Природни форми в архитектурата: биомимикрия и примери

Природата решава инженерни задачи от милиони години: как да се охлади жилище в пустинята, как да се построи здрава конструкция с минимум материал, как да се улови светлина или вода. Не е изненада, че архитектите все по-често гледат към нея не само за вдъхновение за формата, а и за готови решения.

Извитите фасади и органичните силуети са най-видимата част. По-интересната е невидимата – сгради, които се проветряват като термитен хълм или се засенчват като растение, което следи слънцето.

Какво е биомимикрия в архитектурата?

Биомимикрията в архитектурата е подход, при който сградата подражава на начина, по който природата решава даден проблем – охлаждане, здравина, засенчване, събиране на вода. Става дума за принципа, а не непременно за външната прилика.

Често се смесват три свързани, но различни понятия:

• Биомимикрия – заимства природен процес или механизъм и го прилага в сградата.
• Органична архитектура – търси хармония между сградата и мястото ѝ; понятието е тясно свързано с Франк Лойд Райт и неговата къща „Фолингуотър“ над водопада.
• Биофилен дизайн – внася природата в пространството чрез светлина, растения, естествени материали и гледки, защото хората се чувстват по-добре близо до природата.

Кои известни сгради са вдъхновени от природата?

Някои от най-цитираните примери в света показват различни начини за учене от природата:

• Eastgate Centre, Хараре (Зимбабве) – сградата на архитекта Мик Пиърс използва принципа на вентилацията в термитните хълмове, за да се охлажда основно пасивно, без конвенционална климатизация.
• Проектът „Идън“, Корнуол (Великобритания) – огромните оранжерии на Grimshaw са изградени от геодезични куполи с шестоъгълни клетки, които напомнят сапунени мехури и пчелна пита.
• Кулите Al Bahar, Абу Даби – динамичната фасада от подвижни елементи се отваря и затваря според слънцето, като съвременна интерпретация на традиционната арабска решетка машрабия.
• 30 St Mary Axe („Корнишонът“), Лондон – заоблената форма на Norman Foster намалява вятърните вихри около сградата и подпомага естественото проветряване.
• Храмът на лотоса, Ню Делхи – бели мраморни „листенца“, оформени като разтварящ се лотосов цвят.
• Калифорнийската академия на науките, Сан Франциско – сградата на Ренцо Пиано има жив покрив с хълмове, засаден с местни растения.
• Саграда Фамилия, Барселона – колоните на Антони Гауди се разклоняват като дървета и носят свода като гора.

Какви са ползите от природните решения?

Природните решения обикновено водят до по-малко енергия, по-ефективни конструкции и по-приятни за хората пространства.

Важно е обаче ползите да не се приемат за даденост. Една сграда не става ефективна само защото прилича на цвете или раковина – ефектът идва от принципа, който стои зад формата, и трябва да бъде проверен с изчисления и симулации още в проекта.

• Енергийна ефективност: пасивното охлаждане, засенчването и естествената светлина намаляват нуждата от техника.
• По-малко материал: природните конструкции – черупки, клетки, разклонения – постигат здравина с минимум маса.
• Здравословна среда: естествената светлина, растенията и естествените материали правят пространствата по-приятни за живот и работа.
• Връзка с мястото: сградата изглежда като част от пейзажа, а не като чужд обект.
• Разпознаваем образ: сградите, вдъхновени от природата, често се превръщат в символи на своя град.

Какви са плюсовете и минусите на органичните форми?

Извитите и сложни форми са впечатляващи, но по-трудни и по-скъпи за изпълнение от правоъгълните.

• Плюсове: силно визуално въздействие, по-добро поведение при вятър и слънце, когато формата е обоснована, възможност за оптимизиране на конструкцията.
• Минуси: сложен кофраж и нестандартни елементи, по-трудно обзавеждане на заоблени помещения, по-висока цена, нужда от опитни проектанти и изпълнители.

Затова природните принципи често са по-ценни от природните форми: засенчването, проветряването и ориентацията работят и в най-обикновената правоъгълна къща.

Как да приложим природни решения в къщата си – стъпка по стъпка?

Започнете с наблюдение на мястото – слънцето, вятъра, водата и растителността подсказват повече от всеки каталог.

1. Проучете мястото. Откъде духа вятърът, къде пада сянка, накъде се стича водата, кои дървета растат.
2. Ориентирайте сградата. Прозорците и помещенията се разполагат така, че да ползват зимното слънце и да се пазят от летния зной.
3. Предвидете естествено проветряване. Отвори на противоположни страни и на различна височина създават тяга, както в термитния хълм.
4. Засенчете като растенията. Листопадни дървета, перголи с лози и подвижни щори дават сянка лете и пропускат светлина зиме.
5. Използвайте естествени материали. Дърво, камък, глина и вар създават по-здравословна вътрешна среда.
6. Мислете за водата. Събиране на дъждовна вода, зелен покрив, дъждовна градина.
7. Проверете решенията. Слънчеви и енергийни симулации и 3D модел показват дали идеята работи, преди да бъде построена.

Как се проектират сложните природни форми днес?

Днес сложните органични форми се проектират с параметрично моделиране – компютърни инструменти, при които формата се управлява от правила и параметри като слънце, вятър или натоварване. Така архитектът може да изследва десетки варианти, да оптимизира фасадата или конструкцията и да подготви точни данни за производството на нестандартни елементи. Визуализациите и виртуалната реалност позволяват на клиента да разбере пространството, което иначе трудно се представя на чертеж.

Параметричният подход има своите пионери. Германският инженер и архитект Фрай Ото изследва сапунени мехури и паяжини, за да намери най-леките опънати конструкции – резултатът е прочутият покрив на Олимпийския стадион в Мюнхен. Гауди от своя страна използва висящи модели от вериги и тежести, за да открие естествените линии на натиск в своите сводове – ранна, аналогова форма на изчислителното проектиране.

От идеята до изпълнението

Сложната форма има смисъл само ако може да бъде построена в рамките на бюджета. Затова още в ранния етап се търси баланс: коя част от сградата наистина печели от органичната форма – например покрив, фасаден екран или стълбище – и коя може да остане проста и рационална. Често най-силен ефект дава един изразителен елемент в спокойна, иначе семпла архитектура.

Как подхождаме в DARCH Projects

В DARCH Projects обичаме параметричните и органичните форми, но винаги ги свързваме с реална функция – сянка, светлина, проветряване или конструкция. Работим с 3D модели, фотореалистични визуализации и виртуална реалност, за да можете да разгледате и усетите пространството, преди да бъде построено.

Често задавани въпроси

Какво е биомимикрия с прости думи?

Биомимикрията е учене от природата: вместо да измисляме решение от нулата, наблюдаваме как природата вече се е справила със същия проблем и прилагаме принципа. В архитектурата това може да означава сграда, която се проветрява като термитен хълм, фасада, която се отваря и затваря според слънцето, или конструкция, която постига здравина с малко материал като черупка.

Коя е най-известната сграда, вдъхновена от природата?

Сред най-цитираните примери е Eastgate Centre в Хараре, Зимбабве, която се охлажда по принципа на термитните хълмове. Често се посочват още Саграда Фамилия в Барселона с дървовидните колони на Гауди, Храмът на лотоса в Ню Делхи, проектът „Идън“ в Корнуол с геодезичните куполи и кулите Al Bahar в Абу Даби с подвижната слънцезащитна фасада.

Каква е разликата между биомимикрия и органична архитектура?

Биомимикрията заимства природен процес или механизъм, например начин на охлаждане или засенчване, без сградата задължително да изглежда природно. Органичната архитектура, свързана с Франк Лойд Райт, търси хармония между сградата, мястото и материалите. Биофилният дизайн пък внася природата в пространството чрез светлина, растения и естествени материали. Трите подхода често се съчетават.

Може ли обикновена къща да използва природни решения?

Да, и то без извити форми. Правилната ориентация към слънцето, стрехите и перголите с лози за лятна сянка, листопадните дървета, прозорците за нощно проветряване, естествените материали и събирането на дъждовна вода са природни принципи, приложими във всяка къща. Те подобряват комфорта и намаляват разходите за енергия, особено ако се решат още в проекта.