Вступ

Серед соціальних об’єктів, що збудовані або будуються в Україні, провідне місце займають заклади освіти. Утвердження і забезпечення права людини на освіту є одним з найважливіших обов’язків держави [97, ч. І, с. 53]. Це зумовлено тим, що саме освіта у сучасному глобалізованому та інформатизованому світі є вирішальним чинником суспільного прогресу, національної безпеки та важливою складовою всебічного розвитку людської особистості [197]. Для втілення в життя прогресивної педагогіки і реформування середньої освіти у школі недостатньо змінити організаційні форми і методи навчального процесу. Важлива роль у впровадженні прогресивних форм педагогіки освіти належить архітектурі шкіл, яка формує середовище для виховання гармонійної особистості і створює здорові психофізичні умови навчання. Реформування освіти передбачає розроблення нових типів шкіл, зміну технологічної організації, номенклатур шкільних приміщень та їхніх планувальних параметрів [147; 100]. Важливо створювати і дотримуватися комфортних мікрокліматичних умов у школах [53; 54]. Потребують інспектування, докорінного перегляду та удосконалення архітектурні рішення у наявному фонді шкільних будівель, який налічує близько 22 тис. навчальних закладів [66]. Такі умови напряму пов’язані з великими енерговитратами, що в умовах перманентних енергетичних проблем в нашій країні та значного підвищення тарифів на енергоносії обтяжливі для державного бюджету [18, 72; 73]. А питання раціонального використання енергетичних ресурсів набули загальнодержавного значення і проголошені питаннями національної безпеки [69; 95; 149].
Проектування, розбудову та експлуатацію навчальних закладів потрібно узгоджувати із розробленням і впровадженням архітектурних енергозаощаджувальних заходів. За результатами виконаного у навчальному посібнику аналізу шкільних будівель в містах і селах України, переважна більшість з них сьогодні не відповідає вимогам енергоощадності через недосконалість архітектурних рішень.
Огляд наукових праць сучасних дослідників та їхніх попередників з проблем шкільної архітектури виявив повну відсутність досліджень у напрямку її вдосконалення з урахуванням архітектурного енергозаощаджування. Як елемент комплексів громадських установ архітектуру шкільних будівель розглядав доктор архітектури В.І. Єжов [61]. Особливості формування навчально-матеріального середовища для учнів підготовчих класів досліджувала В.Т. Шпаковська [210]. Формування об’ємно-планувальної структури шкільних будівель у складних інженерно-геологічних умовах розглянув у своїй дисертації О.С. Слєпцов [170]. У дисертаційній роботі [98] Н.А. Консулова розробила принципи формування архітектурного середовища з урахуванням його виховної дії. Над питаннями реконструкції, розвитку та удосконалення мережі і типів шкільних будівель у наявній забудові працювала Є.А. Начєва [130].
Розвитку архітектури навчально-виховних будівель під впливом нових навчальних технологій і містобудівельних тенденцій стосуються дослідження доктора архітектури Л.М. Ковальського [91]. Планувальну організацію будівель ліцеїв і гімназій досліджував С.В. Сьомка [189]. Формування архітектури шкіл з нетрадиційними методами навчання розглядала у дисертаційній роботі О.М. Дячок [58].
Усі рекомендації радянської доби щодо покращання проектування шкільних будівель стосувалися методик проектування шкіл з виокремленими блоками приміщень для учнів і населення, рекомендацій щодо структур шкільних будівель з навчальною технікою; функціонально-планувальних вимог до будівель сільських шкіл та особливостей їхніх архітектурно-художніх рішень; оглядів окремих просторових, функціональних, комунікаційних елементів, питань типізації, укрупнення навчальних будівель та архітектурно-конструктивних питань. Це роботи В.І. Степанова [184; 186], А.А. Баталова, Є.Б. Дворкиної [185], Г.О. Градова [31; 32], Н.П. Афанасьєвої [12], П.Г. Ветрова, А.А. Гущева [19], С.Ф. Наумова, Ю.І. Тюшина [126], І.М. Архарова [10], С.Я. Кузнєцова [104]. Організацію шкільних ділянок, типізацію навчально-виховних будівель досліджували В.Ф. Алексєєв [3], В.І. Коктиш [94], В.В. Смірнов [11]. Дослідженням, в яких розглядаються питання проектування закладів освіти і виховання у сільській місцевості, присвячені роботи К. Шешельгіса [209], М.М. Волкова [22], С.Б. Моїсеєвої, Н.В. Решетнікової [122] та ін. Проблемні питання проектування шкіл в південних районах розглядали у дисертаційних роботах А.Т. Касумов [85], Т.М. Дадашев [37]. Жодна з названих робіт не пов’язана з дослідженнями у галузі архітектурного енергозаощаджування. Не знайдено енергоефективних заходів архітектурними засобами в дослідженнях архітектури вищих навчальних закладів О. Стасюк, П. Солобая, Г. Ковальської [92; 179; 183].
Узагальнення даних сучасної вітчизняної і зарубіжної літератури та науково-дослідних робіт показали, що у галузі термомодернізації будівель домінують інженерно-технічні підходи. Вітчизняні наукові роботи у галузі архітектурного енергозбереження, як і більшість закордонних, пов’язані переважно із урахуванням і пристосуванням архітектурних рішень до інженерних заходів енергозбереження, із питаннями зменшення тепловтрат у комплексі із збільшенням теплонадходжень та їхньої акумуляції. У дисертаційній роботі Д. Антонюк розглянуто застосування геліосистем в архітектурі дитячих дошкільних закладів [8]. Застосування систем використання сонячної енергії у архітектурі рекреаційних будівель досліджував Г. Хавхун [205]. Дослідженнями у галузі енергозбереження також займались: В. Беляєв, М. Бродський, Г. Казаков, О. Підгорний, О. Печеник, Н. Селіванов, В. Товбич, Л. Хохлова, Г. Черних та ін. [16; 84; 144; 145; 196; 219]. І лише у роботі Т.О. Кащенко [86] оптимізація форми житлових будинків розглядалася у контексті підвищення їхньої енергоефективності.
Неповною мірою досліджено роль архітектурних засобів щодо основного призначення будівлі – захисту від негативних впливів навколишнього середовища. Архітектурні заходи енергозаощаджування спрямовані на зменшення непродуктивних енерговтрат (тепловтрат) і збереження оптимальних умов мікроклімату в будівлі. Тому навчальний посібник, як і дисертаційне дослідження Л.О. Шулдан, присвячені розробленню принципів архітектурно-типологічного удосконалення шкільних будівель з урахуванням енергозаощаджування [218]. Енергозбереження у дослідженні окреслене мінімізацією тепловтрат засобами архітектури. Найлогічнішим їхнє застосування є у шкільних будівлях, термін експлуатації яких ненабагато
більший, ніж опалювальний період [173, 82–90], а витрата енергоносіїв саме на потреби опалення становить 75–85 %. Це надасть змогу зекономити чималу частину енергії як у реконструйованих, так і у проектованих будівлях. Відсутність цілеспрямованих архітектурних досліджень можна пояснити насамперед тим, що вони завжди ведуться на стику архітектурних та інших наук. Дослідник повинен бути творчим архітектором і водночас обізнаним науковцем у спеціальних галузях. По-друге, такі дослідження в методичному сенсі просто неможливі в сучасних національних НДЛ. Їх варто розпочинати у спеціальних лабораторіях, із залученням значних коштів і забезпеченням необхідними засобами. Дослідження, що покладені в основу цієї роботи, велися у співпраці з Alliance to Save Energy, ЕСО-Links, FEVE (Польща). Питання теплонадходжень – як внутрішніх, так і зовнішніх – розглядалися як вихідні умови для виконання розрахунків. Палітру застосування архітектурних енергозаощаджувальних заходів визначено без втручання у технічні аспекти, скажімо, проектування приладів опалення та мереж, застосування, функціонування та розташування перетворювачів, тому робота не стосується технічних тепловтрат. Численні посилання на теплотехнічні розрахунки у роботі прийняті як інструментарій для визначення пріоритетів застосування тих чи інших архітектурно-енергозаощаджувальних рішень. Спеціальних науково обґрунтованих методичних і комплексних рекомендаційних визначень архітектурних енергоефективних заходів в Україні сьогодні немає. На шляху до енергоощадного архітектурного проектування єдиним кроком стало упровадження до чинної нормативної бази нових вимог щодо теплоізоляційності зовнішніх огороджувальних конструкцій [41; 124]. Доповнень потребують нормативні документи, зокрема й ті, що поширюються на проектування нових і реконструкцію наявних будівель навчально-виховного призначення [42; 44].
Розрахункова частина основана на засадах архітектурно-будівельної фізики, роботах інженерів Л.Д. Богуславського [17], В.Ф. Гершковича [27], Н.Н. Селіванова [219], С.С. Жуковського, В.Й. Лабая [65; 106], вітчизняних та закордонних нормативних і рекомендаційних джерелах [41; 234; 244; 246]. Загальнотеоретичною основою досліджень були роботи у галузі містобудування й архітектури; у своїх дослідженнях автор враховує доробок відомих теоретиків архітектури і дизайнерів. Загальною теоретичною базою таких досліджень є роботи в галузі містобудування і архітектури: Г.Г. Азгальдова, М.В. Оболенського, Б.Г. Бархіна, М.М. Дьоміна, А.В. Iконнікова, В.І. Єжова, Г.І. Лаврика, В.О. Тимохіна, В.І. Проскурякова, О.С. Слєпцова, І.О. Фоміна [2; 15; 55; 60; 78; 107; 161; 192; 204].
До основних положень актуальності теми дослідження належать такі:
1. Шкільні будівлі й комплекси – один з найпоширеніших архітектурних типів. Переважна більшість цих закладів знаходяться на утриманні державного бюджету.
2. Архітектурне проектування нових та експлуатація наявних шкільних будівель в Україні потребують істотних змін, зумовлених законодавчо закріпленими вимогами реформування національної освіти. Прийнято низку документів, що визначили і закріпили проведення реформи освіти [147; 151; 153], ухвалено закони [99; 100; 127; 133], в яких, з одного боку, законодавчо закріплено прогресивні зміни, що відбулися в системі освіти, а з іншого – закладено низку істотно нових підходів до її розвитку.
3. У більшості вітчизняних шкіл через недостатню теплоізоляцію будівель та проектні рішення без урахування архітектурних заходів енергозаощаджування не дотримано санітарно-гігієнічних вимог, спостерігаються значні тепловтрати і витрати енергоносіїв на опалення.
4. До найважливіших проблем сучасності належить раціональне використання енергоресурсів, а енергетичні реалії в Україні зумовлюють гостру необхідність у розроблянні й застосуванні архітектурних енергозаощаджувальних рішень для будівель шкіл.
5. Необхідність дослідження енергозаощаджування в архітектурі вмотивовані відсутністю відповідних розділів у нормативних актах з енергозбереження, законах та рекомендаціях.
Дослідження обмежені географічними (І, ІІ і ІІІ температурні зони України), часовими (від другої половини ХІХ століття до теперішнього часу) та архітектурно-типологічними межами (шкільні будівлі, що передбачені чинними нормативними документами, державними будівельними нормами, законодавчими проектами). За емпіричним методом вивчено досвід проектування і будівництва навчальних закладів із застосуванням архітектурного енергозаощаджування: критично проаналізовано 403 навчальних будівель і комплексів, з яких комплексно досліджено 107 об’єктів. Теоретичний метод полягав у аналізі спеціальної вітчизняної та закордонної літератури з архітектури шкільного будівництва: методичних, наукових, проектних матеріалів і норм з архітектури навчальних будівель (понад 70 літературних джерел), близько 40 джерел за темою енергозбереження та теплофізики і т. ін. з архівів, бібліотек України та інших країн. На основі 60 типових проектів шкіл здійснено логічне моделювання процесів, що відбуваються у навчальних закладах, та їх зіставлення з теплофізичними процесами у будівлях. Застосування спеціальних методів полягало у здійсненні інструментальних досліджень у 24 школах, експериментальних та навчальних лабораторних й розрахункових роботах; розрахунку та порівняльній оцінці енергоефективності архітектурних заходів для 8 наявних шкіл із застосуванням методу математичного моделювання; у виконанні 107 енергетичних аудитів будівель різного призначення для визначення енергоекономічної доцільності застосування заходів енергозаощаджування. Здійснено статистичний аналіз результатів анкетного опитування батьків школярів та вчителів, виконаного у 114 школах трьох температурних зон України. Розроблено 19 експериментальних та реальних проектів термомодернізації, реконструкції та будівництва шкільних будівель, проведено численні консультації навчальних та реальних проектів із застосуванням заходів архітектурного енергозаощаджування в будівлях навчальних закладів.
Спроби вирішувати окремі завдання обособленно, як правило, не дають належного ефекту. Проблемами енергозбереження будівель у сучасній Україні займається широке коло дослідників, без належної участі у цьому процесі архітекторів. Навчальний посібник “Архітектура шкільних будівель. Принципи удосконалення з урахуванням енергозаощаджування” заповнює такий пробіл.

Про авторів

ПРОСКУРЯКОВ Віктор Іванович
Доктор архітектури, професор, декан Інституту архітектури Національного університету "Львівська політехніка". Завідувач кафедри дизайну архітектурного середовища. Дійсний член Української академії архітектури. Першим в Україні почав досліджувати культурологічний аспект формування архітектурної типології українських громадських будівель і споруд. Автор понад 150 архітектурних проектів і 200 друкованих праць, серед яких 8 монографій.

ШУЛДАН Лариса Олександрівна
Кандидат архітектури, доцент Національного університету "Львівська політехніка". Автор понад 50 наукових та навчально-методичних праць, 12 демонстраційних і 38 реальних архітектурно-конструктивних проектів будівель різного призначення, 96 енергоаудитів та проектів термомодернізації.