Засади застосування сталого розвитку в архітектурі навчально-освітніх закладів

Abstract

Дослідження присвячене визначенню методологічних основ і виявленню практичних засад інтеграції засад сталого розвитку в архітектуру сучасних навчально-освітніх закладів. У роботі проаналізовано трансформацію архітектурної практики під впливом екологічних, соціальних, енергетичних та безпекових викликів ХХІ століття, з акцентом на переосмислення ролі навчального середовища в контексті ціннісних змін. Сучасна школа дедалі більше розглядається як простір виховання, соціалізації та сталого мислення, а не лише як місце передачі знань. Питання екологічної відповідальності, архітектурної гнучкості, енергетичної автономності, адаптивності до кліматичних змін, безпеки та інклюзивності дедалі частіше стають ключовими в архітектурному завданні. Паралельно зростає усвідомлення важливості проєктування освітнього простору, який формує нову культуру сталого розвитку та екологічного способу життя серед дітей і молоді. Зростаюча кількість наукових досліджень і публікацій вказує на необхідність системного, міждисциплінарного підходу до створення архітектури шкіл як інтегрованого елементу сталого міського середовища. Такий підхід дозволяє розглядати архітектуру не лише як інструмент просторової організації, а як платформу для формування сталих поведінкових моделей, соціальної відповідальності та технологічної освіченості нових поколінь. Сучасна школа дедалі більше розглядається як простір виховання, соціалізації та сталого мислення, а не лише як місце передачі знань. Питання екологічної відповідальності, архітектурної гнучкості та енергетичної автономності дедалі частіше стають ключовими в архітектурному завданні. Зростаюча кількість досліджень і публікацій підтверджує необхідність системного підходу до планування навчальних середовищ, які здатні адаптуватися до соціальних трансформацій та кліматичних викликів, забезпечуючи при цьому комфорт і безпеку всім учасникам освітнього процесу. У вступі надано загальну характеристику дослідження: обґрунтовано актуальність теми у зв’язку з глобальними тенденціями сталого розвитку та актуальними викликами архітектурної практики. Сформульовано мету, завдання, об’єкт і предмет дослідження; визначено межі, методи дослідження, а також висвітлено наукову новизну й практичну значущість одержаних результатів. У тексті окреслено структурну логіку дослідження, що послідовно переходить від аналізу теоретичних засад до реалізації авторського архітектурного проєкту. Особлива увага приділяється міждисциплінарному характеру дослідження, що охоплює такі сфери, як архітектура, педагогіка, соціологія, урбаністика, екологія, енергоменеджмент та інженерія. Це дозволяє розглядати архітектуру шкіл не ізольовано, а як частину ширшого соціального й просторового контексту, в якому архітектурні рішення безпосередньо впливають на якість освіти, здоров’я дітей, екологічну рівновагу та економічну ефективність. Такий міжгалузевий підхід дає змогу не лише виявити нові моделі освітнього простору, а й розробити універсальні методичні орієнтири для їх впровадження у вітчизняну архітектурну практику. У першому розділі «Аналіз наукового та проектного досвіду» досліджено історичну еволюцію архітектури навчальних закладів у контексті засад сталого розвитку. Простежено основні етапи розвитку архітектурних підходів до формування шкільного простору — від індустріальних моделей ХХ століття до інтегративних стратегій XXI століття. Розкрито вплив модерністських, функціоналістських і постмодерністських концепцій на типологію навчальних закладів, а також поступовий перехід до орієнтації на потреби користувача, гнучкість і екологічну чутливість. Проаналізовано соціальні, економічні та екологічні чинники, що вплинули на формування освітнього середовища у різних країнах, зокрема у Скандинавії, Німеччині, Японії та Канаді. Узагальнено сучасні наукові підходи до сталого проєктування, включаючи енергоефективні стратегії, біокліматичний дизайн, використання вторинних матеріалів, пасивні системи опалення й освітлення, а також організацію гнучких і трансформованих навчальних просторів. Наведено приклади реалізованих проєктів, що ілюструють інтеграцію таких засад, як адаптивність, інклюзивність, енергоефективність, ресурсоощадність і екологічна відповідальність. Особливу увагу приділено прикладам пілотних шкіл у Нідерландах, Німеччині, Фінляндії та Австралії, які стали лабораторіями впровадження інновацій у сфері архітектури освіти. Як слушно зауважує Д. А. Бейнбрідж, «сталу архітектуру не можна зводити лише до енергозбереження — вона має охоплювати стійкість, екологічну безпечність матеріалів і довготривалу цілісність природного середовища». Це положення підтверджується також у публікаціях ЮНЕСКО та Європейської комісії, де школа розглядається як осередок трансформації суспільства в дусі сталого розвитку. Таким чином, перший розділ закладає аналітичну основу для теоретичного узагальнення та практичного проєктування освітніх середовищ нового покоління, які є не лише інфраструктурними об’єктами, а й просторами формування екологічно свідомої, соціально активної і технологічно гнучкої особистості. Другий розділ «Теоретичні аспекти сталого проектування навчальних закладів» розкриває містобудівні передумови, типологічні особливості та закономірності формування архітектурно-просторової структури шкільного простору. Досліджено вплив щільності забудови, розміщення на ділянці, орієнтації за сторонами світу, ландшафтного контексту та зручності транспортного доступу на екологічну та соціальну ефективність навчального середовища. Вивчено відповідність архітектурних рішень чинним українським ДБН, а також вимогам міжнародних систем сертифікації. Окрему увагу приділено аналізу внутрішнього простору як інструменту підтримки освітніх і соціальних процесів. Розглянуто сучасні підходи до організації інтерактивного, відкритого, адаптивного середовища, яке сприяє творчому розвитку, інклюзивності та психологічному комфорту учасників освітнього процесу. Внутрішній простір школи вивчається як багатофункціональна платформа, що здатна змінюватися відповідно до педагогічних моделей, вікових потреб учнів і соціальних викликів. Описано вплив кольорового середовища, акустики, природного освітлення та озеленення інтер’єрів на загальне сприйняття простору. Систематизовано сучасні підходи до формування відкритих навчальних просторів, біофільного дизайну, інклюзивного середовища, з урахуванням специфіки українських реалій та потреб післявоєнного відновлення. Проаналізовано міжнародні дослідження, що підтверджують ефективність біофільного дизайну для підвищення концентрації уваги та зниження рівня стресу серед учнів. Також розглянуто архітектурні засоби забезпечення інклюзії відповідно до рекомендацій Universal Design та українського законодавства щодо безбар’єрності. У третьому розділі «Концепція авторського архітектурного рішення загальноосвітньої школи в місті Черкаси» представлено практичну реалізацію засад сталого розвитку на прикладі авторського проєкту, адаптованого до українського контексту. Проєкт розроблений для лісистої території поблизу Кременчуцького водосховища, що зумовлює врахування природного ландшафту, кліматичних умов і просторової ізоляції від центральної частини міста. Навчальний заклад спроєктовано як відкрите, гнучке й інклюзивне середовище, орієнтоване на змінні освітні потреби та соціальні виклики. Просторова організація школи базується на метафорі гіллястої структури, що дозволяє утворювати автономні мікросередовища: блоки для молодших, середніх і старших класів, що розташовуються на різних терасних рівнях і з'єднуються між собою переходами, внутрішніми двориками та загальнодоступними просторами. Така структура забезпечує не лише логічну організацію потоків і функцій, а й створює комфортне середовище для різних вікових груп. У проєкті реалізовано низку енергоощадних рішень: орієнтація віконних прорізів за сторонами світу, вбудовані елементи сонцезахисту, «зелені» дахи над публічними просторами, сонячні панелі на адміністративному блоці, а також система вентиляції з природною тягою. Обрані будівельні матеріали — дерев’яні панелі, вторинна цегла, глина, керамзитобетон — відповідають екологічним стандартам та критеріям низького вуглецевого сліду. В окремому блоці розміщено укриття, обладнане автономною системою живлення, вентиляцією, освітленням та санвузлами, що відповідає чинним вимогам воєнного часу. Проєкт також враховує інклюзивний підхід: усі приміщення школи обладнано пандусами, ліфтами, тактильними покажчиками, адаптованими санвузлами. Простір враховує потреби дітей з різними формами сприйняття інформації, що відповідає принципам універсального дизайну. Внутрішні навчальні простори можуть трансформуватися залежно від типу заняття (індивідуальна робота, групове навчання, проєктна діяльність), що дозволяє використовувати простір максимально ефективно й адаптивно. У розділі також подано порівняльний аналіз архітектурних рішень у контексті втілення ключових засад сталості, що систематизовано у відповідній таблиці. Наукова новизна полягає у формуванні міждисциплінарного підходу до архітектурного проєктування шкільних закладів як середовища ціннісної трансформації, що поєднує енергетичну ефективність, соціальну інклюзивність та екологічну свідомість. Запропоновано нову просторову модель навчального закладу, яка інтегрує біофільні, енергоощадні та адаптивні рішення на рівні архітектурної композиції, матеріалів і інженерних систем. Особливістю дослідження є комплексний підхід до формування архітектури як цілісного освітнього середовища, що не лише відповідає екологічним стандартам, а й сприяє розвитку ключових компетентностей сталого розвитку в учнів. Вперше розроблено архітектурну концепцію, яка враховує взаємозв’язок між архітектурною морфологією, педагогічними моделями та стратегіями адаптації до кліматичних умов в умовах повоєнної України. Практичне значення дослідження полягає у можливості застосування викладених підходів до створення нових або реконструкції наявних навчальних закладів в Україні, що особливо актуально в умовах відбудови інфраструктури після воєнних руйнувань. Запропоновані в роботі архітектурно-планувальні рішення можуть стати основою для розробки типології шкіл сталого типу, орієнтованих на енергоефективність, інклюзивність, біокліматичну адаптацію та довготривале функціонування в контексті змінних соціальних і кліматичних умов. Результати дослідження можуть бути використані проєктними організаціями, муніципальними архітектурними службами, інституціями освіти, а також у процесі формування державної політики з реконструкції й модернізації освітньої інфраструктури. Практичні рекомендації та візуалізовані приклади рішень здатні забезпечити основу для міжгалузевої співпраці у сфері просторового розвитку та впровадження європейських підходів до якості архітектурного середовища. This research is devoted to identifying the methodological basis and revealing the practical foundations for integrating sustainable development principles into the architecture of contemporary educational institutions. The study analyzes the transformation of architectural practice under the influence of 21st-century ecological, social, energy, and security challenges, with an emphasis on rethinking the role of educational environments within a changing value context. The modern school is increasingly seen as a space for fostering upbringing, socialization, and sustainable thinking, rather than merely a venue for knowledge transmission. Issues of environmental responsibility, architectural flexibility, energy autonomy, climate adaptation, safety, and inclusivity are becoming central to the architectural challenge. In parallel, awareness is growing around the importance of designing learning spaces that promote a culture of sustainable development and an environmentally conscious lifestyle among children and youth. The growing body of research and publications confirms the necessity of a systemic, interdisciplinary approach to creating school architecture as an integrated element of sustainable urban development. This approach enables architects to view the built environment not only as a means of spatial organization but as a platform for shaping sustainable behavior patterns, social responsibility, and technological literacy in new generations. The introduction provides a general overview of the research: it substantiates the relevance of the topic in relation to global trends in sustainable development and pressing architectural challenges. It outlines the aim, objectives, object, and subject of the study; defines the research boundaries and methods; and highlights the scientific novelty and practical significance of the findings. The structure of the study is described, showing a logical progression from theoretical analysis to the implementation of the author's architectural project. Special attention is given to the interdisciplinary nature of the study, which encompasses architecture, pedagogy, sociology, ecology, urban planning, energy management, and engineering. This allows school architecture to be considered as part of a broader social and spatial context, in which architectural solutions directly impact educational quality, children's health, ecological balance, and economic efficiency. Such a cross-sectoral approach enables the identification of new models for learning environments and the development of universal guidelines for implementation in Ukrainian architectural practice. Chapter One, "Analysis of Scientific and Design Experience," explores the historical evolution of school architecture in the context of sustainable development. It traces key milestones in the development of architectural strategies for school environments—from industrial models of the 20th century to integrative strategies of the 21st. The influence of modernist, functionalist, and postmodernist concepts on the typology of schools is revealed, as well as the gradual shift toward user-centered design, flexibility, and environmental sensitivity. Social, economic, and ecological factors influencing the formation of educational environments across various countries are analyzed, particularly in Scandinavia, Germany, Japan, and Canada. Contemporary scientific approaches to sustainable design are systematized, including energy-efficient strategies, bioclimatic design, reuse of materials, passive heating and lighting systems, and the organization of flexible and transformable learning spaces. Examples of implemented projects illustrating the integration of principles such as adaptability, inclusivity, energy efficiency, resource saving, and environmental responsibility are presented. Particular attention is given to pilot schools in the Netherlands, Germany, Finland, and Australia that serve as laboratories for architectural innovation in education. As D. A. Bainbridge aptly states, "sustainable architecture must go beyond energy conservation to embrace resilience, material health, and long-term ecological integrity" [2]. This concept is further reinforced by UNESCO and European Commission publications that recognize schools as hubs for societal transformation in the spirit of sustainable development [3]. Thus, Chapter One provides the analytical foundation for the theoretical generalization and practical design of next-generation educational environments, which are not merely infrastructure but spaces for fostering ecological awareness, social engagement, and technological adaptability. Chapter Two, "Theoretical Aspects of Sustainable School Design," highlights the urban planning prerequisites, typological features, and patterns of spatial structure formation in schools. It explores how building density, site placement, orientation, landscape context, and transportation access influence the ecological and social performance of the school environment. The compliance of architectural decisions with Ukrainian building codes (DBN) and international certification systems is reviewed. Special attention is devoted to analyzing interior space as a tool for supporting educational and social processes. Modern approaches to organizing interactive, open, and adaptive environments that foster creativity, inclusivity, and psychological comfort for participants in the educational process are discussed. Interior school spaces are examined as multifunctional platforms that evolve in accordance with pedagogical models, age-specific needs, and social challenges. The influence of color schemes, acoustics, natural lighting, and interior greenery on spatial perception is described. Current approaches to forming open learning spaces, biophilic design, and inclusive environments are systematized with consideration of Ukrainian realities and postwar recovery needs. International studies demonstrating the positive effects of biophilic design on student focus and stress reduction are reviewed. Architectural tools for ensuring inclusivity are explored in line with Universal Design principles and Ukrainian accessibility legislation. Chapter Three, "Author's Architectural Concept for a General Secondary School in Cherkasy," presents the practical implementation of sustainable development principles in the form of an architectural project adapted to the Ukrainian context. The design was developed for a forested area near the Kremenchuk Reservoir, taking into account the natural landscape, climate conditions, and the site's spatial distance from the city center. The school is designed as an open, flexible, and inclusive environment that responds to evolving educational and social needs. The spatial layout is based on the metaphor of a branching structure that creates autonomous micro-environments: separate blocks for elementary, middle, and senior students are arranged on terraced levels and connected via transitions, courtyards, and shared spaces. This structure ensures efficient circulation and functional zoning while creating a comfortable environment for different age groups. A series of energy-saving solutions were implemented: strategic window orientation, built-in sun protection, green roofs over public spaces, solar panels on administrative blocks, and a natural ventilation system. The chosen building materials—wooden panels, recycled brick, clay, and lightweight concrete—comply with environmental standards and minimize carbon footprint. A separate shelter block is equipped with autonomous power supply, ventilation, lighting, and sanitary facilities, meeting wartime safety requirements. The project adopts an inclusive approach: all areas are equipped with ramps, elevators, tactile indicators, and accessible sanitary facilities. The design accommodates children with various sensory needs in accordance with Universal Design standards. Interior spaces are transformable to suit individual, group, or project-based learning formats, enhancing efficiency and adaptability. The chapter also presents a comparative analysis of architectural solutions aligned with key sustainability criteria, summarized in a dedicated table (LEED). Scientific novelty lies in the formation of an interdisciplinary approach to the architectural design of schools as environments of value transformation, combining energy efficiency, social inclusivity, and ecological awareness. A new spatial model of the educational institution is proposed, integrating biophilic, energy-saving, and adaptive solutions at the levels of composition, materials, and engineering systems. A comprehensive methodology is developed for designing educational architecture that not only meets ecological standards but also fosters key competencies in sustainable development. For the first time, an architectural concept has been created that reflects the relationship between architectural morphology, pedagogical models, and climate adaptation strategies within the postwar context of Ukraine. The practical significance of the study lies in the applicability of its approaches to the creation and reconstruction of educational facilities in Ukraine, particularly within the framework of postwar infrastructure recovery. The architectural and planning solutions presented could form the basis for a typology of sustainable schools, oriented toward energy efficiency, inclusivity, bioclimatic adaptation, and long-term functionality. The research outcomes may be utilized by design organizations, municipal architectural services, educational institutions, and in the formation of national policies for the reconstruction and modernization of educational infrastructure. Practical recommendations and visualized examples offer a foundation for interdisciplinary collaboration in spatial development and the adoption of European approaches to architectural quality in education.