四个温室指向城市建筑的未来

今年夏天，我很幸运地教课程仿生设计在舒马赫学院在英格兰的德文郡ω研究所在纽约的莱茵贝克。在这两所大学，我都看到了我所认为的城市建筑的未来，尽管我非常肯定，它不会像我在这些宁静、田园般的地方所观察和讨论的那样。

我相信，这个未来将包含过去的很大一部分。40年前还是嬉皮士梦想的绿色理念，如今已经从“时间老人”那里得到了两份礼物:一份是在首都中心的新意义，这要归功于气候变化的紧迫性;另一份是在设计中心的新可行性，这要归功于我们在技术和工业上的进步。

不起眼的温室似乎代表了这些趋势，为什么不呢？这是不是一个单一的，人类更广阔的上下文意思是支持生命的建筑物。

1.欧米茄中心的生态机器

以…为例欧米茄中心可持续生存（OCSL）。这是美国第一个建筑物同时满足居住建筑挑战标准和美国绿色建筑委员会LEED白金级标准。在6,250平方英尺的建筑是零净能源的建筑，居然进了一年多的过程中的能量回馈到电网。太阳能电池板阵列和地热交换系统，使这可能是一年中温和的时期用作教室的建设。

该建筑物及其人工湿地和疏散场地处理所有从195英亩欧米茄校园内的废水，并将其返回给当地的含水层。无化学品的使用，以处理废物;植物和真菌，藻类一个特殊的配方和细菌在土壤和坦克做的工作。

这个所谓的生态机器，由约翰·托德生态设计，在36小时内分7个连续的步骤将黑水提升到可饮用的水平。这些车站包括一个漂亮的4500平方英尺的温室，充满了生长在罐中开花的热带植物。大部分水流都是由重力驱动的。所使用的能量都是由太阳能提供的。该工厂每天可加工3.8万加仑的水，设计能力为每天5.2万加仑。

它已经从天漫长的旅程约翰·托德的新炼金术学院法尔茅斯，马萨诸塞州在1970年，但OCSL确实是一个非常喜人的景象。

那么，为什么我认为这个小污水处理厂伪装成一个美丽的建筑(由密苏里州堪萨斯城的BNIM建筑事务所设计)来预示城市建设的未来趋势呢?

第一:封闭循环。OCSL关闭的循环是水文循环。欧米茄从当地的地下蓄水层取水，用于厕所、水槽和淋浴，然后对其进行清洁，然后再将其送回天然的地下蓄水箱。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：让建筑物更加努力地工作。今后，他们将不得不像我们其余的多任务和超越的住房及室内气候控制。他们确实有改善周围环境，包括像提供更多的氧气，或储存热量，或育人。该OCSL设计只暗示了一些，但我认为，这种增强的功能将在这未来将越来越多地融入建筑设计。

第三:建筑/自然界面。如果我们要关闭自然材料循环，解决单个建筑之外的挑战，我相信我们必须这样做，那么我们必然会遇到第三个趋势:真正地将建筑环境融入现有的自然系统。

我们不能不利用这些系统提供的免费服务，也不能再把它们搞砸了。

下一页:将温室原理引入撒哈拉沙漠绿化

这种集成将意味着我们的建筑将有越来越多地开始喜欢自然的东西发挥作用，而不是笨拙地嵌入的对象。如果您需要过滤出的水使用建筑物的地基土的，说的话，我敢打赌，你的设计草图将开始寻找像膜，你会跟一个生物学家，以及一个土壤工程师。

在OCSL，污水处理厂的内部结构几乎遍布整个地面，随着我们从生物利用到生物灵感设计的进步，将建筑与土地连接起来的复杂性只会变得更加精致。

2.舒马赫学院:将温室效应原理应用于撒哈拉沙漠

在舒马赫学院，我与同行的老师讲的特权迈克尔Pawlyn，建筑师，董事长探索建筑他提倡用仿生方法进行修复设计。他提倡他所称的“基本资源效率”，这种效率通常可以通过将我们当前的线性资源流转换成闭环系统来实现。他进一步认为，我们目前的化石燃料系统将不得不改变为直接基于太阳的系统(见他的TEDSalon伦敦2010演讲更多信息)。

Pawlyn是the的设计者撒哈拉森林项目。撒哈拉项目利用了温室的功能，并赋予了它恢复整个地区的雄心壮志。海水将被泵入温室建筑以淡化海水。在温室的保护下，这些淡水将被用来种植粮食作物或沙漠植被的幼苗。

同时，新的脱盐水将被集中太阳能电池阵列转化为巨大锅炉中的蒸汽，并用于旋转涡轮发电。太阳能电池阵列将被用来为那些通常无法在烈日下存活的植物提供荫蔽，而余热将被用于蒸馏过程。

碳中和能源、新鲜食物和水，以及在世界上最恶劣的环境中生长的新生态系统:这是一个关闭材料循环并使我们的建筑更加坚固的好例子，甚至超越了它们自己的墙壁。当设计团队意识到第一个海水温室的原型，通过改变环境湿度和排放多余的水，已经改变了它周围的沙漠景观，“就像一个绿色的墨迹，”Pawlyn说。

约旦最近宣布支持该项目，并将在红海附近的亚喀巴提供20万平方米的地块，另外提供200万平方米的地块用于未来的扩建。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年建立一个试点测试和示范中心，到2015年将扩大到生产水平。

的海水温室是团队成员的心血结晶查理·佩顿它的设计简洁典雅，将一座建筑变成一座巨大的蒸馏器。水通过空间，在烤架中蒸发，然后凝结和收集。在这个过程中，它会把之前溶解的矿物质留在后面。淡水现在就在需要的地方，并立即通过管道输送到等待的植物。然后，这些植物被用来利用土壤保护和微气候工程，人们希望，这些小的步骤将增加区域生态系统的变化。

下一页:伊甸园计划，其中最大的一个

在这里，建筑显然在努力解决墙外的挑战。至于那些矿物，在这个美丽的新世界里，没有任何资源会真正被抛弃:计划包括使用碳酸钙和盐作为建筑材料，使用磷酸盐作为肥料。事实上，整个光谱的矿物都在海水中，因此设计者将继续研究沉淀率和回收方法。

3.伊甸园计划:其中最大的一个

在舒马赫我参观了另一个著名的，康沃尔伊甸园项目的温室。作为英国最受欢迎的景点之一，这个前chinaclay采石场拥有世界上最大的温室，是两个热带和地中海植物群落的避难所之一。

在Nicholas Grimshaw公司，Pawlyn也参与了这些建筑的设计，并将大部分设计灵感归功于自然世界;例如，在地基处改变形状的肥皂泡和高效镶嵌的放射虫。因此，这些建筑略微靠近建筑/自然界面，但可能只是在形式上。

这些圆顶覆盖有已制成有空气的三层夹层之间吹入ETFE（乙烯tetrafluoraethylene）。ETFE为1％的玻璃的重量，而这个效率上创建钢和其它构件积蓄的级联，使得工程师计算出，屋顶称重小于它包含的空气。

我在加州艺术学院(California College of the Arts)的同事杰伊·鲍德温(Jay Baldwin)是1969年第一个“枕头穹顶”(pillow dome)的后院发明者。

虽然这三种温室设计工作更努力，并成功地关闭了物质循环，世界等待的后代，将他们的品质与人类的生活和工作空间。它也期待着建筑和生活世界的功能材料的整合。

4.加州大学伯克利分校:使植物成为系统的机械传感器

该前沿的观点是我在后院U.C.伯克利分校，并可以在植物与微生物系的一个不伦不类的和传统的研究温室和实验室被发现。

在这里教授刘易斯·费尔德曼与机械工程系的Kameshwar Poolla教授和研究生George Hines一起工作，以弥合温室内的环境条件和调节温室环境的机械控制之间的差距。

如果你愿意，可以称之为伙伴关系;他们的想法是让这些植物成为传感器，对支持它们的机械系统进行微调。目前的安排可能依赖于土壤湿度，或常规的时间表，或其他有关热、光和空气的指标，但它们都在一定程度上脱离了关键指标，即实时压力，就像植物所经历的那样。

研究人员培育了一种转基因芥菜——拟南芥，并对其进行热胁迫，以测试这些植物本身能否很好地作为它们特定环境条件的传感器或生物载体。为了这个目的，植物被“改造”产生一种蛋白质，这种蛋白质在植物暴露在高压温度下时会发出荧光。

每棵植物的一片叶子都连着一个测量仪，用来测量植物中荧光蛋白发出的荧光。当编码这种蛋白质的基因与启动子结合时，这种蛋白质就会在植物中产生。

启动子是基因的分子“开/关开关”，不同的启动子取决于它们所处的特定环境条件。因此，基因的活性是植物应激状态的一个重要指标。一旦有用的启动子被鉴定出来，它们就会与产生荧光蛋白的基因结合，然后这个新基因就会被植入到试验植物中。这些植物经过几代生长，以确定一个可靠的基因型，然后用于测试。

研究结果很有希望，现在研究人员将把注意力转向开发一种更好的指标，以及识别一系列除热之外的应激促进因子。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。

长期影响是对作物产量显著具体而言，和一般的生活设计的建筑物。正如研究者写，知道控制植物的开花时间将允许应力启动子表达水平的控制的遗传途径对应于最佳的产率。这方面的知识将进一步允许使用植物本身的设置这些条件建设。

该项目的最高级别的目标是“通过...生物过程的观察前后停业温室环境设定值的循环，以优化种植者的目标。”替换单词“设计师”为“种植者”，你会明白我的意思。

设计师：去工作吧！

上面的照片中，伊甸园项目圆顶晚上，由CC授权马克Vallins。