可持续建筑成为作品集大热话题，未来太空建筑畅想

力总把头

建筑作为城市的主体，是主要的能源消耗大户，据了解：全球大都市建筑能耗平均约占社会总能耗的三分之一。

为了应对能源危机、减小对生态环境的破坏，可持续发展已成为全球主要经济体的一致共识。

可持续建筑(sustainable building)是由查尔斯·凯博特博士于1993年提出的，旨在说明在达到可持续发展的进程中建筑业的责任，指以可持续发展观规划的建筑，内容包括从建筑材料、建筑物、城市区域规模大小等，到与这些有关的功能性、经济性、社会文化和生态因素。

随着世界各国对可持续发展的重视程度越来越高，各国颁布的能源法规也一年比一年更加严格，掌握可持续建筑的关键指标是非常必要的。

能源使用强度EUI (kBtu/ft2/yr)

建筑物的能源使用强度是指建筑物投入使用后运行和维护所需的能源。能源综合型建筑可降低运行和维护成本，改善室内空气质量、热舒适性和采光。



建筑的装配方式、玻璃的比例、使用的主动或被动节能策略以及空调的负荷，这些都是在进行建筑能耗模拟时，必须了解的对EUI的影响。

EUI指标是建筑面积和年能耗的比例，单位为能耗每年每平方英尺 (kBtu/ft2/yr)。



通过计算建筑物的 EUI，可以更好地预测项目的年度公共运营成本。EUI大致可分为加热、冷却、照明、设备、风扇、泵和热水。

采光与年日照曝光量sDA and ASE

研究表明，充足的阳光有利于居民的健康、幸福和生产力。

主空间日照 Spatial Daylight Autonomy(sDA)是指计算有充足日照的空间百分比，并定义判断建筑日照强度所需的所有参数。



sDA计算水平工作面（离地板30英寸）上的面积百分比，该工作面在至少一半的年工作时间（上午8点至下午6点）内接收超过300（lux）的辐射。



形状在确保光线方面起着关键作用，包括选择窗户、墙壁、地板、天花板和工作表面的材料和饰面。



年日照曝光量 Annual Solar Exposure（ASE）是指接受过多直射日照的空间比例，即每年有超过250个工作小时接受1000勒克斯（lux）或更多的阳光。

这种直射的阳光会导致眩光和不适，甚至可以增加冷负荷。



遮阳结构可以有效减少眩光穿透，且不会减少有益的日光。 方式包括遮阳顶、格栅、光反射板以及因地制宜等。



用水强度WUI

用水强度WUI， Water Use Intensity或（GAL/ft²/yr）用于计算建筑物在其使用寿命内的用水量。高效的水系统至关重要，建筑物消耗了世界上相当一部分淡水。

收集屋顶雨水、处理废水，回收再利用使用过的水都是减少室内用水量的方法。



允许更多雨水渗入的场地策略可以收集更多经处理或未经处理的水。



隐含碳排放和运营碳排放(tonne/CO2e/yr)

隐含碳排放(kgco2e)是指建筑材料在提取、制造、运输、装配、更换和拆解过程中产生的温室气体(GHGs)及其生命周期结束时的碳含量。

在设计的早期阶段进行评估，建筑的隐含碳可以减少80%。
​



运行碳排放(kgco2e)是指建筑物在运行或使用过程中每年产生的温室气体(GHGs)。

包括产品或结构的使用、管理和维护，以及运营建筑系统所消耗的能源。

使用高效的建筑系统和适当的管理可以直接影响建筑物的能耗并减少其碳足迹。

观景质量 (%)

观景质量（Quality Views）是一套用于评估建筑设计的标准，旨在为居民提供实质性和有益的景观标准。



高质量的观景体验设计包括建筑朝向、场地设计、外立面和室内布局的考虑。在日常生活中可以与室外景观进行视觉上的互动，获得更高的满意度、关注度和生产力。
​



前几年，一部大热的电影《流浪地球》让我们看到了，人类因太阳即将毁灭而不得不开启了“流浪地球”计划，试图带着地球一起逃离太阳系，寻找人类新的家园。

21世纪，太空建筑从在外太空模拟地球自然状态的小型空间进入到了探索地外行星环境的新阶段，因此如何建设可持续的太空环境迎来了新的挑战。

首先是空气，人类的生存需要空气。因此在太空建筑中，要均匀分布能够自动调节的智能自动化生命保障系统。

其次是水源，例如火星表面并没有液态水，当地的气候条件决定了水在火星上只能以气体或冰的形式存在，并且也只有少量的蒸汽存在于稀薄的大气中。

再者是需要开发更多建筑材料和能源的可能性，目前，我们已经可以利用太阳能布置光伏器件，为部分太空建筑全天候发电。随着核聚变技术的突破与发展，未来我们也可以采用核聚变进行发电，为更先进的太空设备提供能源。

最后要维持一个可持续的太空环境，必然要考虑如何减少、避免、循环利用太空垃圾的问题。

这里给大家分享三套关于可持续外太空建筑的案例。

火星垂直森林

2017年，SpaceX创始人兼首席设计师埃隆·马斯克（Elon Musk）宣布了迄今为止最有雄心的地外行星与卫星殖民化计划，其中包括在2022年之前建成一个月球基地和一个永久的火星殖民地。





2017年10月，在上海城市空间艺术季展览中，博埃里建筑设计事务所（Stefano Boeri Architetti）和同济大学未来城市实验室关于2117年进行了想象和假设。



他们猜想：如果人们无法扭转地球气候变暖，那么大都市将会被水淹没。应对当下的太空探索趋势，设计师们模拟了一个火星上的“垂直森林”，百年后的新上海将诞生于播种在火星表面的一颗生态系统种子中，这颗种子可以在太阳系空间站之间穿梭，内部会产生大气层和利于植物、人类生命生存的气候。





展览用放大的高科技装置作品来展示，参观者们可以使用现场装备或者下载应用软件，感受星际绿色城市景象。

月球村设计

2019年SOM建筑事务所公布了他们对“月球村”的愿景，即在月球表面建设第一个永久性的人类居住区。SOM与欧洲航天局（ESA）和麻省理工学院（MIT）合作规划了该虚拟设计项目。



月球村的设计围绕自给自足和自我修复的原则，由恒定日照时间决定，总体规划设想在月球南极附近的沙克尔顿陨石坑的边缘。水储存在南极洼地中，用以生产可呼吸的空气和火箭推进剂。此外，每个模块的风化层都将连接起来，以实现人们跨结界的移动。
​



冯·布劳恩空间站

冯·布劳恩为未来的太空游客设计了一个旋转的空间站，站中包括卧室、酒店设施和科学家研究区域，酒吧和餐厅则可以通过人工引力和天然材料下降到地面。这座太空建筑将可持续性发挥到新的高度。



在太空中，每一盎司的水都会被净化和再利用。洁厕水循环使用，反复冲洗，或用作压舱系统来平衡船舶或为火箭提供燃料。冯·布劳恩设计的家具也将使用3D打印机在空间站轨道上制造，打印材料可以融化成细丝反复使用。





为了营造可持续程度更高的太空建筑环境，冯·布劳恩太空站为人类的未来发展作出了相当大的贡献。预计空间站将于2021年开始建设，2025年投入使用。