приемы формирования комбинированных, интегрированных структур, в том числе с у четом таких экологических требований как энергосбережение и создание экологичной среды обитания человека.

Архитектурное формирование РСЗГ зависит от взаимосочетания внешних факторов и внутренних характеристик самих сооружений, включающих в себя функционально-технологические факторы и требования, мощность сооружений их назначение, инженерную инфраструктуру обеспечения функционирования сооружений, положительные и негативные факторы воздействия на экологию окружающей среды.

Основное влияние на типологические характеристики объемно - планировочных решений и конструктивных решений сооружений (форма, этажность, вид ограждающих конструкций) оказывает сочетание таких технологических факторов, как вид корнеобитаемой среды в сочетании с системой полива и питания растений, система обеспечения светового режима.

На приемы градостроительного размещения РПЗГ и формирование генеральных планов наибольшее влияние оказывает, помимо схемы технологических взаимосвязей, такой технологический фактор, как применяемая система защиты растений.

РСЗГ относятся к полифункциональным сооружениям, которые используются для целей производства, науки, экологии, рекреации, а зачастую сочетают эти функции. Назначение сооружений, в сочетании с их мощностью и организационным устройством, являются наиболее весомыми факторами, определяющими принципы и приемы их размещения в структуре поселений, формирования рациональных объемно - пространственных структур, в том числе комбинированных и интегрированных.

Экология среды жизни человека является особо значимым фактором, который необходимо учитывать во всех сферах человеческой деятельности, в том числе и архитектурно-строительной. Новые объекты строительства должны быть энергоэффективными, экологически ориентированными и обеспечивать сохранение и улучшение среды жизни человека, то есть входить в состав экологической инфраструктуры. Среда жизни человека- это динамичная совокупность полностью естественной (не измененной человеком) природной среды, природно-антропогенной среды (культурных ландшафтов, сельскохозяйственных угодий и.т.д.) и антропогенной (в значительной мере искусственной среды поселений, включающей все виды построек, транспортных и инженерных систем), а также социально-психологической и социально-экономической среды.

Архитектурные решения РСЗГ, как одного из элементов массы искусственных сооружений, формирующих антропогенную среду, должны создаваться с учетом экологических требований и с использованием положительного экологического потенциала данных сооружений, позволяющего им вносить определенный вклад в улучшение ряда показателей качества жизни человека, а именно: чистоты воздуха урбанизированных территорий; создание близкой к природной сенсорной среды, благотворно влияющей на психологическое состояние человека; производство необходимой человеку свежей витаминной продукции в межсезонный период; удовлетворение трудовых потребностей.

Результаты систематизации комплекса факторов, влияющих на формирование архитектуры РСЗГ и их предприятий, анализа их взаимосвязей и взаимовлияния, положены в основу при разработке следующих разделов данного исследования, посвященных выявлению принципов и приемов формирования рациональных архитектурных решений растениеводческих сооружений и предприятий.

Разнообразие типологических характеристик растениеводческих сооружений и предприятий во многом обусловлено их полифункциональностью, которая сама по себе оказывает влияние на все этапы их архитектурной организации, а в сочетании с показателями мощности и организационного устройства вариантность архитектурных решений еще более расширяется.

Учитывая особую значимость функциональных основ проектирования растениеводческих предприятий разработана теоретическая функциональная модель РПЗГ с группировкой его основных функций применительно к предприятиям малой, средней мощности и крупных. Вышеизложенные результаты исследований положены в основу разработки принципов рационального размещения растениеводческих предприятий, формирования их генеральных планов и архитектурно - планировочной структуры основных зданий и сооружений.

Установлена зависимость приемов градостроительного размещения растениеводческих сооружений и предприятий в структуре населенных мест от общей системы развития аграрного производства и структуры расселения во все предыдущие периоды и на видимую перспективу. В результате выявлено, что переход производства в сельском хозяйстве на частную основу в настоящее время в России изменяет организационные основы производства растениеводческой продукции защищенного грунта, местоположение РПЗГ в структуре поселений.

В системе расселения развиваются новые структурные элементы - производственно-жилые комплексы (ЛПХ и фермерские хозяйства), где наблюдается интеграция функций жилья и производства, в то время как в предыдущий период градостроительного формирования поселений основывался на разделении данных функций. Анализ проектной практики и теоретических исследований в области градостроительного размещения производственно-жилых комплексов в структуре населенных мест позволил выявить наиболее распространенные приемы их размещения в существующей системе поселений:

- полностью на землях поселения в пределах его черты;

- частично в пределах черты поселения, частично на землях, примыкающих к нему или расположенных на расстоянии;

- полностью на землях, примыкающих к черте поселения, или расположенных на расстоянии;

- территории нескольких хозяйств объединены в комплексы, расположенные на границе существующей селитебной застройки или на расстоянии от нее.

Производственно-жилые комплексы в зависимости от специализации могут быть многоотраслевые и специализированные, а в зависимости от производственной мощности подразделяться на две группы:

- жилье + личное подсобное хозяйство (ЛПХ);

- жилье + товарное хозяйство (фермерское хозяйство).

При этом ЛПХ служит основой для образования со временем товарного хозяйства за счет его укрупнения и специализации.

В градостроительном размещении современных отечественных и зарубежных малых РПЗГ типа А и Б, основанных на семейном труде, развиваются тенденции градостроительного размещения, характерные для предыдущих периодов. Это - размещение растениеводческих сооружений и предприятий в селитебных зонах населенных мест, в основном пригородных, а также в зонах индивидуальной и блокированной застройки городов.