维持性技术 SUSTAINING TECHNOLOGY│Arch

（做个好梦）

（可以在网易云音乐搜索歌单“悬浮映画博物馆”陪你度过熙攘的周末！）

(Early Pioneers, late developers: Survival Capsule (creators unknown], US project, 1970s)

这个项目充满了这个时代的价值 -预制化和工业化生产的自我维持模块。正如后来由Future Systems和其他公司所采取的和更具情怀的代表，这个想法是具有吸引力的，因为它为用户提供了将工业社会的好处和生活在野外的机会（而社会和工业化的辅助用具却神秘地消失了）。

悬浮映画按：

文章试图通过《AD》杂志捕捉70年代初建筑师对环境和生态问题的参与程度，这本身就是一个问题。当时该杂志的编辑政策是在 "可持续发展 "成为一个方便的流行词之前，它就积极委托撰写文章和进行全球调查以告知建筑业对环境的影响。罗伯特-韦伯（Robert Webb）是新一代环境工程师之一，他承认对那些帮助定义我们今天所使用的术语的人负有责任。他看到建筑师如何在1970年代中期从"环保的马车"上落下，现在才开始重新爬上去，但他想知道在这期间我们对地球的理解有多少错失。

SUSTAINING TECHNOLOGY

维持性技术

Robert Webb

我们问自己一个问题。有没有可能在狭小的空间里种植一小群人所需的食物，而不损害环境，也不持续地大量依赖外部能源和材料？整个想法是：我们能否设计出一个可自我维持的系统 并且能够作为一个系统来运作？

— John Todd, New Alchemy Institute, Canada, 19701

这个问题与最大的问题有关：物种生存。随着人类的影响力在全球范围内延伸，这个问题表明我们需要更好地理解我们在设计时产生的影响。20世纪70年代的许多工作和理论都是围绕这个问题展开的，其中有许多值得我们今天借鉴和启发的地方。

这个时代对技术进步十分痴迷，尤其是自主建筑和结构的发展，这些建筑和结构结合了自己的生命支持系统 -使机器动了起来。这些概念通过探索能源和资源流动的壮丽网络图来说明，同时这些建筑变得越来越像“豆荚”，从中长出了风力涡轮机和污水处理厂，并被设计成由直升机或卡车完整地运送，以最小的影响到达他们未被开发的荒野地点。

这种开创性的工作主要是通过原型和未建成的项目发展起来的。在这里我们探讨了当时和现在的一些明显差异。20世纪70年代丰富的技术乐观主义和足智多谋与强烈的环境意识有关，尽管其基础是相对有限的科学。相比之下，今天我们对环境危机的科学知识是积累和详细的，而矛盾的是我们却被技术悲观主义所困扰和压抑，而且不清楚是否真的存在政治意愿。

然而一种新的意识正在出现：有一种简单的货币可以为自我维持的文明和技术提供适当的价值体系，那就是能源。这种意识正在改变建筑的设计方式，以及用于驱动建筑的技术。

(Zip-Up House, Richard Rogers Partnership, 1972

Project using industrial components (refrigerated truck panels)  to create a super-insulated and rapid-deployable housing system.)

使用工业部件（冷藏甲板）创建一个超绝缘和快速部署的住房系统的项目。

Technological Optimism

技术乐观主义

上世纪六七十年代，主题为Cosmorama的AD杂志的充满了对科技进步的兴奋和激情。该栏目精选了建筑、科技等行业期刊和报纸上的新闻剪报，其中有一个完整的专栏--"未来就是现在"（FIN）来专门列举世界各地的环境研究机构。

1971年某期的一个短篇报道了一种新的能够提升效率的海水淡化方法开发。另一则报道了LIVE-IN的发展，这是一种由玻璃纤维泡沫夹层外壳单元组成的简易房屋，在美国售价为7,000美元。另一则报道了美国试图设计一种通过处理尾气以达到无污染的汽车。这种精神在当时的其他刊物上也有体现。斯图尔特-布兰德（Stewart Brand）的《地球目录册》（Whole Earth Catalog）提供了一份关于低影响生活的解决方案和组件的简编。同时，维克多-帕帕奈克（Victor Papanek）的开创性著作《真实世界的设计》（Design for the Real World）展示了产品设计如何从道德和环境问题中获得驱动性的灵感，以超越设计界刚刚出现的 "品牌 "和 "形象 "的概念。

生存舱和理查德•罗杰斯事务所（Richard Rogers Partnership）的Zip-Up House是这种技术乐观主义的完美例子。该胶囊建筑探索了自我维持系统的最佳物理形式，而Zip-Up则是对使用人造建筑部件的更多建筑探索。据说事务所的高级合伙人劳里雅培（Laurie Abbott）介绍："我们使用的是来自冷藏卡车的甲板，这样房子可以在几天内组装起来，同时还能提供梦幻般的恒温水平--1kW的加热器就能让它保持愉快的温暖。

Abbott的评论揭示了他对从第一原理物理理解事物生成建筑和产品的兴趣，沿袭了建筑师确实是一个有实践头脑的修理工的传统观念；在后花园建造风力发电机。如今这个行业正在被数字化和虚拟的设计流程所主导，从绘图到制造，将表面的东西凸显出来，推论是技术在幕后工作，而不直接决定形式的制造，因此我们已经不需要了解能源和资源的流动：技术在看不见的地方处理掉就好了。

(Autarkic House, Alexander Pike and students from the Martin Centre, University of Cambridge, 1972–3)

参观剑桥的建筑游客要求看这个项目，但他们失望地发现，这个项目的概念是缩小的：模型是1:10的比例。 

剖面图显示了用于发电的屋顶一体化风力涡轮机；用于冬季供暖的跨季节热库；用于被动式太阳能收集的温室；以及用于饮食和娱乐的植物。

剑桥大学马丁中心亚历山大-派克（Alexander Pike）和他的学生的Autarkic House项目是另一个被广泛发表并被证明具有影响力的关键例子。该建筑有一个屋顶集成的风力涡轮机用于生产电能，有一个跨季节的热库用于冬季供暖，还有一个温室用于被动式太阳能收集和粮食生产。参观剑桥的建筑游客都要求参观它，但他们失望地发现这个概念是微不足道的：模型是1:10的比例，而且1:1比例的模型版本资金也没有到位。然而风力涡轮机确实有了进一步的工作，它的开发者之一-伊恩-梅（Ian May）博士现在是风能开发商Renewable Energy Systems的总经理，该公司在世界各地建立了风电场。

20世纪70年代开展的许多基础工作来促进了建筑能源法规和标准的逐步完善，而现在一系列项目正在向主流靠拢。建筑师罗伯特（Robert）和布兰达-威尔（Brenda Vale）建造了一系列自主和低能耗的房屋，在这些房屋中建筑作为艺术的地位是次要的，它证明了在不牺牲舒适度的前提下，可以以低成本实现可持续的能源和资源流动的。这项工作在20世纪90年代末的霍克顿避土式和被动式太阳能房屋中达到了顶峰，监测结果证实，只要让缓冲空间在冬季寒冷，就不需要供暖。然而，牛津布鲁克斯大学的苏-罗夫（Sue Roaf ）认为，生态屋看起来应该和传统房屋没有什么不同；她的“牛津生态屋”（Oxford Eco-House）开始证明确实可以这样做。但也有一些人在利用这一议程探索设计创新。

马丁中心草坪上的模型。

Environmental Awareness

环境意识

阿波罗计划和登月向建筑师和艺术家们展示了他们可以在最荒凉的环境中为人类筑巢和提供支持 -我们拥有的技术和想象力。但房子本身能像飞船一样吗？斯图尔特-布兰德（Stewart Brand）在1966年花了很多时间制作和销售徽章，上面写着："为什么我们还没有看到整个地球的照片？"，敦促美国宇航局从遥远的太空中拍摄出地球的彩色照片 -最后它做到了。同时1973年4月的石油危机让我们警觉到我们如此依赖的关键资源的局限性，加速了可再生能源技术的创新，也表明了对自给自足的房屋的需求。

既然有如此敏锐的意识，那么为什么建筑和对技术的承诺在十年末会出现动摇呢？除了一系列由坚定的爱好者所做的示范项目外，直到20世纪90年代这类问题才重新进入主流辩论，但不是通过建筑，而是由于环境游说的势头逐步增多。

在1970年代，人们对环境威胁的现实的科学信心相对不足。臭氧层的空洞尚未被发现，也没有长期的历史数据来支持少数科学家关于快速发生气候变化（或全球变暖）的可能性的说法。

(The Need for Carbon-Sense)

图中显示了沃斯托克冰芯的发现。在过去的40万年里，温度和二氧化碳浓度一直在一个一致的数值范围内相互密切配合。目前的二氧化碳浓度要高得多，而且超出了范围。

相比之下今天的科学家们已经掌握了更多的事实。这张图（上图）显示了在沃斯托克钻取的冰芯样本的数据，显示了过去40万年中大气中二氧化碳与平均温度之间的密切关系。目前的二氧化碳水平为百万分之370，在这个时间段内是前所未有的。国际气候变化小组的研究小组已经运行了大约30种不同的计算机模拟。他们预测本世纪气温将上升1.5至5.8℃，全球平均海平面将上升0.9米。"由于人类活动的结果，温室气体正在地球大气中积累，"美国国家科学院说，"......人类引起的变暖和海平面上升预计将在整个21世纪持续下去。"这是一个现任政府已退出《京都议定》（Kyoto Protocol）的组织所提出的。

(Visualising the Invisible, XCO2, 2003)

无形的东西变得可见。计算机建模技术使建筑可以通过光来塑造，使日光得到优化，电力照明降到最低。

像这样逐渐变化是一回事，但现在的研究也指出，快速发生的气候变化是一种真实的可能性，这也许会引发新的冰河时代。一个研究小组最近计算了这样一种可能性：到2065年极端天气事件造成的保险损失将达到与国内生产总值（GDP）总额相同的数值。

20世纪70年代，从事这一领域工作的科学家和设计人员面临的最大障碍也许是经济理论。可再生能源的 "陷阱"是，利用可再生能源所需的技术尚未大量生产，因此往往是较昂贵的初始支出。环保主义者对此的反驳是，随着石油和其他资源开始枯竭，它们的价格将上升，因此使非化石燃料解决方案变得经济。然而，经济学家马修-西蒙斯（Matthew Simmons）对这一论点持怀疑态度，以至于他在1980年与环保主义者保罗-埃利希（Paul Ehrlich）打赌：如果一些关键金属的价格在10年内上涨来说明不可再生资源枯竭的现实，那么埃利希将赢得这场赌局。但事实上这期间的价格却在下降，这促使西蒙斯离奇地声称："如果历史可以说明问题 自然资源的成本会逐渐降低 因此也就不那么稀缺了。”

另一个高调预测未来的尝试是罗马俱乐部1973年的报告，该报告基于对未来情景的计算机建模，并建议在2000年之前文明的灾难性终结。其中一个关键的预测是，粮食生产将无法跟上人口增长的步伐--这也被证明是完全没有根据的，尽管全球平均分配尚未实现。该报告的说法是极端的、危言耸听的，并倾向于用同样的 "愚蠢 "刷子涂抹当前的环保活动家。然而它却提供了一个必要的练习，以想象未来难以想象的情景。

然而，我们今天所面临的是我们的主要化石燃料 -石油的日益稀缺，据报道石油的产量现在已经达到了峰值。目前每桶40美元左右的价格在历史上是很高的（部分原因是由于中国需求的快速增长），但根据能源专家马修-西蒙斯（Matthew Simmons）在最近一次关于石油峰值的会议上的说法是，这个价格还不够高："我使用的数字是每桶182美元左右。我们需要实事求是地给石油定价，以控制其需求。这是因为全球产量正在达到顶峰"。

Energy is the Machine

能源作为一种机器

我们现在知道，人为的气候变化是由一篮子的温室气体驱动，其中最重要的是二氧化碳。人为的二氧化碳来自化石燃料--汽车、发电站、房屋和工厂，这大部分二氧化碳的排放是为了提供光、热和电力（建筑物的 "内含 "或制造能源含量通常低至总寿命能源的十分之一）。

(Humber Centre for Excellence in the Built Environment,  Niall McLaughlin Architects and XCO2, Hull, 2004)

这座模块化建筑将作为建筑环境讨论的焦点，它每三年移动一次。一系列小型风力涡轮机和光伏板在灵活的杆子上摇曳，同时提供全部电力需求。半透明的隔热屋顶为主要会议空间提供了充足的日光，废旧的木质颗粒被烧成了冬季的热源。该建筑实现了近乎零碳的性能。

目前关于气候变化的科学共识正在推动政治行动从而产生了诸如《京都协定》等国际条约。但一些强大的政治力量（特别是美国现任政府）正在减缓进展，但这些条约最终将使碳（或二氧化碳排放当量--CO2e）本身已经成为一种主要的可交易货币。欧盟的排放交易计划将于2005年1月开始实施，最初覆盖能源公司和重工业等主要生产者。最终每个组织（或许还有每个人）都可能有一个基本的碳排放配额（尽管他们可以出售多余的配额或购买更多的配额）并逐年减少，最终达到稳定气候变化的目的。

但进展可能过于缓慢。《京都协议》中的二氧化碳减排量（发达国家到2010年在1990年的基础上整体减排5%）只能将气候变化推迟几年。英国首相托尼-布莱尔（Tony Blair）最近就气候变化问题 "大放厥词"，终于加入了 "绿色工业革命 "的呼声，但这一承诺尚未在英国政府政策中体现出来，最重要的是经济和税收政策，在那里它将发挥最大的影响力。知名机构的大量研究表明在服务于GDP增长的同时，向低碳经济转变是可能的。然而我们的民主结构造成了特有的短期主义，因此我们的主要希望或许必须寄托在文化和社会变革上。

(Exhibition building for Renewable Energy in the Urban Environment (RENUE), Robert Webb and Richard Rogers Partnership, London, 1997)

系统和技术的暴露和狂欢，包括水动力电梯。圆柱形的形式让建筑跟随一天的时间和太阳的位置，而参观者可以改变滑动板，改变墙体结构的环境反应，直接体验结果。在外部楼梯和服务核心的顶部，有一个垂直轴风力发电机来产生电力。

很明显我们的文化需要内化一种新的能源价值（电能、热能、光能、空气流动）等，这在20世纪70年代的资源流图中首次得到了辉煌的直观体现。

能源就是一切。我们在很大程度上还没有意识到这一点，但我们的整个生活(包括城市和农村)都是由我们获得能源的机会(我们如何使用能源、为什么使用能源、使用什么样的能源)所驱动的。能源的获取与发展中国家的识字率密切相关。能源是促进复杂的现代文明发展的基本资源 -通讯、教育和将个人从苦役中解放出来。而最关键的是我们目前的能源生产和消费模式也是其最大的威胁。

建筑和设计现在正在学习将这些因素纳入设计过程，像XCO2这样的工作室正在使用复杂的建模工具，以了解建筑如何通过应用适当的技术来提高对环境的反应。这在光照或日光设计中可以最直接地看到，计算机设计可以帮助使用新的技术来反射和引导建筑物中的光线，或者预测建筑物中的空气流动，使我们的建筑物能够优化其环境资源的使用，最大限度地减少对化石燃料技术黑匣子的依赖。

(XCO2 and Solar Century: C21 Solar Tile 2004; Motorway Sound Barrier, M27, Southampton 2003; Solar Canopy, Mile End Park, London 2003–)

光伏（从日光中获取电能）的开发，与当今标准的屋顶选择产品 -连锁混凝土瓦无缝结合。同时高速公路声屏障提供了一个不那么传统的功能组合。光伏向上转动，寻求天空中的能量，而曲折的形式来分解声音。太阳能天幕可以遮挡雨水，并为电动卡丁车赛道产生能量。客人是多种多样的：当地的孩子们有了另一种快乐骑行的选择，城市里的绅士们也有机会发现电动车有令人信服的加速性能。

但是，当中存在着一种非常现实的危险，就是象征性。由于很少有人了解能源使用的基本原则，开发商和建筑师很容易口惠而实不至。公共标准和目标不明确也会产生巨大的反作用；在撰写本文时，在建筑研究机构（BRE）的EcoHomes计划中获得较高的评级相对容易，但该计划也严重低估了能源这一最重要的问题。因此我们仍然要依靠少数先驱者的承诺和诚信来实现真正的环境项目改善。

从更积极的角度来看，越来越多的项目公开从能源议程中获得灵感。拟议中的太阳能天幕（位于伦敦东区）利用太阳能来确定其几何形状。光伏电池（从日光中发电）覆盖在支撑拱门的南面外墙上，以一种历史性的形式（锯齿形屋顶）来解决一个新的问题：既能挡雨，又能为电动卡丁车赛道提供能量，而且还有剩余电量。

另一个关键的能源资源是风，风的采集是一项高度发达且具有成本效益的技术。建筑物上的风提供了特别丰富的机会，没有传输损失而且可以利用建筑物的形式来增加能量，XCO2的 "生活塔 "（Living Towers）概念和 "quiet rEvolution "设计就证明了这一点，这种垂直轴风力涡轮机经过优化，具有恒定的驱动力，振动和噪音最小，并且能够利用紊乱的风。

(Zero-Carbon Living Towers, XCO2, 2004)

研究项目旨在展示一种将加速风能融入建筑环境的实用方法。塔楼的航空翼形式驱动风以通常两倍的正常速度通过涡轮机，使涡轮机能够产生公寓居民的全部能源需求。

此外，由麦克洛宁（Niall McLaughlin）建筑事务所与XCO2公司合作建造的Humber卓越建筑环境中心旨在通过雕塑式 "能源丛 "中的小型风力涡轮机和太阳能电池板阵列、木质颗粒燃烧锅炉供热，以及高性能半透明屋顶，实现热损失和日光之间的最佳平衡，实现零碳性能。

这样的方法（由能源意识形成的建筑）正被越来越多的设计师应用于城市设计、建筑和产品中，其中一些产品如今正在建造全尺寸的工作版本，而不仅仅是1:10的模型。虽然主流社会对能源问题的关注只是停留在口头上，但这种文化的改变却在缓慢地传播，让以前看不见的能源成为我们设计意识的基石。

(‘quiet rEvolution’ vertical-axis wind turbine, XCO2, 2004)

原型：20世纪70年代的梦想现在正在变成现实。涡轮机的几何形状由空气动力学工程驱动，通过数学算法创造出性能和优雅的最大化。

©Robert Webb

©AD

翻译：KARWAI

编辑：KARWAI

于悬浮映画（MemoryPics）编辑并发布

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