Oavsett om du föredrar ett hus med väggar av kompakt kartong eller en skola byggd med återvunna flaskor, ingenjörer och arkitekter har tagit stora framsteg med grön design. © Jacob Maentz/Corbis Arkitekter designar byggnader.
Civilingenjörer bygger broar.
Strukturingenjörer hindrar allt från att vridas, skrynkliga och skaka isär.
Det är en knepig affär. Som ett mycket bandierat citat uttrycker det, "Strukturteknik är konsten att forma material som vi inte helt förstår till former som vi inte exakt kan analysera, så att vi inte kan bedöma krafter, på ett sådant sätt att allmänheten inte misstänker omfattningen av vår okunnighet "[källor:AGCAS; Merriam-Webster; Schmidt].
Sådant kunnande är avgörande för att behärska gröna konstruktioners nya material och metoder som driver på kuvert, om den används i höghus, ett hem eller en struktur byggd för att utnyttja vinden, ok vågorna eller kretsar högt över huvudet och övervaka klimatet.
Oavsett om det är traditionellt eller där ute, gröna strukturer upphetsar oss genom att betona särskilda mål - som nollutsläpp - och uppnå dem via potentiellt vackra, arrestera former. Som valen i den här listan visar, grön konstruktionsteknik ställer nya arkitektoniska frågor och nya kriterier för utvärdering av svaren.
Innehåll
Eastgate -byggnaden (till vänster) tog sina designledningar från termiter. Foto med tillstånd av Damien Farrell som används under Creative Commons CC By 2.0 -licens. Termiter behöver inte räknas till en byggnads värsta fiender - de kan också inspirera till en anmärkningsvärd nytänkande av uppvärmning, kylning och luftkonditionering. Ta Eastgate Building, som byter traditionell AC till förmån för en buggierblåsare:ett ventilationssystem som innehåller de värmereglerande trick som finns i höga termithögar i hela södra Afrika. Dessa koniska högar, som kan bli flera meter höga, upprätthålla en nästan konstant inre temperatur medan yttre förhållanden svänger från 108 till 37 F (42 till 3 C) [källor:Biomimicry Institute; Griggs; Tuhus-Dubrow; Svarvare].
Arkitekten Mick Pearce och ingenjörer på Arup Associates drömde om designen, som imiterar en termithögs ständigt föränderliga arrangemang av brisfångande hål genom ett fläktsystem, ventiler och trattar. Kontorskomplexet, som använder 10 procent så mycket energi som andra liknande byggnader, representerar bara ett hjärnskap av den lilla men växande delindustrin som kallas biomimetisk arkitektur [källor:Biomimicry Institute; Tuhus-Dubrow].
Millennium Dome skär en omisskännlig profil i Londons silhuett. iStock/Thinkstock En gång betraktad som en politisk förlägenhet och ekonomisk katastrof, Millennium Dome (senare omdöpt O2) har sedan studsat tillbaka som en konsert- och idrottsplats. Puffar upp från East Londons tvivelaktiga Docklands -område som en enorm, glödande sjöborre, den omfattar ett stort och praktiskt taget oavbrutet inre utrymme med anmärkningsvärt litet material:ungefär 1-2 pund per kvadratfot (4,9-9,8 kg per kvadratmeter), jämfört med de 30-40 pund (146,5-195,3 kilo) som är typiska för de flesta tak [källor:brutto; Lyall; RSH+P; Salomo].
Mutantborrarna är faktiskt 12 stålmaster (en för varje månad), varje högt 100 meter och tillsammans stöder en teflonbelagd, glasfibertak över mer än 1, 076, 000 kvadratfot (100, 000 kvadratmeter). Byggnaden mäter ungefär 1, 200 fot (en symbolisk 365 meter, en för varje dag på året) över och 0,62 miles (en hel kilometer) runt, och når en maximal höjd på 164 fot (50 meter) [källa:RSH+P].
Om kupolen representerar en miljötriumf eller tragedi är fortfarande kontroversiellt. Konstruktionen drev ett massivt giftigt avfall och sanering av områden, och använde anmärkningsvärt få material. Tyvärr, dess takmaterial av polytetrafluoretylen (PTFE, mer känt som teflon) genererar ozonskadande klorfluorkolväten (CFC) och hydrerade CFC när de produceras. Fortfarande, det slår den ursprungliga planen att använda dioxinkopplad PVC-belagd polyester [källor:Higgs; Melchett; Williams].
Skott av Jarrold Bridge den 19 december, 2011, bara tre dagar efter att den till synes flytande bron öppnades för allmänheten Foto med tillstånd Thomas Barrett som används under Creative Commons CC By 2.0 -licens Designad för att länka en nybyggd utveckling med det historiska Norwich centrum, Jarrold Bridge trotsar begränsningarna för både gammalt och nytt samtidigt som det tycks trotsa gravitationen.
Som en korsning för både cyklister och fotgängare, strukturen förbättrar miljön på fler sätt än ett:först, genom att använda en fribärande design som minimerar miljöstörningar med nåd och stil, och andra genom att minska behovet av fordonsbroar. Fordonsbroar tenderar att uppta betydande fotavtryck, både metaforiskt, när det gäller byggmaterial som används och avrinningsföroreningar skapas, och bokstavligen med avseende på det stora utrymme som deras landbaserade ingångar och utgångar tar upp och deras vattenförankrade stöd [källor:ISE; Ramboll].
En cantilever är helt enkelt en balk förankrad i endast ena änden. Utan ytterligare stöd behövs, Jarrold Bridge svävar praktiskt taget ovanför vattnet nedanför, lämnar River Wensum -trafik och lokala åsikter obehindrat. Vittringsstål, hållbart trä och rostfritt stål utan applicerade ytbehandlingar skapar tillsammans en långvarig bro som inte avger giftig avrinning och kräver lite underhåll. Brolampor upplyser svagt gångvägen, inte vattnet, skydda den lokala fisken och vilda djur från påträngande bländning [källor:R G Carter; ISE; Ramboll].
Ett annat projekt av Shigeru Ban, centrum Pompidou-Metz i Frankrike. Förbjuda, tillsammans med Jean de Gastines, designade det moderna konstmuseet, som invigdes 2010 av Nicolas Sarkozy. Bjälkarna på det funky taket är gjorda av laminerat virke. © Colin Matthieu/Hemis/Corbis En kartongstödd struktur kan låta som en riktigt usel plats att äga en huskatt (bryt ut de extra skrapstolparna), men arkitekten Shigeru Ban föredrar materialet som billigt, lätt att arbeta med och lättillgänglig - en källa till oändliga nya arkitektoniska och konstruktionstekniska möjligheter. Dessa egenskaper passar bra med Bans humanitära insatser, inklusive de billiga tillfälliga bostäder han designade för Rwandiska flyktingläger [källor:Corkill; Etherington].
Att förbjuda, oavsett gröna egenskaper hans strukturer besitter är av misstag; han ser den gröna rörelsen som ett annat passande sätt. Men när Hannover Expo 2000 (en världsmässa) bad honom att behålla sitt miljötema, han steg till tillfället. Försöker minimera industriavfall, han utformade japanska paviljongen för att återanvända eller återvinna så mycket material som möjligt. Dess böljande tunnelbåge - ett rutnät av försiktigt svepande pappersrör täckta av ett pappersmembran och stöds av dragkablar - uppmätta 242 fot långa, 82 fot bred och 52 fot hög (73,8 x 25 x 15,9 meter) och innehöll en träbåge för styrka i varje ände [källa:Shigeru Ban].
Ett 50 meter långt vindturbinblad vaknar till liv i Kapstaden, Sydafrika, fabrik. Foto24/Gallo Images/Getty Images Vinden har tagit fart ganska mycket under det senaste halva decenniet. Faktiskt, från och med 2013, vindenergi har blåst förbi tävlingen för att bli världens snabbast växande förnybara energiresurs [källa:LaGesse]. Men låt oss inte blåsa saker ur proportion:För att vinden verkligen ska nå sin energipotential, turbiner måste bli bättre på att fånga vinden från vilken riktning som helst och omvandla den till kraft. Mer än det, enheter måste utvecklas för att lagra den kraften effektivt och leverera den jämnt, så att el är tillgänglig under alla vindförhållanden.
Några exempel på framsteg avslöjar att denna växande industri har tagit sin andra vind. Inspirerad av knölvalfenor, företaget WhalePower lade till luftfångande skalade kanter till sina turbinblad, och både Quiet Revolution och Windspire Energy utvecklade turbiner som kan fånga vindar från alla håll utan att behöva svänga. Honeywell och WePOWER fortsätter att ansluta till allt effektivare turbiner, även när miljömedvetna byggare börjar montera dem på takkanterna för att fånga uppdrivning [källa:Merolla].
Under tiden, en grupp vid Massachusetts Institute of Technology har utvecklat ett nytt energilagringssystem för turbiner med hjälp av ett ihåligt, nedsänkt betongkula:Medan knivarna vänder, en del av den el som genereras driver en pump som driver havsvatten ur behållaren; när vinden dör, vatten rinner tillbaka in, snurra en turbin och generera el [källa:Harbison].
Mannen som lägenheterna är namngivna för, legendariska atmosfärsforskare Charles David Keeling, som var ansluten till University of California's Scripps Institution of Oceanography i San Diego från 1956-2005. © Jim Sugar/Corbis University of California's San Diego campus är inte främmande för iögonfallande arkitektur. Utöver det berömda fantasifulla Geisel -biblioteket, vaggade ovanpå sitt betongträd, det 50-åriga campus är värd för modernistiska stilar.
The Charles David Keeling Apartments, med sina blandade, rätlinjiga former, gles prydnad och konstruktion av betong och glas, passar säkert in i sina moderna grannar. Men de bygger också på de grönare aspekterna av modern estetik - bred användning av glas för att maximera naturligt ljus, betoning på sol och skugga för att förbättra komforten, användning av material i oskärmade stater - och ta dem till deras logiska, gröna slutsatser.
Byggnadens former och fönsterarrangemang maximerar naturlig ventilation, vilket sänker energiförbrukningen med 38 procent, medan ett system av paneler, gångvägar och låg-E (låg termisk emissivitet) glas minskar inkommande solstrålning. Byggnaderna inkluderar också solceller och ett bevarande-och-återanvänd vattensystem som sträcker sig från landskapsarkitektur till toaletter med lågt flöde och återvinning av avloppsvatten på plats. Växtligheten på hustaken kyler lägenheterna samtidigt som den leder vatten till förvaringsbassänger, minska förorenande halter i dagvattenavrinning [källa:Goodman].
Lämpligt, byggnaden är uppkallad efter en amerikansk forskare som var bland de första som varnade världen för växthuseffekten.
I den här bilden, du kan se de två översta berättelserna i de fyra våningarna, helt återvinningsbart hus R128. Ligger på Tysklands klippor, det kommer också med fantastisk utsikt. Bild med tillstånd av Josef Schulz, Düsseldorf/Tyskland och Werner Sobek Group GmbH Werner Sobek är en gammal hand för att designa framtiden. Han är också lite av en grön struktur, för. Låt oss vända sig till hans R128 -hus för bevis.
Problemet med att bygga ett hus som passar Stuttgarts branta dalväggar utan att offra en jota av den underbara utsikten är tillräckligt för att utmana någon arkitekt, men Sobek valde också att göra sitt hus R128 till en studie om hållbarhet [källor:Dwell; Werner Sobek].
100 procent återvinningsbart, mortise-and-tenon house är fullt modulärt, och monteras och går sönder lättare än de flesta Ikea -möbler. R128 producerar inga utsläpp och ger all den energi den behöver via sina solceller. Den har glasväggar på alla sidor, bestående av hög kvalitet, isolerande trippelglasade paneler [källor:Dwell; Hjort; Werner Sobek].
Det är inte hemmet för den blygsamma själen, men sedan igen, det är typ av tanken. Var noga med att ta med mycket Windex.
Ett skott som detta (av Typhoon Namtheun 2004) var en del av dagens arbete för GOES 9. Bild med tillstånd av NASA och NOAA Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) -serien med orbital rymdfarkoster har spelat en viktig roll för att övervaka jordens väder och klimat sedan NASA lanserade den första i familjen den 16 oktober, 1975 [källor:NOAA OSO].
Systemet startade högt med lanseringen av sin andra generation, GOES I-M-serien, som tog observationstider för jorden från 10 till 100 procent. Lanserades från 1994 till 2001 och har sedan avvecklats, GOES 9-12 avslöjade mysterierna om moln och dimma, havsströmmar, stormar och vindar, och till och med snösmältning. Det gjorde det genom att smälta sensordata från de visuella och infraröda banden med information från en global uppsättning datainsamlingsstationer, ballonger och bojar. Det nuvarande systemet, GÅR N-P, förpackningar förbättrade versioner av liknande instrument och några nya också [källor:NOAA OSD; NOAA OSO].
Traditionellt, minst två GOES -satelliter fungerar åt gången, en över varje kust i Nordamerika. För närvarande, GOES-13 betecknas GOES-East och GOES-15 är märkt GOES-West. Dessutom, GOES 12 övervakar Sydamerika. Nästa generation hantverk, förväntas lanseras 2015, kommer att lägga till nya prylar, inklusive en blixtkartläggare och två solinstrument för att bättre övervaka solens strålning av röntgenstrålar och extrem ultraviolett strålning [källor:GOES-R Program Office; NOAA OSO; NOAA OSO].
En PB150 PowerBuoy -vågsenergienhet väntar på hamnen i Invergordon, Cromarty Firth Skottland. © Ashley Cooper/Corbis Utbildade gissningar om återvinningsbar havsvågsenergi kan nå upp till tiotals till hundratals terawatts (biljoner watt) per år, men att räkna ut ett miljövänligt sätt att trycka på de läckra vågorna har historiskt sett låt ingenjörer känna sig sjunkna. Nyligen, dock, fältet har upplevt en havsförändring, tack till folk som Ocean Power Technologies.
Den autonoma PowerBuoy-överklagandet härrör från både dess lilla fotavtryck och dess enkla princip:En 5 fot (1,50 meter) hög boj bobbar på vågorna, dra i en förankringsspar kopplad till en roterande motor på havsbotten. Upp-och-ned-vågrörelsen vänder motorn, som genererar el. Om det låter enkelt, det är inte:För att hantera variationer i dragkraft orsakad av vågor av olika storlek, flottören behöver en inbyggd dator för att justera sparens motstånd 10 gånger per sekund [källor:Fecht; VÄLJA].
Ett antal PowerBuoys arbetar för närvarande i vattnen runt Hawaii, var och en genererar 0,04 megawatt effekt, men bojar som är planerade för skotska vatten kan stöta på det antalet till så mycket som 0,15 megawatt. Enligt tillverkaren Ocean Power Technologies, en gång satt upp i galler, de bobbande kontrasterna kan skala upp till hundratals megawatt [källor:Fecht; VÄLJA].
Denna bild av Federal Center South -byggnadens västra fasad låter dig se hur mycket denna tidigare Superfund -webbplats har förändrats. GSA -foto, publicerades ursprungligen av GSA.gov Det finns ett gammalt skämt att Army Corps of Engineers lösning på alla problem helt enkelt är att hälla mer betong. Väl, du skulle inte veta det för att se byråns nordvästra distrikts högkvarter, som inte bara placerar i topp 1 procent av energieffektiva kontorsbyggnader över hela landet, men är också lätt, luftigt och rikligt med trä, glas och flytande utrymmen - allt på en återvunnen och åtgärdad Superfund -webbplats [källor:Gendall; Bra man].
Designad av ZGF Architects och byggd av Sellen Construction, byggnadskanalerna ljus från ett centralt atrium och yttre fönster till olika mötesrum, medan lågslungade kubiska väggar tillåter ljus att tränga in i skåpen också. Fönsterskugga utanför och inuti styr värmebelastningen, liksom användningen av klockfönster. Träpartier byggdes delvis med material som återvunnits från ett närliggande avvecklat lager. För att hålla insidan sval, yttre luft passerar genom filtrering på MERV 15-nivå för att flöda genom golven, kylda segel kyler inomhus via strålande kylningsprinciper och en termisk lagringstank använder ett fasförändringsmaterial (PCM) för att packa undan kylenergin mot framtida behov [källor:Gendall; Bra man].
Förresten, lägsta effektivitetsrapporteringsvärde, eller MERV, är ett luftfilters effektivitetsklass, och det är baserat på prestanda i värsta fall. Så ett MERV 15-filter som det som beskrivs här är 85-95 procent effektivt för att avlägsna partiklar som mäter 0,3-10 mikron-skala av nyspartiklar och enskilda bakterier [källor:EPA; Wilkinson].
Vi har kommit långt från vad modernistiska arkitekten Le Corbusier kallade "maskiner att leva i." Eller ska jag säga full cirkel? Mänskliga bostäder som igloer, teepees och stråtakade bambuhyddor har länge använt lokala material och mönster som passar lokala miljöer-kärnan i hållbarhet.
Självklart, det är möjligt att om några decennier pendeln kommer att svänga tillbaka mot en mer cookie-cutter strategi, vid vilken tidpunkt kan dessa strukturer tycka våra barn som löjliga, men jag tvivlar på det. Trots allt, vi uppskattar fortfarande mitten av århundradets moderna försök att sväva samtidigt som vi upphäver den knäböjda brutalismen som följde. Förutom, vi kommer förmodligen att ha för fullt med att bygga vallar och svettas på elräkningen för att märka det.
