Архитекторы проектируют здания.
Инженеры строят мосты.
Инженеры-строители удерживают все это от скручивания, смятия и растрескивания.
Это непростое дело. Как гласит одна широко распространенная цитата: «Структурная инженерия - это искусство формования материалов, которые мы не совсем понимаем, в формы, которые мы не можем точно проанализировать, чтобы противостоять силам, которые мы не можем реально оценить, таким образом, чтобы публика не подозревала об этом. степени нашего невежества».
Такое ноу-хау имеет жизненно важное значение для освоения новых материалов зеленого строительства и методов расширения границ, независимо от того, используются ли они в высотных зданиях, домах или конструкциях, построенных для обуздания ветра, сдерживания волн или орбиты высоко над головой и следить за климатом.
Будь то традиционные или нестандартные, зеленые конструкции восхищают нас, подчеркивая конкретные цели, такие как отсутствие выбросов, и достигая их с помощью потенциально красивых, захватывающих форм. Как показывают варианты в этом списке, «зеленое» проектирование конструкций ставит новые архитектурные вопросы и новые критерии для оценки ответов.
10: Здание Истгейт (Хараре, Зимбабве)
Термиты не обязательно должны быть злейшими врагами здания - они также могут вдохновить на замечательное переосмысление систем отопления, охлаждения и кондиционирования воздуха. Возьмем, к примеру, здание Истгейт, в котором традиционные кондиционеры заменены более мощными вентиляторами: вентиляционная система, использующая приемы регулирования температуры, найденные в возвышающихся термитниках по всей Южной Африке. Эти конические насыпи, которые могут вырасти до нескольких метров в высоту, поддерживают почти постоянную внутреннюю температуру, в то время как внешние условия колеблются от 108 до 37 F (от 42 до 3 C).
Архитектор Мик Пирс и инженеры Arup Associates придумали дизайн, который имитирует постоянно меняющееся расположение воздухозаборных отверстий термитника через систему вентиляторов, вентиляционных отверстий и воронок. Офисный комплекс, который потребляет на 10 процентов больше энергии, чем другие здания аналогичного размера, представляет собой лишь одно из детищ небольшой, но растущей подотрасли, известной какбиомиметическая архитектура
9: Купол тысячелетия (Лондон, Великобритания)
Когда-то считавшийся политическим позором и экономической катастрофой, Купол Тысячелетия (позже переименованный в O2) с тех пор вернулся в норму как концертная и спортивная площадка. Надуваясь из сомнительного района Доклендс восточного Лондона, как огромный светящийся морской еж, он охватывает обширное и практически непрерывное внутреннее пространство, используя удивительно мало материала: примерно 1-2 фунта на квадратный фут (4,9-9,9.8 кг на квадратный метр) по сравнению с 30-40 фунтами (146,5-195,3 кг), типичными для большинства крыш.
Иглы ежа-мутанта на самом деле представляют собой 12 стальных мачт (по одной на каждый месяц), каждая из которых возвышается на 328 футов (100 метров) и вместе поддерживает крышу из стекловолокна с тефлоновым покрытием на площади более 1 076 000 кв. футов (100 000 квадратных метров) ограждения. Здание имеет размеры примерно 1200 футов (символические 365 метров, по одному на каждый день года) в поперечнике и 0,62 мили (полный километр) вокруг, а максимальная высота достигает 164 футов (50 метров).
Является ли купол экологическим триумфом или трагедией, остается спорным. Его строительство привело к крупномасштабному проекту по очистке от токсичных отходов и рекультивации территории, при этом использовалось очень мало материалов. К сожалению, его кровельный материал из политетрафторэтилена (ПТФЭ, более известный как тефлон) при производстве образует вредные для озона хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрогенизированные ХФУ. Тем не менее, это превосходит первоначальный план использования полиэфира с ПВХ-покрытием, связанного диоксином.
8: Джаррольд Бридж (Норвич, Великобритания)
Разработанный, чтобы связать недавно построенный комплекс с историческим центром города Норидж, Джаррольд Бридж бросает вызов ограничениям как старого, так и нового, и, кажется, бросает вызов гравитации.
Являясь перекрестком как для велосипедистов, так и для пешеходов, конструкция улучшает окружающую среду несколькими способами: во-первых, за счет использования консольной конструкции, которая сводит к минимуму нарушение окружающей среды с изяществом и изяществом, а во-вторых, за счет уменьшения потребности в автомобильных мостах.. Автомобильные мосты, как правило, занимают значительную площадь, как в переносном смысле, с точки зрения используемых строительных материалов и создаваемого загрязнения стоками, так и буквально, в отношении значительного пространства, занимаемого их наземными входами и выходами, а также их закрепленными на воде опорами.
Консоль - это просто балка, закрепленная только с одного конца. Не требуя дополнительных опор, Джаррольд Бридж практически парит над водой внизу, оставляя движение по реке Венсум и местные виды беспрепятственными. Стойкая к атмосферным воздействиям сталь, твердая древесина из экологически чистых источников и нержавеющая сталь без отделки вместе создают долговечный мост, который не пропускает токсичные стоки и требует минимального обслуживания. Огни моста тускло освещают дорожку, а не воду, защищая местных рыб и диких животных от назойливого яркого света.
7: Павильон Японии на выставке Expo 2000 (Ганновер, Германия)
Строительство на картонной основе может показаться действительно паршивым местом для содержания домашней кошки (вырвите эти лишние когтеточки), но архитектор Сигеру Бан предпочитает этот материал как дешевый, простой в работе и легкодоступный. источник бесконечных новых архитектурных и инженерных возможностей. Эти качества хорошо сочетаются с гуманитарными усилиями Бана, включая дешевое временное жилье, которое он спроектировал для лагерей руандийских беженцев.
Для Бана любые зеленые качества, которыми обладают его строения, случайны; он рассматривает зеленое движение как еще одну преходящую моду. Но когда Hannover Expo 2000 (всемирная выставка) попросила его продолжить экологическую тему, он оказался на высоте. Стремясь свести к минимуму промышленные отходы, он спроектировал павильон Японии таким образом, чтобы повторно использовать или перерабатывать как можно больше материалов. Его волнообразная туннельная арка - сетка из плавно парящих бумажных трубок, покрытых бумажной мембраной и поддерживаемых тянущими тросами, - имеет размеры 242 фута в длину, 82 фута в ширину и 52 фута в высоту (73,8 х 25 х 15,9 метра) и имеет деревянную арку для прочности. на каждом конце.
6: Ветряные турбины
За последние полвека ветер немного усилился. Фактически, по состоянию на 2013 год энергия ветра превзошла конкурентов и стала самым быстрорастущим возобновляемым источником энергии в мире. Но не будем преувеличивать: чтобы ветер действительно достиг своего энергетического потенциала, турбины должны лучше ловить ветер с любого направления и преобразовывать его в энергию. Более того, необходимо разработать устройства для эффективного накопления этой энергии и ее равномерной подачи, чтобы электричество было доступно при любом ветре.
Несколько примеров прогресса показывают, что эта бурно развивающаяся отрасль обрела второе дыхание. Вдохновленная плавниками горбатого кита, компания WhalePower добавила зубчатые кромки к лопастям своих турбин, а Quiet Revolution и Windspire Energy разработали турбины, которые могут улавливать ветер с любого направления без необходимости поворота. Honeywell и WePOWER продолжают разрабатывать все более эффективные турбины, даже когда экологически сознательные строители начинают устанавливать их на краях крыш, чтобы улавливать восходящие потоки воздуха.
Тем временем группа из Массачусетского технологического института разработала новую систему накопления энергии турбины с использованием полого погруженного в воду бетонного шара: пока его лопасти вращаются, часть вырабатываемой электроэнергии приводит в действие насос, который вытесняет морскую воду из контейнер; когда ветры стихают, вода возвращается обратно, вращая турбину и вырабатывая электричество.
5: Апартаменты Чарльза Дэвида Килинга (Сан-Диего, Калифорния)
Кампусу Калифорнийского университета в Сан-Диего не привыкать к привлекательной архитектуре. Помимо своей знаменитой причудливой библиотеки Гейзеля, расположенной на вершине бетонного дерева, в 50-летнем кампусе есть все, что касается модернистского стиля.
Апартаменты Чарльза Дэвида Килинга с их неровными, прямолинейными формами, скудным орнаментом и конструкцией из стекла и бетона, безусловно, вписываются в их современные соседи. Но они также основываются на более экологичных аспектах современной эстетики - широком использовании стекла для максимального увеличения естественного света, акценте на солнце и тени для повышения комфорта, использовании материалов без украшений - и доводят их до логических, экологически чистых выводов.
Формы здания и расположение окон обеспечивают максимальную естественную вентиляцию, что снижает потребление энергии на 38 процентов, а система панелей, пешеходных дорожек и стекла с низким коэффициентом теплового излучения снижает попадание солнечного излучения. В зданиях также есть солнечные батареи и система сохранения и повторного использования воды, которая простирается от озеленения до туалетов с низким расходом и рециркуляции сточных вод на месте. Растительность на крышах охлаждает квартиры, а также направляет воду в отстойники, снижая уровень загрязняющих веществ в ливневых стоках.
Соответственно, здание названо в честь американского ученого, который одним из первых предупредил мир о парниковом эффекте.
4: Дом R128 (Штутгарт, Германия)
Вернер Собек - опытный дизайнер будущего. Он также немного светила зеленой структуры. Давайте посмотрим на его дом R128 в поисках доказательства.
Проблема строительства дома, подходящего для крутых стен штутгартской долины без ущерба для великолепного вида, достаточна для любого архитектора, но Собек также решил сделать свой дом R128 образцом устойчивого развития.
Дом из врезных и шиповых элементов, на 100 % пригодный для повторного использования, полностью модульный, и его легче собрать и разобрать, чем большую часть мебели Ikea. R128 не производит выбросов и обеспечивает всю необходимую энергию с помощью своих солнечных батарей. Он имеет стеклянные стены со всех сторон, состоящие из высококачественных изоляционных панелей с тройным остеклением.
Это не дом для скромной души, но опять же, идея такая. Только не забудьте взять с собой много Windex.
3: Геостационарные оперативные экологические спутники
Геостационарный оперативный экологический спутник (GOES) - серия орбитальных космических аппаратов, которые играют жизненно важную роль в мониторинге погоды и климата Земли с тех пор, как НАСА запустило первый из них 16 октября 1975 года.
Система набрала обороты с запуском второго поколения, серии GOES I-M, которая увеличила время наблюдения Земли с 10 до 100 процентов. Запущенный с 1994 по 2001 год и с тех пор выведенный из эксплуатации, GOES 9-12 разгадал тайны облаков и тумана, океанских течений, штормов и ветров и даже таяния снега. Это было сделано путем объединения данных датчиков в видимом и инфракрасном диапазонах с информацией от глобального массива станций сбора данных, воздушных шаров и буев. Текущая система GOES N-P содержит улучшенные версии аналогичных инструментов, а также несколько новых.
Традиционно одновременно работают как минимум два спутника GOES, по одному над каждым побережьем Северной Америки. В настоящее время GOES-13 имеет обозначение GOES-East, а GOES-15 - GOES-West. Кроме того, GOES 12 следит за Южной Америкой. Следующее поколение кораблей, запуск которого ожидается в 2015 году, будет включать в себя новые гаджеты, в том числе картограф молний и два солнечных прибора для более точного наблюдения за солнечным излучением в виде рентгеновских лучей и экстремального ультрафиолетового излучения.
2: Автономный буй PowerBuoy
Обоснованные предположения об возобновляемой энергии океанских волн могут достигать от десятков до сотен тераватт (триллионов ватт) в год, но поиск экологически безопасного способа использовать эти вкусные волны исторически оставлял инженеров без сознания. Однако в последнее время в этой области произошли кардинальные изменения благодаря таким людям, как Ocean Power Technologies.
Привлекательность Autonomous PowerBuoy обусловлена как его небольшой площадью основания, так и его простым принципом: буй высотой 5 футов (1,50 метра) качается на волнах, натягивая якорный рангоут, соединенный с роторным двигателем на морском дне. Волновое движение вверх и вниз приводит в действие двигатель, который вырабатывает электричество. Если это звучит просто, это не так: чтобы справляться с колебаниями тяговой силы, вызванными волнами разного размера, поплавку нужен бортовой компьютер, который регулирует сопротивление лонжерона 10 раз в секунду.
Несколько буев PowerBuoy в настоящее время работают в водах вокруг Гавайев, каждый из которых вырабатывает 0,04 мегаватта энергии, но буи, запланированные для шотландских вод, могут увеличить это число до нуля.15 мегаватт. По словам производителя Ocean Power Technologies, после установки в сети качающиеся приспособления могут увеличивать мощность до сотен мегаватт.
1: Южный Федеральный Центр (Сиэтл, Вашингтон)
Есть старая шутка, что Инженерный корпус армии решает любую проблему, просто заливая больше бетона. Что ж, вы бы не догадались об этом, если бы увидели штаб-квартиру агентства в Северо-Западном округе, которая не только входит в 1 процент лучших энергоэффективных офисных зданий по всей стране, но также светлая, просторная и изобилует деревом, стеклом и плавными пространствами - все на восстановленном и восстановленном сайте Superfund.
Спроектированное ZGF Architects и построенное Sellen Construction, здание направляет свет из центрального атриума и внешних окон в различные помещения для встреч, а низкие кубические стены позволяют свету проникать и в КПЗ. Затенение окон снаружи и внутри регулирует тепловую нагрузку, как и использование фонарей. Деревянные секции были построены частично из материалов, извлеченных из близлежащего выведенного из эксплуатации склада. Чтобы сохранить прохладу внутри, наружный воздух проходит через 15-уровневую фильтрацию MERV, чтобы течь через полы, охлажденные паруса охлаждают помещение с помощью принципов лучистого охлаждения, а в резервуаре для хранения тепла используется материал с фазовым переходом (PCM) для накопления энергии охлаждения. потребность в будущем.
Кстати, отчетное значение минимальной эффективности, или MERV, представляет собой рейтинг эффективности воздушного фильтра, основанный на производительности в наихудшем сценарии. Таким образом, фильтр MERV 15, подобный описанному здесь, на 85-95 процентов эффективен при удалении частиц размером 0,3-10 микрон - частиц чихания и отдельных бактерий.
Примечание автора: 10 чудес зеленой инженерии-конструктора
Мы прошли долгий путь от того, что модернистский архитектор Ле Корбюзье назвал «машинами для жизни». Или я должен сказать полный круг? Человеческие жилища, такие как иглу, вигвамы и бамбуковые хижины с соломенными крышами, уже давно используют местные материалы и узоры, подходящие для местной среды, что является сущностью устойчивости.
Конечно, возможно, что через несколько десятилетий маятник качнется обратно в сторону более шаблонного подхода, и тогда эти структуры могут показаться нашим детям нелепыми, но я в этом сомневаюсь. В конце концов, мы все еще ценим попытки модерна середины века взлететь, понося последовавший за этим приземистый брутализм. Кроме того, мы, вероятно, будем слишком заняты строительством дамб и счетами за электричество, чтобы заметить это.