Ruchomości. Architektura kinetyczna
Kinetyczna architektura (architektronika) to sposób na uwzględnienie przy projektowaniu budowli zmieniających się warunków środowiska i wymagań użytkowników. Zautomatyzowane i zrobotyzowane środowisko oferuje wsparcie dla np. osób starszych i niepełnosprawnych w wykonywaniu codziennych czynności. Chodzi o budynki zaprojektowane z myślą o możliwości wprawienia w ruch elementów ich struktury.
Idea stosowania ruchomych elementów w architekturze nie jest wcale koncepcją nową, czego przykładem są chociażby znane od wieków mosty zwodzone. Jej zdefiniowanie nastąpiło jednak dopiero na przełomie lat 60. i 70. XX stulecia. Pozwolił na to rozwój nowych technologii, w tym aktuatorów i komputerowego przetwarzania danych. Jednym z prekursorów architektury kinetycznej był Buckminster Fuller (1895-1983), amerykański konstruktor, architekt i filozof, twórca konstruktywizmu.
Pojęcie architektury responsywnej, odpowiadającej na zmieniające się potrzeby użytkowników oraz warunki środowiskowe, zostało opisane przez Nicholasa Negroponte, założyciela w 1967 r. MIT Architecture Machine Group. Negroponte postrzegał architekturę jako naturalny efekt wykorzystania techniki komputerowej. Przewidując pół wieku temu rolę zintegrowanych z budynkiem sensorów i aktuatorów, pisał, że w przyszłości stanie się możliwe nie tylko monitorowanie i regulowanie warunków środowiskowych, ale także ułatwienie zmian w aktywności użytkowników przez alokację elementów i wyposażenia przestrzeni funkcjonalnych samego obiektu.
I rzeczywiście. W dzisiejszych czasach nieruchomą dotychczas bryłę wzbogaca się o sensory, procesory, siłowniki, roboty, układy mechaniczne oraz systemy obliczeniowe działające dynamicznie w czasie rzeczywistym, a także sieci komunikacyjne kontaktujące się ze światem zewnętrznym. Całość staje się systemem łączącym mechatronikę i architekturę w całkiem nową dyscyplinę techniki - architektronikę. W najprostszej wersji elementy kinetyczne budynku przekształcają jego wygląd, charakter lub funkcjonalność. W odpowiedzi na sygnał z sensorów bądź w wyniku zaprogramowanej sekwencji sygnałów sterujących mogą zmieniać swoje położenie, pozycję lub orientację.
Zaczęło się od sztuki
Koncepcje przestrzenne uwzględniające zmiany zachodzące w czasie otworzyły drogę do wielu eksperymentów w architekturze kinetycznej. Działania te miały jednak swój początek w sztuce. Za pierwszą rzeźbę kinetyczną uznaje się „Koło rowerowe” Marcela Duchampa z 1913 r. Należy tu również wyróżnić dzieła innych wybitnych twórców. Robert Rauschenberg szukał piękna i wartości w rzeczach z pozoru prostych i codziennych. Niebywale ciekawie przedstawiał z kolei przestrzeń w swoich dziełach Alexander Calder. Lekkość i płynność ruchu zdają się być tu czymś wyjątkowym. Warto też przyjrzeć się rozwojowi rzeźb Theo Jansena - potworom stworzonym z plastikowych rurek, które umierają, rozmnażają się, czy też pochłaniają wzajemnie, przez co zaczynają tworzyć własny ekosystem.
Najczęściej spotykane formy ruchu w architekturze kinetycznej to deformacje, upłynnianie, zapadanie/wysuwanie, wycofywanie, przesuwanie i obrót. Konstrukcja może przy tym łączyć w sobie różne typy ruchów.
Wśród koncepcji obiektów poddawanych deformacji warto wymienić Dynamic Terrain New Civic Plaza, zaprojektowany w 2008 r. w Chicago. Płynny ruch poprzez falowanie imituje Golf’s Tower w Peru, autorstwa Hackenbroich Architekten. Przykładem zapadania/wysuwania jest Haram Piazza Shading Umbrellas z Medyny (projekt: Mahmoud Bodo Rasch, wg koncepcji króla Arabii Saudyjskiej Abdullaha bin Abdula Aziza), gdzie w reakcji na zmiany nasłonecznienia wysuwają się lub wsuwają "parasole", zmieniając kształt i charakter placu publicznego. Przykładem wysuwanej konstrukcji kinetycznej jest także nasz Stadion Narodowy w Warszawie (główni projektanci: JSK Architekci oraz Gerkan, Marg und Partner), bowiem jego ruchomy dach zmienia charakter przestrzeni, z otwartej na zamkniętą i na odwrót.
Przesuwaną konstrukcję obserwujemy w projekcie Sliding House z 2009 r. pracowni dRMM. Ten z pozoru prosty budynek, zlokalizowany w Suffolk w Wielkiej Brytanii, wzbogacono o przesuwną ramę, która dzięki swoim ruchom umożliwia zmianę charakteru przestrzeni z prywatnej na publiczną lub z otwartej na zamkniętą. Budynkiem obrotowym jest z kolei dom o nazwie Heliotrope, zaprojektowany w 1994 r. przez Rolfa Discha w niemieckim Freiburgu. Ten okrągły obiekt dzięki zainstalowanym na dachu kolektorom słonecznym produkuje pięciokrotnie więcej energii, niż sam zużywa. Jego ruch jest zasilany właśnie z części tej energii, zaś obracając się, budynek śledzi wędrówkę Słońca po niebie.
Żywe fasady
Architektura kinetyczna kojarzy się często z błyskotliwymi, jednorazowymi projektami i dodatkowymi kosztami. Jednak w ostatnich latach praktyczne, a nawet ekonomiczne zastosowanie kinetyki w celu zwiększenia użyteczności i wydajności budynku stało się co najmniej alternatywą, którą warto rozważyć m.in. ze względów finansowych i z powodu dbałości o komfort użytkowników.
Biuro Foster and Partners wyposażyło Apple Store w Dubaju w "skrzydła słoneczne" z włókna węglowego. W ciągu dnia złożona z nich ruchoma ściana pierwszej kondygnacji przysłania i zacienia sklepowe wnętrza, a po rozsunięciu wieczorem i nocą otwiera widok na słynny wieżowiec Burdż Chalifa, o którym pisaliśmy więcej w poprzednim numerze MT. Oddany do użytku w 2012 r. 145-metrowy gmach Al Bahar Towers w pobliskim Abu Zabi ma wbudowany w elewację system zaciemnienia, oparty na ekranie umieszczonym na zewnątrz budynku i pełniącym funkcję ściany osłonowej. Trójkątne, powlekane włóknem szklanym panele ekranowe są tak zaprogramowane, aby reagowały na ruchy Słońca, redukując w ciągu dnia przyrost ciepła i działanie naturalnego światła.
Elewacja parkingu na lotnisku w Bostonie
Elewacje w ogóle dają duże pole do popisu kinetycznym projektantom. Jednym z bardziej znanych w świecie przykładów "dynamicznego" systemu fasadowego jest dziesięciokondygnacyjny parking lotniska Logan w Bostonie, oddany do użytku w 2016 r. Na jego elewacjach zamontowano 48 tys. aluminiowych paneli klapowych, poruszających się w odpowiedzi na prądy wiatru. System ten pomaga zmniejszyć wydatki na ogrzewanie i chłodzenie o 50%.
Dom nie zawsze taki sam
Intrygująca, ruchoma fasada to charakterystyczny element trzykondygnacyjnego domu jednorodzinnego w Singapurze. Budynek, zaprojektowany przez tamtejszą pracownię HYLA Architects, wzniesiono w willowej okolicy. Odznacza się wyjątkowo prostą, wręcz minimalistyczną formą - to wąski, dość wysoki prostopadłościan o płaskim zadaszeniu i białych elewacjach. Jedynym urozmaiceniem jest lekki, geometryczny daszek, osłaniający wejście do domu.
Działka jest bardzo wąska, dlatego obiekt rozbudowano wzwyż. Wszystkie trzy kondygnacje otwierają się na ulicę. Aby zapewnić mieszkańcom poczucie intymności, projektanci musieli znaleźć jakieś funkcjonalne rozwiązanie. Dom zaopatrzono więc w ciągnące się przez całą wysokość fasady długie, zewnętrzne żaluzje wertykalne. Mają aerodynamiczny kształt, reagujący na podmuchy wiatru, ale umożliwiający też powrót każdej z żaluzji do punktu wyjścia. Mieszkańcy mogą sami zmieniać ich położenie - a dzięki dwóm różnym powierzchniom żaluzji są w stanie dopasowywać ich wygląd do swojego nastroju.
Żaluzje odmieniające fasadę domu w Singapurze, autorstwa pracowni HYLA Architects
Punktem wyjścia dla projektu Tornado House, autorstwa pracowni 10 Design z Hongkongu, było przekonanie, że przyszłością budownictwa na terenach zagrożonych klęskami żywiołowymi jest architektura kinetyczna, która czerpie z innowacji technologicznych i w nowatorski sposób wykorzystuje istniejące wcześniej mechanizmy. Zgodnie z tą koncepcją szereg prostych, hydraulicznych podnośników umożliwiałby podnoszenie kapsuły domu i opuszczanie jej nawet poniżej poziomu gruntu oraz wyginanie jej zewnętrznej powłoki w odpowiedzi na działanie zewnętrznych sił. Kluczowym czynnikiem decydującym o tym ruchu byłaby ekspozycja na silny wiatr towarzyszący sztormom i tornadom.
Inny przykład zastosowania architektury kinetycznej w odpowiedzi na zmienne warunki klimatyczne stanowi ukończony w 2014 r. kampus SDU w duńskim Kolding (projekt Henninga Larsena). Dynamiczny system przeciwsłoneczny elewacji wyposażono w czujniki monitorujące poziom ciepła i światła. 1600 trójkątnych paneli ze stali perforowanej na fasadzie budynku jest sterowanych mechanicznie przez silnik, zapewniając optymalizację światła dziennego i klimatu panującego w budynku.
Z kolei brytyjscy architekci David Ben-Grünberg i Daniel Woolfson zmodernizowali swój zmieniający kształt Dynamic D*Haus, aby stworzyć rezydencję z obrotowym dachem dla prywatnego właściciela domu w angielskim Devon. To już kolejna generacja konceptu D*Haus, po raz pierwszy zaprezentowanego w 2012 r. i zaprojektowanego tak, aby reagować na zmieniające się pory dnia, roku i warunki pogodowe. Ta nowa koncepcja z obrotowym dachem, nazwana Devon House, powstała z myślą o ograniczonej mobilności osób w podeszłym wieku.
Swoją konstrukcję z 2012 r. Ben-Grünberg i Woolfson przebudowali w taki sposób, aby stworzyć na górze przeszkloną przestrzeń w kształcie pryzmatu na obrotowej okrągłej platformie. Dzięki temu powstał tam panoramiczny widok rozciągnięty do 270 stopni.
- Wzięliśmy na warsztat trójkąt równoboczny i zaczęliśmy go obracać wokół otwartego rdzenia - opowiadają w prezentacji swojego projektu architekci. - Chcieliśmy, aby koło stało się tu obrotową platformą, która poruszałaby się i zmieniała wraz z zewnętrznymi warunkami klimatycznymi i preferencjami naszych klientów. Marzyli oni o budzeniu się w łóżku z widokiem na krajobraz, a następnie o takiej możliwości rotacji salonu i kuchni, aby cieszyć się tą perspektywą przez cały dzień.
Niestety, z powodu przekroczenia kosztów inwestycji ostatecznie wzniesiono statyczną wersje tego projektu.
Kinetyczny system żyrandoli w dyskotece OMNIA
Latające żyrandole i skrzydła
Bardziej spektakularną niż spokojny dom czy kampus demonstrację architektonicznej kinetyki można znaleźć w OMNIA, klubie nocnym, otwartym w 2015 r. w Pałacu Cezara w Las Vegas. Centralnym punktem jest tu żyrandol przypominający statek kosmiczny lub portal do innego wymiaru, z ośmioma koncentrycznymi pierścieniami kompozytowymi o średnicy od 0,91 do 9,75 m. W siatce żyrandoli znajduje się 21 kabestanów, które pozwalają pierścieniom poruszać się w przestrzeni i schodzić bliżej parkietu tanecznego.
Bardzo efektowny, choć jeszcze niezrealizowany, jest też projekt siedziby firmy Zoomlion. Kalifornijscy architekci z biura Amphibian Arc zaprojektowali w 2012 r. dla chińskiej firmy produkującej maszyny budowlane i rolnicze okazały "budynek-transformer" zmieniający kształt, z fasadą przypominającą skrzydła ogromnego owada. Na obu końcach obiektu przewidziano zamontowanie na hydraulicznych ramionach stalowych i szklanych paneli przypominających skrzydła ważki, umożliwiających otwieranie i zamykanie. Budynek miałby powstać w parku naukowym Zoomliona w Changsha, w prowincji Hunan, służąc wystawom i prezentacjom produktów.
Jeśli architektura przyszłości ma wyglądać (i poruszać się) jak gmach Zoomliona, to warto poczekać na przyszłość.
Co to jest architektura kinetyczna:
Projekty architektury kinetycznej:
Ogromna ruchoma miejska rzeźba:
Kinetyczny budynek w Szanghaju:
Poruszające się baraki stacji antarktycznej Halley VI:
