Аркология, или среднеэтажный ковчег

В продолжение темы огромных домов-ульев на десятки тысяч человек, в которых можно жить, работать и отдыхать. Прошлые посты серии — здесь.

Читатель Анатолий Николаев прислал мне свой проект большого дома, продуманный в направлении аркологии, науки о компактных городах. Теоретически аркология расшифровывается как архитектура и экология, однако вполне очевидно, что внутри слова есть отсылка к английскому «арк», «ковчег».

Я не готов согласиться с проектом Анатолия на 100%, многое я бы организовал иначе, однако всё же считаю разумным проект обсудить.

Так как цитаты вечно вызывают путаницу, поясню особо. Автор проекта — Анатолий Николаев. Владелец блога, который публикует письмо — Олег Макаренко. Когда будете ругать кого-нибудь из нас в комментариях, пожалуйста, указывайте, с кем именно вы не согласны.

—— Начало цитаты ——
В жизни современного общества все острее становятся проблемы, связанные с экологией и демографией. Климатический сдвиг и деградация окружающей среды тревожат не менее снижения рождаемости и риска депопуляции. Необходимо найти пути увеличения количества детей в семьях и снижения потребления ресурсов, не снизив при этом уровня жизни (значительно).

Двумя полярными путями видятся — отрицание (откат) прогресса, сельские религиозные общества, фермеры, казаки и тд; либо ускоренный прогресс городского общества в направлении энергоэффективности и поддержки семей с детьми. И для первого, и для второго варианта необходимо вернуть «ценность» детям. Перспективы значительного энергосбережения видятся более реальными для прогрессивного варианта.

Аркология на местности

Рассмотрим и попробуем настроить под указанные задачи вариант нового городского устройства — аркология. Аркология — размещение жилых, общественных, культурных, производственных объектов в одном гигантском здании.

Аркология предлагается в виде среднеэтажного (8-12 этажей) здания, рассчитанного на размещение 30-100 тысяч жителей. Хотя классическая аркология описывается как высотное здание, этот вариант накладывает конструкционные ограничения (требует материалов повышенной прочности) и создает вокруг себя значительную тень (что обнуляет возможную экономию пространства — пятна фундамента). Среднеэтажная аркология позволит использовать разнообразные материалы в конструкции (металлический, железобетонный и деревянный каркасы), также на такую "распластанную" конструкцию меньше действуют ветровые нагрузки. Внутри здания горизонтальные маршруты перемещения будут преобладать над вертикальными (лифтами), как более естественные и энергоэффективные.

Такие здания будут размещаться в узлах транспортной системы: лёгкое метро, либо близкие по сути варианты рельсового транспорта; с таким расчетом, чтобы между соседними аркологиями были свободные пространства больше их по протяженности (желательно, проходимые пешком). Автомобильное сообщение на территории вокруг аркологий не предусматривается, возможна смычка с существующей сетью дорог где-то по периметру.

Жильё

В аркологии доступны два основных типа жилых помещений: А1 — квартиры классического типа, соприкасающиеся с внешней поверхностью, количество их мало (10% и менее от всего жилого фонда), имеют большую начальную стоимость и тариф на обслуживание, но при этом не так ограничены правилами, А2 — квартиры в «теле» аркологии, собираемые из стандартных блоков (квадратного сечения, площадью около 30 кв. м.), естественное освещение попадает к ним световодами с крыши.

Социальная политика

Единый жилой комплекс А2 внутри аркологии содержит 8 базовых блоков по 30 кв. м. и имеет общий коридор, ведущий к лифтовому холлу. Квартиры могут произвольно собираться из 1-8 блоков в зависимости от количества жильцов. Общее правило в А2 один человек имеет право на 1 блок. Человек, ранее не живший в аркологии, может купить квартиру размером в 1 блок. Семья из двух молодых родителей может занимать 2 блока, после рождения 1-го и последующих детей в аркологии семья получает полблока (в данном случае 15 м, именно в виде метров, а не денежного эквивалента) как семейный капитал и также общее право на один блок. Папа, мама и 1 ребенок могут занимать 2 блока и иметь право на еще 1 (из которого нужно оплатить/взять в ипотеку половину) или занимать 3 блока (оплатив эту половину). Папа, мама и 2 ребенка могут занимать 3 блока (третий блок получен от государства семейными капиталами) и иметь право на четвёртый блок (который нужно оплатить целиком) или жить в квартире из 4 блоков. Для большего количества детей (и пожилых родственников) действуют подобные правила до полного заполнения комплекса из 8 блоков. Аналогичные правила действуют и для родителей одиночек с разным количеством детей. Ребенок после достижения совершеннолетия может «забрать» свой 1 блок (если он был оплачен) или половину и заселится в квартиру в этой или другой аркологии. Исходная семья может занимать блоки отделившихся детей еще 10 лет после их совершеннолетия (если 18 лет, то при отселении в возрасте 28 лет блок нужно будет освобождать). Точнее «лишние» блоки должны быть принудительно освобождены после прохождения 10 лет от 18-летия самого младшего отселившегося ребенка. Если житель аркологии получает наследство, ему нужно либо переехать в новый блок А2 и продать свой исходный, либо не менять текущее место проживания и продать на аукционе наследуемый блок через некий срок (например, 3 месяца). Часть блоков-квартир А2 также могут быть арендными и некоторое количество может держаться незаселённым для возможности иметь маневренный фонд.

Концепция «гибкой» квартиры требует новых подходов к внутреннему устройству, оформлению и ремонту жилых блоков. Фиксированными (капитальными) в стандартных блоках А2 являются часть внешних стен 30-метрового блока, все остальные промежутки и внутренние перегородки выполняются многократно используемыми блоками (из пенобетона или подобного материала) со скрепляющим веществом с возможностью разбора (аналог 3D печати, но с повторным использованием). Обеспечить такое управление скреплением (адгезией) блоков может использование термопластичных материалов, например, связующее с использованием атомарной серы в связке с линейными микроволновыми излучателями с контролем температуры в нагреваемом слое (также примеры термоклеев — этиленвинилацетат, полиуретановые термопласты). Финишная отделка стен также выполняется повторно используемыми материалами.

На квартиры А1 подобные правила не распространяются (возможно кроме семейного капитала — рожденный в аркологии ребенок имеет право на 15 метров, но не может его реализовать до совершеннолетия и отселения в А2, продано или как-то получено в денежном эквиваленте это право не может быть). Но исходно это жилье значительно дороже (1 кв. м. в 5 раз и более дороже 1 кв. м. в блоках А2). Также в нем выше коммунальные услуги из-за необходимости отопления.

По периметру здания кроме квартир А1 в приоритетном порядке располагаются (выходят на внешнюю поверхность) детские сады, школы и возможно клиники, также рекреационные блоки с «зимними садами».

Проблема плотности населения

Задача увеличения энергоэффективности требует увеличения плотности размещения населения (что мы получаем в аркологии). Но плотность населения может плохо сказываться на самочувствии жителей. Значит необходимо снижать если не саму плотность, то её восприятие. В этом может помочь интеллектуальная система бронирования, рекомендаций и управления трафиком жителей (запись на использование общественных мест, прогнозирование их занятости, сдвинутые по времени рабочие смены и обеденные перерывы). Также для работающих в аркологии может быть установлена 4-х дневная рабочая неделя по 10 часов (с учетом гораздо меньшего времени на перемещение до работы и обратно 10-часовой рабочий день незначительно увеличит общее время вне дома). Воскресенье будет фиксированным общим выходным днем, а еще два нужно будет либо менять в течение года, либо иметь разные дни (понедельник-вторник, среда-четверг, пятница-суббота) у работников разных сфер в аркологии. Детские сады, школы и возможно училища с университетами будут работать по 6-дневной схеме (в школах при этом заметно снизится количество домашних заданий).

В итоге по воскресеньям будет собираться и общаться вся семья, а родители смогут еще в два выходных дня частично побыть одни.

Внутренняя служба доставки

Для облегчения быта (особенно в больших семьях) предлагается многие функции вынести в общий общественный формат — кухни домашней еды, прачечные, реализацию товаров массового спроса. Между собой общие функции и жилые блоки соединяет внутренняя служба доставки. Это колёсные роботы доставщики (похожие на тех, которых сейчас тестирует Яндекс, но заметно проще). Роботы могут ехать вперед-назад, поворачивать по разметке на полу, вызывать лифт и открывать отсек с содержимым. Все возможные маршруты до квартир заранее размечены-заложены в память роботов, и они под внешним управлением по ним перемещаются.

Процесс заказа блюд, напитков и продуктов выполняется через мобильное приложение. После формирования заказа он готовиться и собирается работником домовой кухни (тёмная кухня) и загружается в робота-доставщика. К выбранному времени робот подъезжает к двери квартиры и жилец получает сообщение в приложение, что заказ можно забрать. Сам заказ находится в контейнере многоразового использования и укомплектован без использования одноразовых предметов — блюда и продукты в стандартизованных керамических и стеклянных тарелках и бутылках, подносы, небольшие контейнеры и приборы из нержавеющей стали, крышки из силикона. После еды нужно повторно вызвать робота и загрузить в него контейнер с посудой и столовыми приборами. Робот возвращается на кухню, и посуда загружается работником в посудомоечную машину.

Ассортимент блюд не ограничивается приготовленными на кухне дома, к системе могут подключаться любые кафе и рестораны, если они используют аналогичную систему многоразовой посуды (тогда посуда моется на кухне и организовано возвращается-обменивается с внешней доставкой при следующем заказе). Важное отличие блюд собственной кухни дома в заложенной экономической модели, чтобы итоговая цена выходила не больше аналогичных приготовленных самостоятельно (как известно в государствах с более развитой системой «уличной» еды цена блюд в небольших кафе близка к самостоятельно приготовленным, например, в Китае).

Систему сбора и сортировки отходов гораздо проще организовать на одной домовой кухне. Значительной части упаковки в работе полупрофессиональной кухни можно избежать, что позволит избежать образования большей части мусора.

В функцию прачечной также входит сбор использованных подгузников (подписка для молодых родителей), в таком случае их можно попытаться централизованно переработать. Объединение стиральных машин в одном месте позволит плотнее работать со стоками, например, фильтровать их от микропластика.

Потоки энергии (освещение)

Естественный свет попадает в блоки А2 через систему вертикальных световодов. На крыше располагается улавливающая и концентрирующая свет на приемном отверстии часть, далее через всю высоту жилого или блока иного назначения проходит вертикальный прямоугольный канал световода (конструкция герметичная, с учетом звукоизоляции, внутренние стенки покрыты фольгой или материалом с отражающей способностью 98% и выше). На каждом уровне в световоде есть прозрачное световое окно (размер таких окон увеличивается при ходу сверху-вниз), по периметру светового окна располагаются интегрированные светодиоды или иные источники искусственного света, при включении соответствующей программы они дополняют световой поток, когда он недостаточный (во время облачности или ночью, в сумерках).

Блоки А1 используют комбинированный вариант: наружные окна и световоды.

Потоки энергии (тепло и кондиционирование)

В блоки А2 входят по два вентиляционных канала с разной температурой воздуха (температура может меняться в разное время года, например, зимой 19 и 25°С, а летом 18 и 24°С) и с помощью пульта управления можно будет выбирать температуру в этом диапазоне, которая будет получаться смешиванием воздуха из двух этих каналов. Отработанный воздух будет отводиться отдельным вентиляционным каналом до общей системы вентиляции и управления климатом, где он либо будет очищаться и возвращаться в использование, либо будет выводиться наружу (после забора тепла или прохлады через рекуперацию).

В случае ручного или автоматического (если в блоке нет людей или домашних животных) активирования противопожарной системы все вентканалы должны блокироваться негорючими заглушками для остановки процесса горения и предупреждения распространения пожара. Скорее всего для безопасности жителей кроме огнетушителей должны быть предусмотрены кислородные маски с небольшим запасом дыхательной смеси, чтобы иметь возможность покинуть опасный блок.

Потоки веществ (водоснабжение и канализация)

Водопровод разделен на 2-3 потока:
— белый и серый: полная система подвода серой воды, пить которую нежелательно, но она полностью подходит для мытья и уборки; и локальные системы белого водопровода с дофильтровыванием серой воды до состояния питьевой на десять 8-блочных «квартир» к примеру (либо полностью отдельный источник питьевой воды, не имеющий связи с серым водопроводом).
— черный: отдельный подвод воды к унитазам и писсуарам.

В итоге имеем также 2 отдельных потока канализации – серый, вода из которого фильтруется и обеззараживается для повторного использования, а загрязненная часть идет в черный водопровод, и черный — все стоки из унитазов идут в систему метанового сбраживания вместе с органическими отходами, не имеющими пищевой ценности.

Потоки веществ (возобновляемые ресурсы и перерабатываемые отходы)

Внутри аркологии используются различные методы снижения и полного исключения одноразовой упаковки. Во внутренней системе доставки пищи используется многоразовая посуда и контейнеры. В коридорах и общественных местах устанавливаются питьевые фонтанчики с возможностью наполнения небольших бутылок. В кафе и барах также используется многоразовая посуда.

Пищевые отходы при приготовлении в промышленных кухнях и остатки пищи, возвращаемые из внутренней доставки, используются для приготовления кормов (например, для рыб вроде толстолобиков прямо внутри аркологии или для сельскохозяйственных животных на удаленных фермах).

Органические отходы из черного водопровода поступают на станцию метанового сбраживания (подземного размещения недалеко от аркологии), горючий газ используется для собственных нужд, а удобрение идет или в "зимние сады" аркологии или продается сельхозпроизводителям.

Информационные технологии

Одним из преимуществ нового формата расселения должен быть свободный доступ в интернет из любой точки аркологии (на основе технологии Wi-Fi или другой подобной). Скорость будет максимально возможной по количеству подключившихся к конкретному узлу.

Высокая плотность населения должна помочь реализовать уже известные ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии, которые в обычных условиях испытывают сложности с реализацией.

Локальные сети или точнее кэширование трафика во внутренней подсети аркологии (нет необходимости каждый раз заново выгружать из глобальной сети популярные на данный момент файлы (новости, ролики и пр).

Личные компьютеры тонкие клиенты-терминалы, с минимальным энергопотреблением и производительностью для базовых задач просмотра контента, также внутри аркологии находятся производительные сервера и графические фермы для предоставления услуг вычислительной мощности, игровой графической производительности и искусственного интеллекта. Дополнительная мощность гибко масштабируется, а тепловыделение используется для внутренних нужд — отопление зимой, а меньшее тепловыделение в жилых блоках облегчает их кондиционирование летом.
—— Конец цитаты ——

Теперь два небольших комментария от меня, Олега Макаренко.

1. Я не люблю зелёных бесов, однако экономию и разумное распределение ресурсов — вот как в этом проекте — я поддерживаю. Слово «экология» не является бранным, хоть радикальные экологи и сделали многое, чтобы народ начал от всего экологического шарахаться.

2. Полагаю, что лучше всего размеры жилья будет регулировать старый добрый капитализм. Задача конклава управдомов — определить, какие зоны будут жилыми, какие коммерческими и рекреационными. Спускаться на уровень распределения отдельных квартир, мне кажется, не нужно: вред от этого будет, а польза сомнительна.

Вообще, повторюсь, я бы много организовал иначе. Однако о своём видении таких гиперковчегов я буду подробно рассказывать уже в следующих постах.