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生态环保楼宇

投稿时间:2014-08-13 09:17 投稿人:陈林 【字号: 访问量:

非洲草原上高高耸立的白蚁巢穴,一直是科学家喜欢研究的对象。白蚁是自然界出色的建筑师。它们在巢穴内建设复杂的采暖和通风系统,利用阳光和自然风使蚁穴内空气新鲜,并保持在30度左右,而蚁穴外的温度白天高达40度,夜晚则降至0度以下。

 

非洲白蚁巢穴的模拟图,模拟白蚁和人类相同尺度下,白蚁巢穴几乎相当于一座高山了。只有达到一定规模的白蚁巢穴才有自动调节温湿度的功能。

蚁穴调节温度示意图,用科学的角度来说调节温湿度其实是能量释放的过程。白蚁利用真菌来做食物,真菌会释放二氧化碳,白蚁的活动也能产生二氧化碳。那么,在白蚁巢穴内部压强足够大的情况下,大型的白蚁巢穴会释放能量(热能为主),巢穴的作用就是产生高压后释放能量,并且向外部缓慢释放能量。巢穴的另一方面的作用就是消耗能量,尤其是外部的高温,遇到穴壁会消耗掉绝大部分的能量。而且根据通风的原理,热空气不能向下传播,所以热空气被阻挡在了外面。巢穴内的热空气顺着通风管道向上传播出巢穴。说的通俗点,这类似自动调节的取暖器。

尼克皮尔斯模仿白蚁巢穴原理设计的通风系统,个人感觉已经很接近白蚁巢穴的能量释放原理了。

这是类似的室内效果图(还能更大些),其实六边柱通风口从数学的角度来说是最稳定的结构,也是最美观的,还能充分利用自然光。如果还能利用现在的玻璃纤维技术把自然光引入楼内,那就更完美了。如果再安装小型发电机,还能把风能转换为电能,供楼内使用。

工业大国之路会历经哪几个阶段?西门子的CEO凯飒看来,主要有四个:1)发展能源,任何国家的经济基础首先都是能源;2)基础设施的建设,包括交通、道路和车辆;3)工业化,从较低级的工业生产过渡到高端工业生产,自动化发挥重要作用;4)更好的医疗卫生服务及可持续能源的发展。这是自然演进的结果。

以下是一些新型环保楼宇的成功范例,如台北101大厦。

建筑师米克皮尔斯(Mick Pearce),十分赞赏白蚁巢穴自动调节温度的功能。他曾爬进蚁穴内部,实地观察里面的通风管道。他将他的研究结果应用在了建筑物的设计中。请看他的作品。

The Eastgate Centre is a shopping centre and office block in central Harare, Zimbabwe. The building was designed to be ventilated and cooled entirely by natural means — it was biomimetically modeled on local termite mounds. It was probably the first building in the world to use natural cooling to this level of sophistication.

津巴布韦首都哈拉雷的东门中心The Eastgate Centre。是一个购物中心和办公区。该建筑的设计完全由自然因素来通风降温——它是对当地白蚁巢穴的仿生设计。也许它是世界上第一座自然降温能达到如此水平的建筑。1991-1996

东门中心The Eastgate Centre

墨尔本的市议会大楼 Council House Two, or CH2

他为墨尔本设计的市议会大楼 Council House Two, or CH2 消耗的能量只有普通建筑的15%,消耗的水只有30%。(2002-2006)

墨尔本的市议会大楼 Council House Two, or CH2窗户开启时

墨尔本的市议会大楼 Council House Two, or CH2南面

墨尔本的市议会大楼 Council House Two, or CH2冷却塔

墨尔本的市议会大楼 Council House Two, or CH2顶上的通风管道

墨尔本的市议会大楼 Council House Two, or CH2办公区

他说:“就像我们血管里的血液流动一样,在蚁穴里的空气也是由外界的气温和压力控制的。蚁穴就像我们的身体系统一样。它自己可以智能地调节温度,这是一种优秀的建筑模式。这是我们身体新陈代谢的一种延展,这就是说,只要你愿意,你可以建筑一座耗能更少的大楼。”

"Rather like blood circulating in our veins, inside the termites nest it is air that is moved by external temperature and pressures. The termites nest is a system like our bodies. It's self regulating temperature-wise and that, in a way, is an excellent model for a building. It's an extension to our metabolism, if you like, and this means you can build a building and use far less energy."

Name: Mick Pearce  姓名 米克皮尔斯

Date of birth: 02.06. 38  出生年月1938年6月2日

Place of birth: Harare Zimbabwe   出生地点 津巴布韦 哈拉雷

现代生态建筑一方面要考虑室内人员活动的碳足迹消耗问题,比如办公,食堂用餐,会议,休息,健身等,另一方面也要考虑室外环境的影响,比如建在西伯利亚极寒之地和建在几内亚赤道热带圈就是两个概念。如何充分高效地利用室内外能源并加以自动化调节显得尤为重要。

在此特别感谢西门子(中国武汉楼宇科技)公司工程师 高伟。