拥抱冰冻的大地，北极冰原的建造者
Embrance Rinda：The builder of ice fields in the Arctic Pole
设计者：Lu Wang,Shuangjiang He,Ning He,Youjia Lv,Limin Wang
2021eVolo竞赛营团队
Embrance Rinda的寓意来源于北欧神话，Rinda是冰冻大地的拟人化，坚定地拒绝了太阳(Odin的象征)的拥抱。
“Odin's third wife is Rinda, a symbol of barren frozen soil, refused to accept Odin's embrace at first, and finally became his wife,Son is the symbol of rejuvenation of all things.”
——From NORRON
我们希望创造一种可能性，尽可能最大限度降低热量的产生，在北极制造冰盖抵挡太阳海水的直接辐射，以应对气候变暖和冰川融化带来的威胁，也为依赖于此生存的北极生物提供栖息地。
︱项目背景︱
从开始构思竞赛概念时，我们就在思考能不能为保护地球动物的多样性做一些实质的保护措施，因此打算从保护动物赖以生存的栖息地入手。我们注意到北极海冰正在消失，而海冰正是极地动物赖以生存的栖息地，海冰的减少将不可避免地带来毁灭性后果，对依赖于此的生物造成伤害。于是我们决定构思一个修复北极冰盖，以保护极地生态的新型摩天大楼。为了探寻海冰消失的原因，我们了解到在数千年间，海冰的增减之间有着平衡，但现在已经不是这样了。由于长期的全球变暖和“极地放大效应”，北极地区的气温上升速度是赤道地区的两倍。北极冰期自然形成的冰盖远小于融化期减少的冰盖，导致北极浮冰覆盖率急剧下降，40年来其海冰面积减少了近95%。科学家预测，到2040年，夏季的北冰洋将几乎没有冰。1980-2020海冰覆盖面积变化示意图
海冰是极地动物的重要栖息地。它为北极熊、海豹、海象、北极鳍鱼和其他鸟类提供栖息地和繁殖场所。这也是驯鹿和夏尼乌重要的迁徙通道。冰原面积的减少将使北极熊、海豹和其他北极生物不再立足。海冰在全球气候中起着关键作用。白色的表面将太阳的大部分能量反射回太空，可以降低地球的温度，减缓全球变暖对北极地区产生的影响。相反，海洋表面能吸收太阳90%以上的热量，大量的热量蕴藏在海水中，会使地球温度升高，同时加大全球变暖对北极产生的影响。随着温度的升高、海冰的缩小，我们将失去这个星球的白色保护盾。此外，“极地放大效应”的存在，让北极的冰川融化问题更加严峻。海水含盐量与凝结温度的关系
于是我们思考，北冰洋的海水为什么不能在北极的寒冷温度下结冰，增加海冰的面积呢？所以我们了解到尽管北极海水的温度常年在零度以下，但由于含盐量的增加，海水的冰点明显降低，难以自然冻结。所以，我们希望通过降低海水的含盐量来降低冻结的难度。
︱方案生成︱
低能耗的制冰建筑
在建筑的形体方面，我们从功能出发，首先为了满足海水的压强差，我们需要海下建筑高度大约为500米，以保证海水的正常供应。其次，过滤部分会放置在海水输送管道中的某一段。又考虑到最后制冰的过程应该在海面上北极自然环境下，将其与海水隔绝开来，并避免降低制冰效率，于是我们将制冰模具放置在建筑的海上部分。海上部分还包括风力发电机、太阳能光伏玻璃罩和人类海上活动区域。初步的功能分区就形成了。我们提出了一种低能耗制冰的方法：通过降低海水含盐量使海水更容易自然冻结。我们利用压差让海水进入“过滤装置”去除大部分杂质，然后通过“反渗透膜盐沉淀”技术将海水淡化，使其更容易在北极环境中自然冻结。最后，淡化后的海水进入制冰区，我们采用“分层倒灌”的方法来加快结冰速度。据测算，5天内可形成1600多平方米的冰盖，5米的厚度将保证冰盖的抗融能力，所以整个制冰过程几乎不消耗能源，也就不会产生大量热量，也达到了低能耗建筑的初衷。我们将建筑放置于在海上，采用仿生学的概念，使建筑保持漂浮于海面之上的轻盈感，同时，海底的触须也是对水母的一种模仿，采用声呐系统和发光装置，既可以保护建筑，又可以海下使生物不受伤害。而建筑的可移动性也是我们思考很久的地方，从传统建筑来说，建筑的不可移动性无疑是其一大特点，但出于冰盖修补的初衷，我们希望该建筑是可以定向移动的，所以又在原本的基础上增加了水下驱动装置。制冰流程示意图
为了使冰更容易形成完整的冰面，我们将冰块设计成正六边形。正六边形不仅易于装配，而且不易分散。当一块冰形成时，它被放在海面上，并被水下无人机推到冰原岸边。无论是使淡化海水自然冻结，还是通过压差输送海水，都是我们对低能耗“环保”建筑的尝试。除此之外，我们还构想了建筑与周围环境的三种对话情景，根据这三种设计叙事，完成我们与自然人文的对话。第一种是我们的建筑为北极生物创造赖以生存的栖息地，使原本无家可归的动物们又有了美丽的家园，而间接达到保护北极圈生物的多样性的目的。第二种是建筑在北极极夜环境下，能起到灯塔的作用，为远航的人们提供方向，同时在北极生活的人们在极夜环境下也是利用风力发电，但风能不好储存，于是就有了长夜中不熄灯火的风俗，我们的建筑也是，所以岸上灯火与建筑灯光也可遥相对望。第三种则是建筑与海洋生物的和谐共处，建筑在工作时不使其靠近，停止工作时还可以兼具海底观测的功能。这是水下与自然环境的另一种和谐相处。
︱建筑空间及功能详解︱
甲板上的空间包括制冰区、可行走甲板和连接两个功能的桥梁。上面有一个大型风力涡轮机，以确保北极无穷无尽的风力资源能够得到有效利用。在北极地区，我们正在努力使建筑物以低功耗运行，这样可以减少多余热量的排放，不会给海洋增加额外热量，使制冰功能合理高效。风电机组下方设有中控室，外圈设有员工休息室，发电产生的余热可作为热能传递到员工休息室。外甲板可以让研究人员观察北极动物群，而与制冰模具连接的大桥可以让工作人员检查制冰设备，比如出口堵塞，以及水的含盐量。同时，中控室还通过一条螺旋通道相连，人们可以从甲板层移动到海面以下的空间。海面以下的空间包括社交空间、科学研究空间、水下观测空间、数据存储空间和储藏室，再往下就连接到了渗透膜组工作仓，这样反渗透膜就可以更换清洗了。过滤后的海水通过海水深度的压力输送到六角形模具中。采用低盐度海水和特殊工艺，将低盐度海水多次倒灌，使一个巨大的冰块层层冻结分离，提高制冰效率。水下无人驾驶飞行器（UAV）将冰块推到北极冰原的边缘。每一块六边形的冰都很容易形成一个大冰盖，在北极起到白色屏障的作用。反渗透膜组
由于制冰活动是需要根据需求及环境定向移动的，因此我们在甲板下安装了的驱动装置，六个排水孔可根据移动方向控制排水量，这样既可以精确控制移动方向完成建筑的移动，又不会对海水造成污染，同时达到清理废水的作用。它由初步净水装置和反渗透装置组成。初步净水装置装置通过过滤海水中的杂质来保护反渗透膜组，增加其使用年限。海水先进入初步净水装置内，在水压差的作用下，海水通过各层过滤膜，通过初步净水装置过滤的水再进入反渗透膜组，只允许水分子和微量元素透过，成为净化水。而细菌、铁锈、胶体、泥沙、悬浮物、大分子有机物等有害物质则被截留在管内，在滤膜进行冲洗时排出。（6）生物保护措施
为了尽量减少对环境的影响，我们还在进水口底部安装了生物过滤器，以防止周围的生物压入水管。建筑物周围发光的触角和声纳装置也提醒周围的海洋生物不要靠近工作状态下的建筑，声纳还能使建筑物避免撞击岩石。
由于北极地区的特殊性，我们将建筑设置为极昼、极夜两种工作模式：极昼模式下，建筑利用太阳能和风能同时发电，用于供应人类科考观测活动以及水下无人机工作所需的能量。而极夜模式下，进入无人工作模式，即不再接待科考人员，能源的供应方式主要为风能，用于灯光及水下无人机的工作所需能量。
︱方案表现︱
在方案的表现方面，是如何强化概念的表达呢？
因为这个方案比较像一个装置，概念有点未来感，所以最终的渲染主要以表现建筑为主，在环境方面就适当做了一些弱化。主要效果图就选了两个视角，一个是水面上的部分，主要显示建筑在极昼环境下工作时的一个状态，同时也表达出冰块的拼接方式、水下无人机的运用以及冰原上的动物对栖息的一种渴望。另外一个效果图则是建筑水面下的部分，我们想水面下的部分其实更多地表现一种建筑与周围环境的融合，本身我们的建筑也是仿生的，将它和水母及水中各种生物放在一起，与自然和谐相处的感觉。但同时我们的建筑又是有温度的，海底那些发光的触须在深海里何不又是另一番景色。另外还有三个小的效果图，第一张是对水面以上的建筑的特写吧；第二张则是制冰及运冰时的特写；第三张则是水下建筑内部，人们进行水下观测时的一个场景。
︱结语︱
1.这次的竞赛队伍是如何组成的？如何进行时间安排呢？这次竞赛是在竞赛营里组的队伍，所以遇到的都是志同道合的小伙伴们。有建筑学研究生同学，也本科非建筑学的同学，还有不能到现场一起学习的线上同学。整个竞赛的节奏十分紧凑，我们从组队开始到完成作品大概20多天，几乎每天除了必要的吃饭睡觉时间，其余都在做竞赛，几乎每天都在熬夜。由于还有其他组也在这里一起学习，所以大家的学习氛围十分浓厚，也有互相督促进度的作用。在这样的环境下，对于懒癌患者而言认真做完一个作品也不是什么难事啦！其实在整个过程中还是很顺利的，一开始想概念想得很头疼，但后面确定下概念之后在老师的引导下还是挺顺利的。偶尔会产生组内队员的想法不一致的情况，也会很激烈地探讨，但大家的初心都是把竞赛做好，所以讨论明白之后也就没什么问题了。线上线下的沟通也是在疫情期间比较重要的一环，只有所有组员完整参与讨论了，才不会在合作中产生隔阂。总之，非常感谢老师们的指导，老师们在每个项目上都话费了很大的精力，在做竞赛的同时也教会了我们一些新的软件。也感谢组员们的努力付出，才有了现在这个大家都比较满意的作品。
8月霍普杯竞赛营开课▼
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