Nach unserem Verständnis ist ein Smart Home ein computergestütztes System, das Temperatur, Licht, Energieverbrauch und andere Bedingungen reguliert und sensorische, interaktive High-Tech-Systeme integriert. Ein automatisiertes Gebäude, das allen Bewohnern Ressourcen spart, kann jedoch ohne intelligente elektronische Geräte geschaffen werden.
Selbstregulierende Häuser, die nach den Prinzipien der kinetischen Architektur gebaut wurden, bieten das notwendige Maß an Komfort, indem nur transformierende und mobile Strukturelemente verwendet werden. Dieses Konzept ist seit mindestens einem Jahrhundert bekannt, aber erst in den letzten Jahren haben die Bautechnologien das Niveau erreicht, auf dem die Installation kinetischer Elemente in der Architektur wirtschaftlich machbar wird.
Heute erzählen wir von Smart Homes der Vergangenheit ohne Computer und Touchscreens, deren Innovationen in Zukunft für die Menschheit nützlich sein werden.
Die Geschichte der kinetischen Architektur
Kinetische Architektur ist die Kunst und Wissenschaft, Gebäude so zu bauen, dass sich Strukturelemente relativ zueinander bewegen können, ohne die Gesamtintegrität des Gebäudes zu verletzen. Kinetische Elemente beeinflussen, wie sich die Paneele eines Hauses bewegen, falten, drehen und transformieren, wodurch verschiedene klimatische und ästhetische Aufgaben gelöst werden.
Die visuelle Transformation in diese Richtung der Architektur ist nicht zwischen der internen Engineering-Kommunikation verborgen. Die Variabilität kinetischer Gebäude steht zur Betrachtung zur Verfügung - wenn Sie den Raum vor der Sonne verstecken müssen, wird das ganze Haus daran "teilnehmen".
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts begannen Architekten, die Möglichkeit zu untersuchen, Elemente der Kinetik in Gebäude einzuführen (vom griechischen Wort κίνησις - Bewegung). Schon damals wurde verstanden, dass Bewegung in der Architektur mechanisch mit Motoren oder mit Menschen, Luft, Wasser und anderen kinetischen Kräften erzeugt werden kann.
Ein markantes städtebauliches Ereignis der ersten Hälfte des Jahrhunderts war das Eindringen futuristischer Ideen in das architektonische Umfeld. 1920 schuf der Architekt Vladimir Evgrafovich Tatlin das Modell des Turms der Dritten Internationale , das dank seiner Materialien (Eisen, Glas, Metall, Stahl), Formen und Funktionen zum Symbol der Zukunft werden sollte.
Das Design des Turms bestand aus drei geometrischen Strukturen, die sich um seine Achse drehten. Am Fuße des Gebäudes befand sich ein Würfel (Legislative). Es war geplant, Tagungen, Kongresse und Konferenzen abzuhalten. Im zentralen Teil befindet sich eine Pyramide (Exekutive). Die Neigung des Turms entspricht der der Erdachse. Rotierende Strukturen korrelieren mit der Revolution unseres Planeten. Die Höhe des Turms beträgt 400 Meter, ein Vielfaches des Erdmeridians (1: 100 000).
Der Bau eines Turms ist fehlgeschlagen. Die Doppelhelix und der geneigte Mast waren ihrer Zeit weit voraus, und die rotierenden Teile wurden zu einem Traum für Architekten wie Science Fiction.
1924 nahm der Architekt Konstantin Melnikov an einem Wettbewerb für Projekte zum Bau der Moskauer Filiale der Zeitung Leningradskaya Pravda teil. Für den Bau wurde ein 6x6 m großes Grundstück vergeben, das die architektonische Form aller Wettbewerbsprojekte - den Turm - bestimmte.
Melnikov schlug den Bau eines fünfstöckigen Gebäudes vor, dessen vier Stockwerke sich um einen festen Kern drehen, in dem sich eine Treppe, ein Aufzug und Versorgungsunternehmen befanden.
Heutzutage wurde an der Technischen Universität Delft (Niederlande) ein reales Modell des Turms erstellt und an der Universität Innsbruck (Österreich) ein Computermodell.
Im Jahr 1929 hatte Melnikov ein weiteres kinetisches Projekt - ein Denkmal für Christoph Kolumbus, angetrieben von den Kräften von Wind und Wasser. Das Denkmal in der Dominikanischen Republik sollte aus zwei Kegeln bestehen, deren Oberseite einen Hohlraum zum Sammeln von Wasser, eine Turbine zur Stromerzeugung und Flügel an den Seiten aufweisen würde, die in verschiedenen Farben gestrichen würden, damit das Denkmal seine Farbe ändern würde.
Melnikovs innovativer Vorschlag wurde von der Jury des internationalen Wettbewerbs abgelehnt, aber die ganze Welt wusste von dem Projekt.
1933 veröffentlichte Yakov Chernikhov, den viele berühmte moderne Architekten offen als Inspirations- und Korrespondenzlehrer bezeichnen, das Buch „Architectural Fantasies. 101 Lieder. " In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde eine Publikation, die unter anderem theoretische Begründungen der kinetischen Architektur enthielt, zu einem Desktop für Architekten Japans, Europas und Amerikas.
Die Ideen der sowjetischen Architekten, die Inspiration im Konstruktivismus und Futurismus fanden, wurden nicht oft in realen Gebäuden verkörpert, aber sie legten das Verständnis fest, dass statische, dauerhafte Formen traditioneller Architektur den Zeitgeist nicht mehr widerspiegeln können. Die kinetische Architektur sollte dynamisch, anpassungsfähig und schnell veränderbar sein.
Implementierte Projekte
Institut der arabischen Welt von Jean Nouvel
Eine neue Welle des Interesses an kinetischer Architektur trat in den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts auf. In Frankreich kam die Idee auf, eine wissenschaftliche Organisation zu gründen, um die Kultur des Nahen Ostens zu untersuchen. Das Wettbewerbsprojekt wurde von Jean Nouvel gewonnen , der sich bemühte, Architektur zu schaffen, die die Geschichte und Kultur von Ost und West verbindet, ohne mit der umgebenden Stadtlandschaft in Konflikt zu geraten.
Die Südwand des Instituts imitiert Elemente arabischer Ziermotive. Es besteht aus 240 Aluminiumplatten mit Titanmembranen, die mit Hilfe von 25.000 Lichtschranken auf wechselndes Tageslicht reagieren. Die Beleuchtung wird durch Ausdehnen und Verengen der vom Computer gesteuerten Blenden gesteuert.
Das Gebäude ist einzigartig und zu komplex für seine Zeit geworden. Die kinetischen Eigenschaften der Fassade werden nicht mehr genutzt, ansonsten hat sich das architektonische Erscheinungsbild des Instituts seit 1987 nicht verändert.
Pearl River Tower
Der 300 Meter hohe Pearl River Tower aus dem Jahr 2009 gilt als der erste wirklich grüne Wolkenkratzer in China und als das umweltfreundlichste Gebäude in China. Der Pearl River Tower kann mehr Strom produzieren als er verbraucht. Zu seinen Merkmalen gehören ein Lüftungssystem auf der Basis von Windströmungen, Sonnenkollektoren und ein Regenwassersammelsystem, von dem ein Teil von der Sonne beheizt wird, um das Gebäude mit heißem Wasser zu versorgen. Der Turm wird auch teilweise durch Heizkörper und vertikale Belüftung gekühlt.
Die kinetische Architektur des Projekts spiegelt sich in Form einer zweischichtigen durchscheinenden Fassade und eines Steuerungssystems für automatisierte Jalousien wider, das auf Tageslicht reagiert. Der niedrige Energiebedarf des Turms wird durch die spezielle Form der Fassade erreicht, die den Wind in vier Löcher in den technischen Stockwerken des Gebäudes umleitet. Der Wind, der durch eine Reihe von Turbinen fließt, erzeugt Strom und wird auch durch alle Lüftungssysteme geleitet.
Ironischerweise war der Turm zu innovativ und musste auf die Energieerzeugung verzichten. Ein lokales Energieunternehmen in Guangzhou erlaubt unabhängigen Produzenten nicht, Energie an das Netz zurückzugeben. Ohne finanziellen Anreiz, Mikroturbinen hinzuzufügen, haben die Entwickler diese aus dem Projekt entfernt.
"Haus mit Bällen"
Dieses Landhaus wurde in Indien für den Besitzer eines Aquarienladens gebaut und ist für eine Wochenendreise gedacht. Auf beiden Seiten des langgestreckten Gemeinschaftsraums befindet sich ein spezielles Jalousiesystem im Stil des Brutalismus, mit dem Sie ein Fenster mit Blick auf die eine Seite des Gartens und auf die andere Seite öffnen können - ein riesiges Poolaquarium.
Betonkugeln dienen als Gegengewicht zu großen Metallplatten, die die Fenster abdecken. Das System wird elektronisch gesteuert, ist aber einfach genug.
Atmungsaktiver Pavillon
SOMA Studio baute den One Ocean Pavilion für die EXPO 2012. Die Fassade besteht aus 108 kinetischen Paneelen, von denen jedes aus verstärktem Glasfaserpolymer besteht, das ohne Bruch verformt werden kann.
Synchronantriebe, die für die Bewegung der Paneele verantwortlich sind, werden von Sonnenkollektoren angetrieben, die auf dem Dach des Pavillons installiert sind. Über die „atmende“ Fassade können Sie die Lichtmenge einstellen, die tagsüber in den Raum fällt.
Universität von Süddänemark
Für die Universität von Süddänemark wurde eine Fassade entwickelt, die aus 1.600 dreieckigen perforierten beweglichen Paneelen besteht, die mit Wärme- und Lichtsensoren verbunden sind. Jedes Panel bewegt sich gemäß dem integrierten Sensorprogramm, um Dimmen zu erzeugen und das Tageslicht zu regulieren.
Das Paneel kann mit Hilfe eines Elektromotors geschlossen, halb geöffnet oder vollständig geöffnet werden. In der geschlossenen Position kann noch Licht durch kleine Öffnungen dringen - Tausende kleiner Öffnungen in der Fassade werden zu einem Filter, der die Räumlichkeiten mit der erforderlichen Tageslichtmenge versorgt.
Alle Gebäudestrukturen sind so konzipiert, dass der Energieverbrauch für Beleuchtung, Heizung, Kühlung und Lüftung minimiert wird. Ein durchdachtes Design reduziert den Energiebedarf im Vergleich zu einem vergleichbaren Gebäude um 50%.
Architektur von Introvertierten und Extrovertierten
Das iranische Studio NextOffice baute ein privates achtstöckiges Haus in Teheran (einschließlich zweier Untergeschosse). Die Räume im zweiten, dritten und vierten Stock können nach vorne geschoben werden und bieten Platz für geräumige, schattige Terrassen.
Jedes Zimmer verfügt über zwei Türen, die sich je nach Lage des Bodens öffnen lassen. Ein weiteres Merkmal war der zentrale Lichtschacht, der durch vier Stockwerke führte.
Eine ähnliche Lösung wird im 11-stöckigen Suite Vollard-Gebäude in Curitiba (Brasilien) implementiert. Die Böden drehen sich unabhängig voneinander. Technische Kommunikation, Küchen und Bäder befinden sich in einem zentralen festen Teil.
Selbstorganisiertes Haus
Die Modularität der Struktur eines solchen Hauses macht es einfach, es an jeden Ort des Lastwagens zu transportieren und es nach nur einem Knopfdruck selbstständig einzusetzen.
Fassade als Werbung
Vergessen wir nicht, dass die kinetische Architektur sehr beeindruckend aussieht. Und alles, was einen Effekt auf den Betrachter hat, kann für Werbezwecke verwendet werden. 2017 wurde der Apple Store in der Hauptstadt der Vereinigten Arabischen Emirate eröffnet, der vom in London ansässigen Architekturbüro Foster + Partners gegründet wurde.
Die Architekten ließen sich von Elementen des arabischen Stils von Mashrabiya (gemusterte Holzgitter) inspirieren. Kohlenwasserstoffsiebe schützen tagsüber vor der sengenden Sonne und öffnen abends.
Konzeptionelle Projekte
Al Bahr Türme
AEDAS entwarf das Hauptgebäude für den Abu Dhabi Investment Council (VAE). Architekten haben vorgeschlagen, zwei 25-stöckige Türme mit Elementen des orientalischen Stils zu bauen.
Das Interessanteste an diesem Konzept ist die dynamische Fassade. Ein Teil der Fassade fungiert als riesiger Regenschirm, der sich als Reaktion auf die Bewegung der Sonne öffnet und schließt und die Sonnenbelastung von Gebäuden um 50% reduziert. Jedes Beschattungsgerät wird von einem Linearantrieb angetrieben.
Auf dem Dach sind Sonnenkollektoren installiert, die ihren Standortwinkel je nach Sonnenstand automatisch ändern.
Tanzen und drehen
Zahi Hadid ist die einflussreichste Frau in der Welt der Architektur. Wir haben bereits im Artikel „ Parametrische Architektur der Zukunft Zaha Hadid “ darüber gesprochen, aber ihr Projekt der „Tanztürme“, drei Hochhäuser, die durch eine gemeinsame, fast choreografische „Bewegung“ verbunden sind, nicht erwähnt. Das Projekt wurde für das Geschäftsviertel in Dubai vorgeschlagen, das in den letzten Jahren zu einem Testfeld für die Architektur der Zukunft geworden ist.
Im selben Gebiet schlug David Fisher den Bau von Drehtürmen vor, deren 78 Stockwerke sich unabhängig voneinander bewegen können. Aufgrund der Rotation der Böden müssen die zwischen ihnen befindlichen Turbinen den Wind auffangen und Strom erzeugen.
"Lebende Fassade"
2008 präsentierte das Berliner Designstudio WHITEvoid seinen ersten Prototyp einer dynamischen Fassade, die als „Blendfassade“ bezeichnet wurde. Das von den Autoren als "kinetische Membran, die die Umgebung reflektiert" bezeichnete System eignet sich für jedes Gebäude oder jede Wand jeder Form. Eine solche Fassade besteht aus vielen Blöcken komplexer Form, von denen jeder ein Spiegel aus poliertem Edelstahl ist.
Jede Spiegeleinheit ist auf einer Achse montiert und kann mit einem pneumatischen Antrieb, der natürliches Licht reflektiert, um einen kleinen Winkel abgelenkt werden.
Die Zukunft der Architektur
Kinetische Elemente werden seit Hunderten von Jahren in Gebäuden verwendet - denken Sie daran, wie effektiv es war, eine Brücke über einen Wassergraben zu heben und die Burgmauer vom Feind abzuschneiden. Heute haben wir gelernt, wie man Gleitbrücken baut, Dächer von Stadien bewegt und Wandgestaltungen auf Theaterbühnen ändert.
Der nächste Schritt ist die Massenimplementierung des Konzepts der Transformation im Bauwesen. Häuser können ihr Aussehen je nach Umgebungsbedingungen ändern. Die kinetische Architektur hat nicht nur einen funktionalen Aspekt, sondern korreliert auch mit dem allgemeinen Trend zur Einführung "grüner" Technologien. "Bewegende" Gebäude sparen Energie und produzieren sie selbst in ausreichenden Mengen. All diese Faktoren deuten auf die Aussicht hin - in den kommenden Jahrzehnten warten wir wahrscheinlich auf einen Boom beim Bau kinetischer Häuser.