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未來的創新事物 2008.01.18 建築:
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SmartWrap是一種能夠提供多功能結構的建築材料，包括溫度控制、照明和動力。
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美國房屋和商業建築的基本外觀和外形已經好久都沒有出現變化了。但是，現在能源和環境方面的挑戰正在鼓勵人們採用全新的建築材料和全新的設計方式以改善我們未來的生活環境。
多功能材料
建築材料的功能不僅僅只是支撐建築物並使其美觀大方而已。正如它們的主人一樣，建築材料是多功能的。
在開始進行市場銷售之前幾年，SmartWrap就已經設計成一種不僅僅提供居所，而且能實現溫度調節、照明和動力的建築材料。根據其建築設計公司Kieran Timberlake Associates LLP的介紹，該種材料很薄，它的成分和碳酸飲料瓶子所採用的塑膠材料是一樣的，並被加工成卷材。Kieran
聚酯薄膜底層材料具有很高的強度，可以抵抗風雨的侵蝕——據報導，它能夠抵抗3級颶風。在溫度控制方面，每層薄膜都植入了三個由相位變化材料製成的微膠囊以在夏季吸收熱量而冬季則釋放出熱量。
在照明方面，SmartWrap採用有機發光二極體技術——在塑膠薄膜上堆積有機分子，這些有機分子在通過電流時能夠發光。動力來自太陽光，採用植入於薄膜內的有機光伏電池來吸收太陽光並將其轉換成能源。
未來的某一天，燈泡將走入歷史。愛迪生發明的白熾燈之能夠將百分之五的能量轉化為光，而其他部分則轉化成熱能。日光燈的效率可能要高四倍，但是人們以後將會有更好的選擇。
晶片式的發光二極體目前已經在閃光燈和自動尾燈中使用，它消耗的能量僅僅只是燈泡所消耗的能量的一小部分。位於紐約的Rensselaer理工大學光學研究中心已經在一些實驗室內的牆上和天花板上安裝了一個低壓電網。在磚頭中植入了發光二極體板，這些二極體可以彎折以實現同表面上的電網之間的連接。一個電腦控制的系統可以打開並關閉每個發光二極體板並調節其亮度和顏色。
波斯頓的Kennedy and Violich建築公司在此基礎上有了更進一步的進展。設計人員正在開發植入了發光二極體的紗線，這些紗線能夠被紡入表層裝飾物或傢俱中。
生體模仿學
大自然是如何設計建築物的呢？
在40億年的進化過程當中，生物體本身也形成了一些奇妙的設計。建築師們正在開始關注自然的力量以實現建築物的持續性。
也許生物建築物中最著名的當屬位於辛巴威哈拉雷的Eastgate購物中心以及辦公樓。其設計靈感來自非洲的白蟻土堆，通過打開和關閉熱空氣通道，白蟻將這種白蟻土堆的溫度維持在87華氏度（用於維持它們所食用的一種菌類的生長溫度）。
這座混凝土的Eastgate建築物沒有安裝空調系統。夜晚，大型的風機將室外涼爽的空氣通過建築物樓層之間的空隙引入大樓內。白天，小型的風機驅動室外的熱空氣從相同的空隙內引入，並利用混凝土來調節其溫度。當空氣溫度升高時，將其通過48個圓形的磚制煙窗排出屋頂。白天，大樓內每隔兩個小時就換氣一次。據報導，該建築物的耗能僅僅為同一尺寸的傳統建築物的百分之十。
我們還能夠從大自然那裏學習到哪些建築材料呢？建築師和工程師正在對堅固異常的貝殼進行研究。
通過一點點地吸收碳酸鈣並累積成層成片，貝殼逐漸成長起來。每兩個相鄰的吸收點之間呈九十度角佈置。在這種結構中，任何裂縫都不容易擴散開來，並且將衝擊力逐層逐片化解。
在適應溫度的變化方面則可以參考松果的情況。松果在溫度低時緊緊閉和，當天氣溫暖起來的時候則打開並將裏面的種子釋放出來。研究人員正在研究一種能夠根據空氣濕度改變形狀的材料，打開的時候能夠躲避外部潮濕溫暖的空氣，而閉合時可以防止外部潮濕溫暖的空氣進入內部。
開放式建築工程
最近一段時間，並不是所有好的建築設計理念都來自同一個建築師或建築公司。自從2007年2月份以來，慈善機構Architecture for Humanity就通過Open Architecture Network讓大家通過網路共用設計理念，其目的是減輕災難之後出現的人道主義危機並幫助所有國家（包括發達國家和發展中國家）的貧困社區。
其工作流程如下：設計師、社區領導、政府官員和對可持續性建築提出建議的其他人可以在網上共用其觀點。或者他們也可以對其他人所提交的觀點進行審查。在這個開放式的網站上有幾百甚至幾千種觀點，這樣那些面對特定問題挑戰的社區領導們就可以從中選取適當的設計解決方案，甚至找出一種途徑同專家進行合作。
Architecture for Humanity在推出這個Open Architecture Network之前就已經設計了一些好的作品了，並幫助設計出了土耳其的抗震建築物以及阿富汗的難民居所。該集團還幫助受災地區進行重建——2004年海嘯之後的印度和斯裏蘭卡，以及2005年卡特裏納颶風之後的美國墨西哥灣沿岸地區。
由於在一些之前的工程中無法實現知識和經驗的共用，Architecture for Humanity的創建者們開始考慮建立一個開放式的網站。
在剛剛過去的九月份，他們採取了進一步的行動。個Open Architecture Network推出了Open Architecture Challenge，其目的是在2015年底讓全球一半人口都能夠上網。
其首要的目標是讓人們對三個社區的互聯網需求提交計畫。一個社區是厄瓜多爾的本土巧克力生產商合作組織；另一個是位於肯雅貧民窟的一群年輕人；第三個是缺乏衛生保健的尼泊爾偏遠農村地區的家庭。最終獲勝的設計將在其中一個社區興建。
“通過獲勝設計建築物的建設”，Architecture for Humanity執行董事Cameron Sinclair在一次新聞發佈會上說：“我們不僅僅只是確定了一個獲勝者，我們還通過科技來幫助落後地區的人們更好地生活和成長。
綠色屋頂
實際上，綠色屋頂並不是新事物。在建築物上種植植物的歷史至少和巴比倫的空中花園一樣古老。
在過去幾十年中，採用植物替代諸如木瓦和磚頭等材料的綠色屋頂已經在歐洲某些地區變得很常見，但是在世界上的大部分地區，這樣的屋頂還是很少見的。
更多地使用綠色屋頂可以緩解現代化城市所面對的一些問題。綠色屋頂能夠減少能源的使用。同傳統的屋頂相比，帶有綠色屋頂的建築物在冬天將降低熱量的消耗，在夏天則降低冷卻要求。總體來說，它們能夠減少整個城市的熱島效應。
一些美國城市正在制定相應政策來推廣綠色屋頂的使用，芝加哥的市政廳就是其中的一個案例。美國景色美化師協會（ASLA）將其位於華盛頓特區的總部大樓屋頂改造成為綠色屋頂。該小組認為在2006年7月到2007年5月期間，“綠色屋頂吸收了27500加侖的雨水——幾乎是屋頂所有降水量的75%——並使其免於排入華盛頓特區已經承受了過度負荷的下水道和雨水排泄系統。同臨近的柏油屋頂相比，ASLA的綠色屋頂在夏季成功地將空氣溫度下降了32度。
綠色屋頂要求具有強大的支撐結構以支撐暴雨所帶來的巨大負荷。它們採用類似婚禮蛋糕的層疊防水薄膜以及根部隔水層來防止出現洩露的現象。
它們具有不同的深度。大片的綠色屋頂僅僅採用幾英寸的生長介質，一般是可以膨脹的板岩或粘土和少量肥料的混合物。種植的植物包括諸如景天屬植物等高山植物。而少量的綠色屋頂則採用較深的土壤層和灌溉系統用於種植草、灌木甚至樹木。
Bruce Odessey是美國國務院國際資訊局的作家雇員。他目前生活在馬裏蘭州，其住所具有綠色屋頂。
美國國務院國際資訊局 http://www.america.gov/mgck
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