Работа с естественным светом

• Текст:Виталий Самогоров, Рената Насыбуллина
  22 июня 2021
• Добавить в кабинетДобавлено в кабинет

Коэффициент отражения (ρ) говорит о способности материала отражать свет. Различают три вида отражений: зеркальное, диффузное, смешанное. В одном из интервью Сти­вен Холл, говоря об элементах среды, обогащающих восприятие архитектуры, отме­чает, что «внимание к феноменологическим качествам трансформации света сквозь отражения в материалах может представлять собой инструмент поэтизации про­странств и возможности достигать самых волнующих ощущений». Отра­жённый естественный свет обладает набором уникальных свойств: отражения спо­собны создавать иллюзию лёгкости форм, регулировать освещённость, умножать и расширять границы пространства.

Взаимодействие света и светопропускающего материала

Одним из примеров применения эффекта отражения для наполнения архитектуры новы­ми образами является смотровая площадка Sight Apparatus, построенная по проек­ту бюро Carl-Viggo Hølmebakk. Объект представляет собой раму, в которую вмонти­рованы две стеклянные поверхности, фокусирующие, отражающие и преломляющие окружающий ландшафт. По словам архитекторов, эта инсталляция — попытка создать объект, который способствует переосмыслению границ и отношений между архитек­турой и природой.

Отражение. 1 — зеркальное отражение, 2 — диффузное отражение, 3 — направленно-рассеянное отражение

В роли материалов, отражающих есте­ственный свет, могут выступать зеркало и стекло, полированный металл, полиме­ры, натуральный и искусственный камень. Кроме того, в качестве материала, отра­жающего свет, может выступать вода, ко­торая начинает играть всё более важную роль в формировании атмосферы про­странства и понимается уже не только как элемент контекста, но и как полноправный материал архитектуры. Одним из примеров подобного подхода является мечеть Al-Irsyad, построенная по проекту мастер­ской Urbane. Пространство молельного зала ориентировано на большой оконный проём с льющимся из него потоком света, который отражаясь от воды создаёт каусти­ческий узор на потолке.

Мечеть Al-Irsyad. Urbane

Коэффициент пропускания (τ) выражает способность материала пропускать свет. Существу­ет три вида пропускания: прозрачное, диффузное, смешанное. Коэффициент поглоще­ния (α) говорит о способности материала уменьшать интенсивность света посредством преобразования его в другие виды энергии. В роли «фильтра», частично поглощающего естественный свет, может высту­пать вода в различных агрегат­ных состояниях, матовое, цвет­ное или искривлённое стекло, ткань, полимерные материалы или камень. Так, к примеру, Джон Поусон, реконструируя церковь Св. Мориса, заменяет витражи в оконных проёмах листами оник­са. Таким образом архитектор создаёт туман рассеянного света, в котором явственно предстает абсолютно гладкая фактура сводов церкви.

Ещё один объект, в котором ак­цент делается на свойстве ма­териала пропускать солнечные лучи — Casa Brutale, созданный архитектурным бюро OPA. Ав­торы врезают объект в обрыви­стый берег Эгейского моря, пре­вращая крышу здания в бассейн со стеклянным дном, сквозь который внутрь дома попада­ют солнечные лучи. Внутреннее пространство объекта заполняет­ся контрастными бликами и те­нями, находящимися в постоян­ном движении.

Пропускание. 1 — направленное пропускание, 2 — диффузное пропускание, 3 — направленно-рассеянное пропускание

Отдельно нужно упомянуть, что естественный свет проходя сквозь различные фильтры не только изменяет свои качественные характеристики, но и выявляет природные особенности материала. Так, Clavel Arquitectos, авторы пантеона Nube, создали кон­цепцию внутреннего пространства, основанную на взаимодействии естественного света и материала. Посетители попадают в среду, сформированную белыми лома­ными плоскостями, где реальность теряется в абстрактной и нереальной атмосфере, заполняющей пространство. Считая, что склеп — это то место, которое должно быть максимально закрытым, архитекторы не предусматривают окон, запуская естествен­ный свет через тонкие пластины оникса. Лучи яркого прямого южного солнца, прони­кая сквозь камень, выявляют структуру его переплетающихся прожилок.

Анализ роли моделирования естественного света в формировании архитектурно-художественного образа пространства сводится к рассмотрению моделирования ка­чественных характеристик освещения: распределения света в пространстве и его спектрального состава, поскольку именно они позволяют создать образную составля­ющую световой среды.

Реконструкция церкови Святого Мориса. Джон Поусон

Наиболее существенное влияние на архитектурно-художественный образ здания оказывают следующие аспекты распределения света в пространстве: распределение ярко­сти в поле зрения, насыщенность светом, контрастность освещения и направление световых потоков.

Распределение яркости в поле зрения зависит от распределения освещённости по поверхностям объектов. Говоря о яркости, необходимо упомянуть о понятии «светлота» — уровне зрительного ощущения, производимым яркостью. Это субъективная харак­теристика, которая зависит от условий наблюдения, яркостной адаптации, цветовых параметров и отражательных характеристик поверхностей, формирующих внутрен­нее пространство архитектурных объектов.

Насыщенность пространства светом влияет на впечатление, производимое интерьером. В зависимости от её уровня, атмосфера в помещении может варьироваться от тор­жественной и приподнятой до умиротворяющей и мрачной. Количественным крите­рием насыщенности пространства светом является цилиндрическая освещённость на уровне глаз человека.

Контрастность освещения и светотень играют существенную роль в формировании архитектурно-художественного образа здания. С помощью света, падающих и собствен­ных теней усиливается и облегчается зрительное восприятие архитектурной формы, усложняется и обогащается архитектурное решение.

Распределение света в пространстве. Контрастность. 1 — выявление фактуры, 2 — рисунок света, 3 — выявление формы, 4 — контражур

Выявлены четыре основные группы приёмов, основанных на светотеневом контрасте: выявление формы, создание эффекта контражура, создание светотеневого узора, выяв­ление фактуры материала.

Так, светотеневой контраст раскрывает пространственное решение часовни в Валлеасероне, запроектированной бюро S-M.A.O. Выявляя светом согнутые, как из оригами, треугольные плоскости, архитекторы формируют уникальные состояния интерьера, при этом образ здания трансформируется по мере движения солнца.

Ещё одним примером является жилой дом Apartment Building on Forsterstrasse, запроектированный Кристианом Керецем. Архитектор формирует жилое пространство с по­мощью массивных перегородок. Подсвечивая их естественным светом через сплош­ное остекление, он получает сложные перспективы из плоскостей разной степени освещённости.

Апартаменты на Форстерштрассе. Вена. Кристиан Керец

Свет, поступающий в пространство через проём, у которого длина во много раз превыша­ет ширину, создаёт эффект контражура. Контраст яркой световой полосы и тёмно­го пространства вокруг создаёт ощущение замкнутости и защищённости, повышает ценность света. Архитектор Луис Кан, рассуждая о свойствах естественного осве­щения, утверждает: «Даже той комнате, которая должна быть тёмной, нужна хотя бы прорезь света, чтобы выявить, насколько она темна». Испанское бюро RCR ис­пользует подобный приём в винодельне Bell-Lloc. Вдохновившись образами винных погребов, архитекторы проектируют полуподземное сооружение, напоминающее по своей структуре променад. Расходящиеся полосы света, проникающего во внутреннее пространство через световые фонари сложной формы, «разрезают» темноту подземелья, создавая кон­траст, рождаемый узкими яркими «пластинами» света и мраком.

Винодельня Bell-Lloc. RCR

Высокая контрастность мо­жет быть создана при по­мощи перфорированных поверхностей. Примером, демонстрирующим реализа­цию этого приёма, является «Сарай», запроектированный архитектурным бюро «Проект Меганом» на фестивале «Арх­стояние». Объект представля­ет собой вариацию на тему традиционной деревенской архитектуры. В его крыше и стенах просверлено боль­шое количество отверстий раз­ного диаметра, через которые внутрь попадает естественный свет, превращая обычный сарай в «планетарий». Вдохновляющая атмосфера лёгкости и открытости достигается контрастом ярких то­чек света и полумрака внутрен­него пространства объекта.

Солнечные лучи, проходя на сво­ём пути закономерно череду­ющиеся препятствия, могут создавать на их поверхности контрастный рисунок света. Так, бюро mA-style Architects, проектируя индивидуальный жилой дом Light Walls House, столкнулось с проблемой тесной застройки, послужившей причиной равномерно низкого уровня освещённости сре­ды с мрачной атмосферой. Запустив естественный свет через кровлю архитекторы не только добились мягкого равномерного качества света, заполняющего простран­ство, но и создали атмосферу лёгкости с помощью чередующихся полос света и тени: лучи солнца, встречающие на своём пути деревянные балки, создают ритмичный узор на стенах и полу.

Акира Сакамото в проекте Creo Hall поступает похожим образом, разрезая длинный коридор тонкими полосами света. Линии света, перпендикулярные основной оси дви­жения, психологически влияют на скорость перемещения, заставляя человека дви­гаться медленнее, чтобы глубже прочувствовать атмосферу здания. Таким образом архитектор замедляет скорость движения в узком вытянутом пространстве, которое при отсутствии каких-либо сенсорных стимулов должно было бы «затягивать» посети­теля.

Музей Сан-Тельмо. Nieto Sobejano Arquitectos

Падающие и собственные тени являются главным условием восприятия фактуры материала. В некоторых случаях выразительная фактура может произвести более сильное впечатление, чем форма предмета. Яркий пример создания атмосферы простран­ства фактурой, выявленной контрастом светотени, — Музей Moritzburg, запроектиро­ванный Nieto Sobejano Arquitectos. Проект представляет собой реконструкцию зам­ка бывшего архиепископа Брандербурга в Галле. Сохранив разрушенные объёмы в руинированном состоянии, архитекторы проектируют новые пространства галереи, организуя перекрытия в виде световых фонарей с большим уклоном кровли. Уни­кальная атмосфера музея достигается эффектом противопоставления рельефных ше­роховатых каменных стен замка с контрастным распределением светотени и абсо­лютно гладких матовых поверхностей световых фонарей с мягким градиентом света, распространяющимся от светового проёма вглубь пространства.

Выявление фактуры материала естественным светом

Не меньший интерес для архитектурного проектирования представляет способность естественного света визуально трансформировать рельеф поверхности. К примеру, яр­кий прямой свет может сделать менее заметной текстуру гладкой поверхности, в то время как сходное освещение мате­риала с ярко выра­женной фактурой создаст контраст­ные тени и бли­ки, утрирующие его рельефность. Мягкий рассеян­ный свет, напро­тив, минимизиру­ет контраст света и тени, делая фак­туру более сложной для восприятия. Тем не менее диф­фузное освещение, как правило, передаёт особенности материала более точно, в то время как высокий светотеневой контраст, создаваемый солнцем, может стать при­чиной иллюзорного искажения свойств материала. В частности, архитекторы бюро KHR, проектируя штаб-квартиру Bang & Olufsen, с помощью скрытого источника естественного освещения видоизменяют феноменологические характеристики бето­на, холодно-стальной цвет которого приобретает бархатистые мягкие оттенки.

Существенное влияние на образ интерьера оказывает направление световых потоков. Направленный свет создаёт резкие светотеневые контрасты, делает очертания чёт­кими. При диффузном освещении, напротив, объекты теряют объёмность, а тени и очертания становятся более сглаженными.

Эффект диффузного естественного освещения достигается рассеиванием света. Проходя через оптически неоднородную среду, из-за дифракции, отражения и преломления на посторонних включениях световые волны начинают распространяться по различ­ным направлениям. Пример применения рассеивания света — индивидуальный жи­лой дом Villa in the Forest, запроектированный Кадзуйо Седзимой. Объект представ­ляет собой цилиндр, пространство которого разделено на частную зону (в центре) и зону студии (по периметру). Для того чтобы акцентировать функциональные разли­чия зон, архитектор проектирует большие оконные проёмы в студии, раскрывающие пространство в среду, а в частную зону запускает верхний свет, фильтруемый мато­выми композитными панелями. Такое решение делает личное пространство более уединённым, создавая в нём атмосферу лёгкости, свежести и спокойствия.

Схожий приём использовало архитектурное бюро Suppose Design Office в проекте жилого дома House of Tousuien. Длинная и узкая форма участка и плотно прилегающая окру­жающая застройка продиктовали не только форму дома, но и практически полное отсутствие окон. Окружённый с трёх сторон соседними зданиями дом полностью об­лицован листами поликарбоната. Полупрозрачные стены позволяют свету заполнять пространство со всех сторон. Мягкое диффузное освещение создаёт ощущение луче­зарности и уюта.

House of Tousuienn. Suppose Design Office

Сформулировано шесть основных типов светопро­странства, основанных на направлениях световых по­токов: направленный кон­трастный, направленный, избирательно направлен­ный, переменный, отра­жённый, диффузный.

Распределение света в пространстве. Направление световых потоков

Широкий спектр возмож­ностей открывает для ар­хитектора использование светофильтров, изменяющих спектральный состав светового потока. Использование хроматического света — приём, широко применявшийся ещё в витражах готических соборов, — оказывает невероятно мощное воздействие на эмоции человека. Цвет­ной свет, пронизывающий пространство, одухотворяет человека, создаёт ощущение возвышенности и торжественности, позволяет испытать чувство приобщения к транс­цендентному. Марк Шагал, говоря о силе впечатления, производимого витражом, на­зывает его «прозрачной перегородкой между своим сердцем и сердцевиной мирозда­ния».

Выявлены четыре образа внутреннего пространства, определённых взаимодействием естественного света и оболочки здания. Это монохромное светопространство, кото­рое создаётся белым естественным светом и монохромной внутренней оболочкой здания; хроматическое светопространство, когда хроматическая внутренняя оболоч­ка архитектурного объекта освещается белым естественным светом; хроматическое светопространство формируется ахроматической оболочкой и естественным светом, пропущенным через цветные мембраны (стекло, пластик, материал); хроматическое светопространство, когда естественный свет проходит через цветные мембраны или отражается от цветных плоскостей и освещает хроматический интерьер.

Яркий пример светопро­странства, образ кото­рого основан на изме­нении спектрального состава света — часов­ня Sweeney Chapel, по­строенная по проекту Эдварда Ларраби Барн­са. В попытке передать ощущение божествен­ного присутствия архи­тектор обратился к теме естественного света. В проёме, освещающем алтарь часовни, Барнс установил ячеистую конструкцию из цветных листов стекла. Отражённый, проходящий напрямую и через цветные фильтры свет, создаёт сложные пересечения цветовых полос, акцентирую­щих внимание на фокусной точке интерьера — алтаре.

Приём изменения спектрального состава естественного света применяют Vector Architects в проекте часовни Seashore. Естественный свет проникает в пространство сквозь узкое отверстие между двумя плоскостями кровли. Проходя сквозь цветные листы стекла, солнечные лучи создают рисунок на белой шероховатой поверхности сте­ны часовни, рождая лёгкую, наполненную духовностью атмосферу сопричастности с божественным началом.

Отдельный интерес представляет приём, основанный на дисперсии света, применённый художником Токуджином Йошиока в инсталляции Rainbow church. Центральным элемен­том пространства стала 12-метровая стена из 500 хрустальных призм, проходя через которые свет образует радужные полосы на белых стенах и полу. Автор рассказывает, что был глубоко потрясён пространством, полным цвета и света, которое создал Анри Матисс в часовне Розер, и поэтому попытался воплотить её атмосферу в своём проек­те, чтобы люди могли ощутить свет всеми органами чувств.

Обложка — хроматические поверхности, ахроматический свет. Casa Barragan. Луис Барраган. Больше об использовании естественного света в архитектуре читайте в книге «Светопространство».