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建筑事务

绿色的另一种含义

来自两位作者的见解,他们已经转向数百年的建筑技术和仿生学原则,为弹性设计提供信息

Steve Mouzon的智能住宅概念,为墨西哥湾沿岸开发,包括充足的户外生活区,食品生产,水收集,替代能源,用于冷却的风塔和耐用的建筑材料。由Steve Mouzon绘制并经允许在此使用。

虽然绿色建筑通常侧重于通过机械加热、冷却和通风系统来提高家庭的能源效率,但另一个趋势是探索非机械的舒适方式。这种低技术含量的方法有时被称为仿生学,它依赖于家庭设计师和建筑商为适应当地气候而使用的一些传统方法,并结合其他受自然启发的方法。

Steve Mouzon出版原始绿色:揭开真正可持续发展的奥秘10年前。如果他今天出版这本书,书名可能会是《解开韧性之谜》。”“最初(在恒温器时代之前),人们别无选择,只能建造绿色建筑。否则,人们就活不长了。”在这种情况下,“绿色”指的是使用适合该地区的建筑材料和方法,以减少对机械生命支持(HVAC)的依赖,甚至是连接到公用电网。

穆松所著的一本不那么有名但同样有价值的书是活的传统:巴哈马群岛的建筑在研究这本书的过程中,穆松学到了宝贵的一课。他意识到,如果问“他们为什么要这样做?”是深度学习的关键。多里安飓风摧毁了这个岛屿,“把经济吸进了大海”,正如穆松所说,他的书——记录了巴哈马四个世纪的建筑传统——帮助岛屿承包商重新发现了几个世纪前建筑商所知道的东西。

小型住宅开发与共享庭院
伯利兹红木湾的房屋,山墙屋顶由“建筑进化”设计,以抵御飓风。图片由Steve Mouzon提供。

从穆松的书中,现代巴哈马建筑商了解到,岛屋顶配置成髋形可以抵抗强风,因为正如穆松所写的那样:“在四面几何结构中,每个屋顶板都相互支撑,加强了结构,超出了传统山墙屋顶的阻力。”山墙常在飓风中倒塌。穆松解释说,巴哈马传统房屋的屋顶坡度在8:12到9:12之间,飓风研究人员已经确定这是“一个最佳点,这样的坡度既不会高到推翻结构,也不会低到抬升压力吹掉屋顶。”几个世纪前的造岛者是如何设计这些策略的呢?穆松回答说:“这是来之不易的智慧,”他补充说:“当某些类型的房屋经受住了风暴的考验,而另一些则没有,人们会说,‘让我们在幸存下来的房屋的基础上建造房屋吧。’”

穆松发现奇怪的是,当飓风艾琳的风眼穿过时巴哈马的纵帆船湾在美国,除了一些室外吊扇受损外,建筑物没有受到任何损坏。风速超过每小时125英里,镇上的建筑表现良好,尽管没有一座达到美国飓风建筑标准。他们没有遵循现代建筑规范,而是遵循传统做法。穆松写道:“在斯库纳湾,没有一个家庭失去了一块玻璃。”“窗户没有得到迈阿密戴德的批准。这些窗户是渔民建造的。但是房主们做了他们一直在做的事情。他们关上了百叶窗。这不仅挽救了玻璃,还避免了狂风暴雨淹没房屋时所造成的所有损害。我们将百叶窗作为一种装饰元素,很少考虑其实际的保护作用。”

穆松住在阿拉巴马州的塔斯卡卢萨,他记录了传统建筑商用来应对炎热和潮湿的建筑方法。穆松解释说:“如果你在温和的气候下观察窗户,比如上东海岸,你会看到科德角风格的房子,窗户有三英尺高,但在南部,窗户可能有九英尺高。”晚上,你把上窗扇放下,然后把下窗扇抬高,自然对流把凉爽的晚风吹进房子。”

穆松承认,今天要创造一个更有弹性的世界,需要人们学会忍受更大范围的条件。他写道:“在传统社会,比如巴哈马群岛,你会发现生活发生在户外。人们建造了吸引人的庭院,通过在户外度过时间,他们的身体适应了环境。当气温接近90华氏度时,人们会用手持风扇来降温。当气温降到华氏60度时,他们就会穿得暖和一点。今天,我们为了两度的温控器而争吵不休。在2度的舒适范围内,唯一的选择是整天运行空调设备,因为大自然从来不会停留在如此狭窄的范围内。”

有弹性的通风

穆松建造了一座超级隔热的房子,它有两翼,两翼之间有一座高塔。他重新创造了一种古老的冷却技术,称为“风塔”。风塔的工作原理就像一个反向的烟囱,把凉爽的傍晚空气从[斜槽]拉下来。“我们会在晚上打开塔顶的窗户,然后打开较低楼层的窗户. . . .这是当地的创造力,它找出了在该地区可行的方法。”在许多炎热的气候中,风塔是一个标准的特征。在一些老建筑中,尤其是仓库和工业设施,这些塔在结构顶部有百叶窗入口,如下图所示。如今,你会发现烟囱已经关闭,不再发挥作用,但打开它们,它们可以减少空调的需求。如今,这些低技术含量的策略正在被重新发现和改进。

冷却塔图
一个带有风塔的建筑的横截面说明了这个概念是如何工作的。晚上,凉爽的晚风从烟囱冲下来,通过堆叠的窗户产生的对流吹进建筑物。白天,低层开盘仍然关闭。插图来自精心制作基于形式的代码:弹性设计,政策和法规,并得到作者的许可。

我问穆松,像我这样的建设者是如何学会这些策略的。他让我在城里的老城区拍很多照片并研究它们。他说,观察许多房屋就会发现模式——重复的元素。当你发现一种模式时,问问你自己(以及该地区的任何老年人):他们为什么这样做?通过这种方式,你开始梳理出建筑中体现的智慧。他还推荐阅读地球母亲新闻福克斯火系列(Foxfire Series)是对阿巴拉契亚人的14卷采访,他将其描述为“当地校准发明的丰富故事”。

弹性除湿

在最近的一篇文章中国家地理本书作者、生物学家、创新顾问Janine Benyus说仿生学:自然启发的创新作者列举了受大自然启发的五种空调技术。其中一项创新解决了对流策略无法解决的问题,即除湿。科学家们模仿褐狗蜱的水化方法——利用含盐的分泌物从大气湿度中吸取水分——开发了一种被动式液体除湿机,旨在从建筑物内的空气中吸取和捕获水分。它的工作原理有点像你在电子产品包装中发现的干燥剂盐袋,以保持设备在运输和储存期间的干燥。

更好的吊扇

电风扇提供了一种低成本的舒适方式。研究人员希望通过仿生学来改进五刃系统。一家加拿大创业公司把它通过根据“座头鲸鳍状肢的凹凸不平的设计”来创造刀片,获得了其专有的结节技术。该技术的开发人员声称,即使在低速运行时,风扇也能提供更强的功率,并且运行安静。位于爱德华王子岛的加拿大风能研究所的测试表明,结节叶片的年发电量比普通叶片多20%。

带脊状叶片的风扇
WhalePower与Tubercle Technology合作的工业风扇。该公司还生产风力涡轮机叶片,证明了每年能源产量的巨大提升。该公司表示,住宅应用程序将很快上市。图片由制造商提供。

罗马帝国科学这家流体动力学研究和设计公司正在推销基于该公司所称的“自然的流线型原则”的空气除尘器。该方法利用流体动力学模拟自然的流动效率,将其设计成流线型几何。PAX声称,他们的几何形状提高了包括风扇在内的各种技术的性能、输出和能源使用。

为弹性编码

要成为主流,通过了解自然的策略实现弹性的运动需要监管部门的支持。建筑规范和分区法必须鼓励这种做法。例如,科尔库特·奥纳兰(Korkut Onaran)博士是pelo - ona Architects and Urbanists的负责人和所有者,也是科罗拉多大学的助理教授,他住在一座大约一个世纪前建造的砖房里。这座房子没有隔热材料,只有承重的砖石墙,起到散热的作用。他说:“在我们科罗拉多州阳光明媚的冬天,墙壁白天吸收热量,晚上将其辐射到房子里。

因此,即使没有保温材料,我们的水电费仍然非常低,”Onaran解释道。然而,他补充说,“建筑法规不允许你今天建造这座房子。为什么不呢?”

在他的新书中,制作基于形式的代码:弹性设计、政策和监管在美国,奥纳兰超越了建筑技术,倡导为他们的环境设计建筑类型。“我们谈论绿色建筑,指的是能源效率,但总有一天,能源可能不那么可靠了。通过回归过去的建筑原型,我们可以创造不依赖机械加热和冷却的舒适区域。弹性不仅意味着能在风暴中生存,还意味着能在电力短缺中生存。问问自己,当电网长时间断电时,你是否能舒适地住在家里。如果你的建筑环境有舒适区,从而支持生命,你是幸运的。为了在全国范围内实现这种水平的恢复力,我们必须从过去重新吸取教训,”Onaran说。

尽管大多数气候温和的家庭即使在停电期间也能提供足够的庇护,但那些在极端环境下的家庭却做不到这一点。“在过去,人们没有独立住宅的奢侈,”奥纳兰解释道。“例如,在极端的沙漠环境中,你要尽量减少外部建筑的暴露,所以建筑物相互接触。看看沙漠中的任何传统定居点。建筑尽量减少外部暴露。在恶劣的环境中,如果没有以能源为燃料的机械加热空调,我们今天看到的大多数建筑物在几个小时内就会变得无法居住。”

城市设计平面
一个为炎热干旱环境而设计的城市的例子。叙利亚大马士革的这一部分,说明了低围护结构暴露的原则,建筑共享外墙。注意小庭院和狭窄的走廊。插图来自精心制作基于表单的代码,并得到了作者的许可。

奥纳兰知道气候变化意味着地球变暖,他提倡分区和规划,在他的书中花了整整一章来讨论干热和湿热气候下的城市规划。“如果你在炎热干旱的气候中建造,你可以最大限度地遮阳,并捕捉晚上的凉爽空气。在湿热的环境中,必须尽可能增加空气流动。有很多方法可以设计出这样的住宅和社区,”他坚持说。在传统社区中就有这样的例子,比如新墨西哥州沙漠中的普韦布洛定居点,或者新奥尔良的通风房屋,旨在促进微风。

除了单个的房子,Onaran强调需要筑巢的生命维持系统,当更大的网络变得不可靠时,这些系统将满足所有生命的最基本需求。在家庭规模上,这很难实现,但在村庄规模的社区内是可能实现的。奥纳兰即将出版的新书,艰难未来的城市化:对气候危机的实际应对,与规划师Andrés Duany和土木工程师Paul Crabtree合作撰写。

奥纳兰说,必需品的生产——包括食物、水和能源——必须以不同的规模相互依存,在更大的国际网络崩溃时提供生存能力。作为嵌套的一个例子,Onaran说太阳能阵列应该包括一些与智能电网断开连接的电池板,只提供在停电期间为基本家庭系统提供的电池。在社区层面,一个社区可以通过社区太阳能电池板和风力发电场发展小规模能源生产,以及小规模粮食农业。想想二战的胜利花园。奥纳兰认为,这些元素必须成为新社区分区要求的一部分。虽然规划者不太可能要求这样做,但就目前而言,停电和供应链故障的影响可能会迫使监管机构编码恢复能力,以应对网络故障以及强风、地震和洪水。

根据奥纳兰的说法,通过激励能够独立运行的地方生产规模,社会将实现整体弹性的定义,这是指社区在各种破坏中架起桥梁并迅速恢复的能力。既有天然的,也有人造的。

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Fernando Pagés Ruiz是一名建筑商和icc认证的住宅建筑检查员,积极参与代码开发。照片来自制造商,除非特别注明。

16条评论

  1. 泰勒Keniston||# 1

    一些有趣的概念,尤其是关于系统弹性的概念。
    虽然以科罗拉多州一座未隔热的砖房为例,我们可能想要建造什么,但这引发了一些对动机的严重怀疑。有没有科隆人能感觉到这只是蝙蝠的疯狂?我觉得是,但我不住那里。

    1. FrontRange||#2

      我住在科罗拉多州,觉得这种说法非常可疑。虽然朝南的墙壁可以在白天获得大量的太阳能,但其他所有的墙壁都将失去热量。当然,整个晚上所有的外部都会损失大量的热量。

  2. 专家成员
    马尔科姆·泰勒||# 3

    我认为值得区分的是,哪些建筑设计是对气候的某种反应,哪些是由于当时的限制而选择的。小木屋就是后者的一个很好的例子。它们是在森林地区定居的产物,在那里,必要的土地清理意味着木材效率低下并不重要,而建筑者的工具有限,也无法进入锯木厂。并不是每一种建筑形式都是知识积累的结果,许多都受到了文化的严重影响。

    我对莫森关于风塔的例子很好奇。他们真的能够在温暖的房子里逆转堆叠效应,并通过较低的楼层排气吗?我使用了类似的设置——在屋顶灯笼上设置一个敞开的窗户,在夏天的晚上充当排气口,同时将较冷的空气引入下面的一楼。

    1. 杰森。||# 4

      “一扇开着的窗户安装在屋顶灯笼上,在夏天的晚上充当排气口,同时将较冷的空气引入下面的一楼。”

      ^。比文章中描述的“从降落伞中吸入凉爽的傍晚空气”更准确。

    2. Bas大梁||# 5

      也许
      降落伞没有那么多的热空气,因为没有窗户等。所以,房子的堆叠效应可能会赢,一旦这个循环被启动,它就会继续。

    3. 泰勒Keniston||# 6

      好点。

      关于风塔:谷歌搜索让我找到了“捕风器”这个词。维基页面上有关于它的很好的信息。它似乎是为了在高处“抓住”风,有些人似乎甚至有点利用伯努利原理。一些也似乎把排气出口在一个类似的水平进气,从而不战斗堆栈效应那么多。看起来它起源于沙漠气候,我认为它擅长带来凉爽的晚风。

      我同意从过去汲取的教训是多方面的。一方面,技术和基础设施的缺乏(从锯木厂到电网)意味着用来生存的技术更加原始、自力更生,而不是基于现代暖通空调(显然)。我认为在材料和能源投入方面的权衡会被认为是非常不同的。此外,莫森也没有忘记舒适容忍。

      我想知道最大的教训可能是围绕着弹性和延伸的自给自足。嵌套系统的概念很有趣。

      我不时地停下来思考,全电动负载以及他们对人类已知的最大机器(电网)的依赖,我们将走向何方。这很酷,一方面可能真的很有效,但我们是否有所需的弹性?也许这种弹性最好是建在电网本身,而不是通过旧的设计建在每个房子里,但你永远不会知道。

      建筑结构利用自然的起伏,为我们提供舒适,而不依赖于大量的“主动”设备,需要大量的专家来理解、建造和维护,这当然是浪漫的。

    4. 尼克Defabrizio||# 8

      我从来没有完全理解为什么要用原木而不是锯木板,即使那样建造需要更多的木材。然后有一天,我在卢旺达看锯木工用手纵向锯桉树原木....看着他们,我完全意识到从一个日志....做一个板需要多少工作即使两个强壮的家伙拿着双柄大锯子!

      至于塔效应,我父亲在新泽西海岸的房子有一个又高又薄的楼梯塔,顶部有一扇门通往屋顶平台。当我们打开那扇门和底层的窗户时,就会产生这种效果

      1. 专家成员
        马尔科姆·泰勒||# 9

        尼克,

        在我的房子后面,有几棵直径约六英尺的树桩,你仍然可以看到它们是用两人锯倒的。我曾是一名伐木工,拥有所有可用的现代设备,我对早期建筑者不得不投入的巨大体力劳动感到敬畏。

        1. 尼克Defabrizio||# 10

          是的。太神奇了
          我想做一个电视节目,让顶级职业运动员与来自发展中国家的普通人(或仍然以传统方式从事艰苦体力劳动的美国人)进行耐力测试,看看职业运动员是否能在一整天的时间里完成这些传统任务。人们步行数小时,然后下地干活;锯木工整天锯木头;老年妇女提着5加仑的水壶10英里;人们每天用手搅拌混凝土10个小时,等等。每天人们的坚韧和决心是惊人的,但却不幸地没有得到现代社会的赞赏。

          1. 专家成员
            马尔科姆·泰勒||# 11

            尼克,

            我在蒙特利尔的一座砖砌大联排别墅里长大,那里有漂亮的磨坊制品、橱柜和饰面。我们家之所以买得起那样的房子,在很大程度上是因为辛辛苦苦盖房子的工人没有得到应有的回报,而且他们住在城市的贫民区。

            从那以后发生了很多变化,现在技术工人的工作得到了更好的回报,但我不知道有多少建筑工人不是以牺牲自己的身体为代价的。坐在木材厂的停车场,看着他们早上试着从卡车里出来。他们为自己的成就付出了代价。

          2. 查理•沙利文||# 12

            在一项名为“伐木人”的运动中,大学团队之间有比赛,包括由两人操作的双人锯,或者更有挑战性的项目,只有一个人,以及各种斧头工作项目,滚原木等。根据这篇文章,目前有36个美国团队:https://en.wikipedia.org/wiki/Woodsman

          3. 尼克Defabrizio||# 13

            我正在回复上面的malcolm和Charlie,因为回复按钮没有出现在他们的回复下面....

            是的,你的观点很好地接受了努力工作并为此付出.....重体力劳动是艰苦的。在我上法学院之前,我白天在建筑工地工作,晚上在装货码头做卡车司机。报酬非常丰厚(每小时14美元。但我很快就发现,大多数男人在50岁的时候,身体已经很健壮了。所以我换了职业,做了一份办公室工作。但我在周末继续努力工作。记住世界上还有多少人靠辛勤工作和汗水生活总是好的。

            查理,我看过这些伐木比赛,太棒了。有趣的是在一段时间内的强度。

        2. 特雷弗朗伯||# 14

          *砍伐

          1. 丹·科尔伯特||# 15

            没错,马尔科姆,几个世纪以来,建筑工人一直在补贴富人的住房。

  3. 尼克Defabrizio||# 7

    我对艾琳飓风记忆犹新。当我们翻修我父亲在新泽西海岸的老房子时,我们可以选择提供胶合板窗罩,而不是非常昂贵的飓风窗户。所以当艾琳沿着海岸来的时候,我花了一天半的时间把他三层楼的窗户都用木板封上!艾琳的风眼就在那里登陆,但当时风速仅为每小时70英里,没有造成任何破坏。所以当几年后桑迪来了,我懒得把胶合板....但是老房子保存了下来。

    我的非营利组织在中非偏远的村庄建造学校和诊所,所以我有时会去那里。我可以肯定,在这些传统文化的人是惊人的适应力和创造力和理解他们的环境非常好....最重要的是,他们不浪费材料!有一天,当我看到锯木工把硬木锯成合适的长度来做木材时,我明白了为什么。每块木材都需要大量的汗水和生产技术,每块木材都有自己的方式,都是一件手工作品

  4. 詹姆斯一个人||# 16

    从我二十年的从业经验来看。美国人对建筑工作失去兴趣并不奇怪。当几张拉链胶合板的成本等于一个工人一天的工资时,很明显,工资已经落后太久了。因此我们的南部边界问题。

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