四温室指向城市建筑的未来

今年夏天，我很幸运地在哈佛大学教授仿生设计课程舒马赫的大学在英格兰的德文郡ω研究所在莱茵贝克，纽约。在这两个机构我看到了什么，我认为是城市建设的未来，虽然它不会，我敢肯定，看什么像什么，我观察到，在这些安静的讨论，田园诗般的地方。

我相信，未来将有很大一部分过去的因素。绿色理念是40年前嬉皮士们的梦想，但现在已经从“时代之父”那里得到了两份礼物:由于气候变化的紧迫性，绿色理念在首都中心有了新的意义;由于技术和工业的进步，绿色理念在设计中心有了新的可行性。

不起眼的温室似乎代表了其中一些趋势，为什么不呢?这是一栋旨在支持比单一人类物种更广泛的环境下的生命的建筑。

1.欧米茄中心的生态机器

举个例子来说，在欧米茄可持续生活中心(OCSL)。这是美国第一个同时满足生活建筑挑战标准和美国绿色建筑委员会LEED白金标准的建筑。这个6250平方英尺的建筑是一个零能耗建筑，实际上在一年的时间里把能源传回电网。太阳能电池板阵列和地热换热系统使建筑在一年较暖和的时候用作教室成为可能。

这座建筑和它的人工湿地以及分散的区域处理来自195英亩Omega校园的所有废水，并将其送回当地的含水层。没有使用化学品处理废物;植物和一种特殊配方的真菌，藻类和细菌在土壤和容器中做这个工作。

这种所谓的生态机器，通过设计John Todd生态设计，带来了黑水可饮用水平在36小时内7个顺序步骤。这些车站包括一个美丽的4500平方英尺的温室全面开花的热带植物坦克生长。大部分水流被重力供电。使用的任何能量由太阳能供电。该工厂每天处理多达38,000加仑，具有每天52000加仑设计能力。

这是一个漫长的旅程从天约翰·托德的新炼金术研究所在马萨诸塞州的法尔茅斯，但OCSL确实是一个非常令人满意的景象。

那么，为什么我认为这个伪装成美丽建筑的小污水处理厂(由密苏里州堪萨斯城BNIM建筑事务所设计)预示着城市建设的未来趋势呢?

第一：闭环。OCSL关闭的循环是水循环。欧米茄从当地的地下蓄水层提取水，用于建造厕所、水槽和淋浴，然后将其清洗干净，再将其放回天然的地下蓄水槽。如果我们要节约我们的资源和能源，我们将不得不关闭所有这些物质循环或循环。

第二:让建筑更努力工作。在未来，他们将不得不像我们一样同时处理多项任务，并且超越了庇护所和室内气候控制。实际上，他们必须改善周围的环境，包括提供更多的氧气，或储存热量，或教育人们。OCSL的设计只暗示了其中的一些，但我相信这种增强的功能将在未来出现，并将越来越多地集成到建筑设计中。

第三:建筑/自然界面。如果我们要关闭自然物质循环和解决超出单个建筑物的墙壁挑战，因为我认为我们必须，那么我们必然得出这样的第三个趋势：真正的内置环境集成到现有的自然生态系统。

我们不能不采取免费服务的优势，这些系统提供，而买不起，不再，拧起来。

下一页：把温室原则绿化撒哈拉沙漠

这种整合将意味着我们的建筑将会越来越像自然事物一样运作，而不是笨拙的嵌入物体。比方说，如果你需要用建筑物的地基从土壤中过滤水，那么我敢打赌你的设计草图会开始看起来像膜，而且你要和生物学家以及土壤工程师交谈。

在OCSL，污水处理厂的工作核心几乎遍布整个地面，随着我们从生物利用到仿生设计的发展，建筑与土地结合的复杂性只会变得更加精细。

2.舒马赫学院:将温室原理应用于撒哈拉沙漠

在舒马赫学院，我有幸与我的老师同事交谈迈克尔Pawlyn他是建筑师、首席执行官探索建筑和仿生方法来恢复设计的倡导者。他是他所谓的“激进资源效率”，可以经常改变我们目前的线性资源流进的闭环系统来实现的倡导者。他进一步认为，我们目前的化石燃料系统将不得不改变，以一个直接基于太阳（看他TEDSalon伦敦2010演讲更多信息)。

Pawlyn是的方案构思撒哈拉森林项目。撒哈拉项目以温室的功能性，并赋予它恢复整个区域的大胆野心。海水将通过温室建筑抽到淡化水。然后，这个淡水将用于温室的保护范围内种植粮食作物或幼苗沙漠植被恢复。

与此同时，新的脱盐水将通过集中太阳能电池板在巨大的锅炉中转化为蒸汽，并用于旋转涡轮机提供能源。太阳能电池组将用来为那些通常不能在强烈阳光下生存的植物遮荫，而余热将用于蒸馏过程。

碳中性能源，新鲜食物和水，并在世界上最恶劣的环境中的一个新的生态系统生长：这是闭合材料循环，使我们的建筑更加努力地工作，甚至超越了自家院墙的一个很好的例子。一个设计团队的启示根据Pawlyn来到时，他们意识到，第一台样机海水温室，通过改变环境湿度和排出多余水分，改变了周围的沙漠景观，“像一个绿色的墨迹”。

约旦最近宣布支持该项目，并将在靠近红海的亚喀巴提供一个20万平方米的地块，另外还有200万平方米用于未来的扩建。该项目得到了巴罗纳基金会和挪威当局的支持。开发商将在2011年进行可行性研究，并计划在2012年建立一个中试示范中心，到2015年将规模化生产。

的海水温室是团队成员的智慧结晶吗查理·佩顿这是一个优雅而简单的设计，可以把建筑变成一个巨大的静止物。水通过空间，在烤架中蒸发，然后冷凝和收集。在这个过程中，它会留下之前溶解的矿物质。淡水现在就在需要它的地方，被立即输送到等待的植物。然后，这些植物被用于利用土壤保护和微气候工程，人们希望，这些小的步骤将累积起来改变一个区域的生态系统。

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在这里，建筑显然是为了解决围墙之外的挑战。至于那些矿物，在这个封闭循环的美丽新世界中，没有任何资源真正被留下:计划包括使用碳酸钙和盐作为建筑块，磷酸盐作为肥料。事实上，海水中有各种各样的矿物质，因此设计者将继续研究降水速率和回收方法。

3.伊甸园项目：其中最大的全

在舒马赫的时候，我拜访了另一个现在很有名的，康沃尔伊甸园计划的温室。一位在英国访问量最大的网站，这个前chinaclay采石场包含了世界上最大的温室，二，住房热带和地中海植物群落之一。

Pawlyn也参与了Nicholas Grimshaw公司的这些建筑的设计，并将大部分设计灵感归功于自然世界;例如，肥皂泡用于在基础上改变形状，而放射虫用于有效的镶嵌。因此，这些建筑稍微靠近了建筑/自然的界面，但可能只是在形式上。

这些穹顶被ETFE(乙烯四氟乙烯)覆盖，它被制成一个三层夹层，中间吹气。ETFE仅为玻璃重量的1%，这种效率为钢铁和其他部件带来了一系列的节约，因此工程师们计算出屋顶的重量小于其所含空气的重量。

我在艺术，杰伊·鲍德温的加州大学的同事，是在1969年第一个“枕头穹顶”的后院发明家，是的，我们有来自夹紧乙烯袋在管框大地的那些创业时期很长的路要走圆顶。

虽然这三种温室设计工作更加努力，并成功地完成了物质循环，但世界正等待着后代将它们的品质与人类的生活和工作空间相结合。它也期待着建筑和生活世界功能材料的整合。

4. U.C.伯克利：制备植物的系统的机械传感器

我在加州大学伯克利分校(u.c Berkeley)的后院就能看到这一前沿领域，在植物和微生物生物学系的一个毫无特色的传统研究温室和实验室里就能看到。

在这里刘易斯·费尔德曼教授与Kameshwar Poolla教授和机械工程系的研究生乔治·海因斯努力弥合在温室的环境条件和机械控制调节温室环境之间的差距。

如果你愿意，可以称之为合伙;这个想法是让植物成为传感器，以微调支持它们的机械系统。目前的安排可能依赖于土壤湿度，或规律的时间表，或其他热、光和空气的指标，但在某种程度上，它们都与植物所经历的实时压力这一关键指标无关。

研究人员已经长大单位基因工程芥菜，拟南芥，并受到他们为了热应激测试本身可能如何植物被用作传感器或bioreporters，其特定的环境条件。发荧光当植物暴露在压力下对这一努力的植物已经被“改造”，以产生一种蛋白质。

每个植物的叶子附着到仪表，其测量的荧光从植物蛋白荧光发射。这种蛋白质在植物时产生编码该蛋白的基因连接到启动子。

启动子是分子“通/断开关”的基因，以及不同的启动子转取决于它们暴露于特定环境条件（或关闭）。的基因的活性，因此，使得应力状态的在植物中有很大的指标。一旦有用的启动识别它们连接到这使得发荧光，然后这个新的基因插入到测试植物蛋白质的基因。这些植物，然后通过几代人成长为确认一个可靠的基因型，然后在测试中使用。

结果是有希望的，研究人员现在将把他们的注意力转向开发一个优越的指标，并确定一系列的促进应力而不是热。在更多的工程术语中，他们将尝试为建筑系统的每个感兴趣的状态开发传感器。

长期影响是重要的，特别是对作物产量，以及一般生活建筑的设计。正如研究人员所写的，知道了控制植物开花时间的遗传途径，就可以控制应激启动子的表达水平，从而达到最佳产量。这种了解将进一步允许使用核电站本身来设置建筑中的这些条件。

该项目的最高目标是“……通过观察生物过程，在温室环境设定值周围闭合环，以优化种植者的目标。”用“设计者”代替“种植者”，你就会明白我的意思了。

设计师们:开始工作!

上面的照片，伊甸园项目的穹顶在晚上，cc许可马克Vallins。