作品解讀丨霧霾之下,空氣凈化裝置的摩天大樓斬獲eVolo榮譽獎

2023-02-19     UniDesignLab

原標題:作品解讀丨霧霾之下,空氣凈化裝置的摩天大樓斬獲eVolo榮譽獎

霧霾之下

空氣凈化裝置的摩天大樓概念設計

作品《Air Purification Skyscraper

斬獲2022eVolo摩天樓競賽榮譽獎

設計團隊:王澤倫、樊盛武、林漫倩

2022eVolo競賽營團隊

︱ 項目背景 ︱

問題 :世界衛生組織(world Health Organization)今年發布的一份報告顯示,全球90%的人呼吸著被污染的空氣。全世界每年有700萬人死於室內和室外空氣污染,24%的中風死亡、29%的肺癌死亡、25%的心臟病和43%的其他肺病死亡都與空氣污染有關。 空氣污染已然成為人類社會的主要殺手。

︱ 項目選址 ︱

世界上污染最嚴重的城市有一半以上在印度,其中新德里穩居榜首。印度首都新德里經常被稱作世界上污染最嚴重的城市,這裡的空氣污染每年會造成數千人死亡。德里是融合了各種不同成分有毒污染物的大熔爐。德里在環境、天氣、能源消費習慣和不斷增長的城市人口共同作用下,空氣污染物的濃度不斷提高,包括危害性極強的超細顆粒物。

特別是每年冬季,PM2.5指數達到安全限值的20倍。

2021年11月13日,新德里市政府召開緊急會議,以應對已經嚴重污染的空氣堅持了好幾天,做出了四個重大決定。在這些決定中,新德里的學校將停課一周;11月14日至17日工地沒有建築活動;新德里的政府辦公室關閉一個星期;建議私人公司在家工作。城市實行汽車限行令,單號車只能在單日行駛,雙號車只能在雙號行駛,是為了使20%的車輛不在道路上行駛。而在解除對女性司機、貴賓車輛、緊急救援車、殘疾人車輛等機動車的限制之後,這一數據僅僅只相當於德里汽車總量的6%。即使在最好的情況下污染城市空氣的微粒物濃度也僅僅可能減半。事實上,要達到世界衛生組織(WHO)安全標準,德里污染空氣的顆粒物濃度需要下降到驚人的30倍。如今,印度的環境污染已經成為嚴重的威脅印度人民的安全,數據表明,新德里每年都因為環境污染死傷無數。在超清潔電力公共運輸成為常態之前,德里的污染問題不會得到很好地解決……

經查閱資料和研究,我們認為,印度政府頒布的禁令和學校停課並不能從根本上解決問題。 城市仍然需要發展和運行,這是一個複雜的、融合了一系列問題的問題,處理這一問題必須懂得創新、全面並且果斷,否則難以解決。要從源頭上遏制PM2.5和有害顆粒的產生。分析了各污染源所占比例,發現交通污染對城市生態環境的影響較大,車輛的流動加劇了空氣品質污染。 人和車輛,尤其是經常有大量摩托車造成的交通堵塞,行人直接暴露在污染最嚴重的地方空氣中,這無疑是對人們身體健康最致命的打擊。

應對策略

我們把矛頭指向最嚴重的污染源——交通污染。城市空氣凈化器摩天大樓應當設置在污染最嚴重的交通要道,遍布新德里各地,將生成PM2.5的四種反應氣體進行收集,吸收,過濾,防止反應生成PM2.5。同時將這些氣體進行再利用, 整個建築形成一個自給自足的閉合系統,即吸收-過濾-再利用一體化的裝置,使得被污染的空氣自動進入建築,被凈化和重生,再給城市所用。所以我們的具體選址就在新德里交通擁堵的十字路口其功能是直接、快速收集被污染的空氣就地凈化。 其次,它是分離車流人流,緩解交通壓力甚至可以作為新德里城市居民休閒娛樂觀光的場所。

PM2.5的形成和來源

為什麼印度的空氣會是如此糟糕? 冰凍三尺,非一日之寒。印度的空氣污染與其長期以來粗放低效的生產生活方式和能源使用方式密切相關。

第一,是焚燒稻草:每年的這個時候,農民們用焚燒莊稼的殘留物來清理他們的田地,所以新季節的農業從11月開始。這就產生了一種由顆粒、二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫組成的致命混合物。印度排燈節期間一周前的煙火讓情況變得更糟。

第二,汽車尾氣:汽車排放的污染物造成了巨大的污染——空氣污染。印度的許多機動三輪車,計程車使用燃料,釋放不安全的污染物惡化空氣品質。

第三,燃煤電廠:印度是僅次於中國的世界煤炭大國,年產量為210百萬千瓦,全國50%以上的電力需求由燃煤電廠來滿足。化石燃料排放的溫室氣體,包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和氯化銨氣體。

第四,此外,印度植被覆蓋度低,氣候乾燥少雨,野火頻繁向空氣中釋放顆粒物也會造成空氣污染;已開發國家每年出口大量的電子垃圾,不科學電子元件拆卸、廢渣焚燒、磨渣等都是造成大氣污染的主要原因。也就是 PM2.5的來源。

概念

高濃度的細顆粒物(PM2.5),霾期間主要由化學反應產生,反應前的氣體主要包括二氧化硫(SO2),氧化氨(NOX),(NH3)和揮發性有機化合物。在一個理想的世界裡,清除這四種pm2.5生成前的任何一種反應物中的任何一種空氣污染就能被治癒,去除(使用或轉換)反應物,切斷反應物的來源,就可以防止化學反應的發生,從而阻止PM2.5的生成,也就是減少甚至是消除污染的氣體。

建築細節

反應物的轉換再利用過程

在污染嚴重的交通要道十字路口自動收集污染氣體,轉換成液氨作為清潔能源給裝置提供能量,作為整個裝置運作的能量來源。其他氣體隨著裝置內外的溫度差自動進入建築,發生一系列複雜的反應得到第一次凈化,有污染的反應氣體轉化成肥料,二氧化碳和水通過運輸供給給建築內部的垂直綠化供其使用。其他氣體再通過垂直綠化部分進行了第二次凈化直至純凈,再自由上升至頂層的城市休閒氧吧,將純凈的氣體重新還給城市和市民使用,從而減少了城市的空氣污染。

第一次凈化裝置步驟

裝置剖面及建築細部

建築的各部分的主要功能

1.交通環島:位於城市交通十字路口正上方,設置在建築底部,架空在路口上方,供行人通行。而車輛則仍然在原來的十字路口處自由通行,從而將車流與人流分開,緩解新德里的交通壓力,首先解決交通擁堵問題。

2.核心筒空氣凈化裝置:發生在設備底部的氣體反應是放熱的,底部的溫度較高,建築物的頂部的溫度較低,從而形成溫差,使氣體在建築底部形成自然對流。即被污染的空氣自然主動地從裝置底部進入凈化的核心筒位置,通過凈化,轉化和再利用等一系列的反應,逐級上升。而隨著建築高度的升高溫度降低,潔凈的氣體又降回原來的溫度,從頂部排出。

3.發電裝置:位於核心管內部,將氨氣轉化為液氨作為清潔燃料,為建築供電,使建築自給自足。只要裝置開始運行,就是自身供電,因而大大降低能耗。

4.垂直綠化:位於空氣凈化裝置核心管上方,氨氣和二氧化硫經反應後可轉化為肥料提供給垂直綠化,同時產生水被用來灌溉。植物可以吸收多餘的二氧化碳,轉化為新鮮的氧氣,同時空氣也通過垂直綠化進行了二次凈化。

5.城市氧吧:位於建築頂部,可以接收到來自垂直綠化凈化後最乾淨的空氣,作為城市休閒氧吧,為居民提供休閒娛樂和觀光功能。

6.交通樞紐:在建築的主要支撐結構中,膠囊電梯作為垂直交通系統,將城市居民運送到交通環島或城市氧吧。

7.輸送管道:輸送天然氣、化肥、水。

8.表皮扇葉:開口的位置和方向決定了凈化空氣向上的走向,並防止污染的空氣從表皮直接進入建築。

建築小場景展示

成果展示

學習心得

當我們在做摩天樓競賽著手考慮出發點時,就在思考建築與環境的協調與可持續性問題。我們關注到環境污染問題一直是全球熱議的話題,並且很多措施並不能夠有效解決環境污染問題,而建築作為城市必不可少的因素之一,若是可以以此作為切入點,從源頭解決環境污染問題,尋求人與建築,環境三者之間的平衡點,既能順應社會發展,又能利於三方的發展,這才是我們真正的目的。從方案推演階段到建模以及出圖我們也遇到了許許多多的困難,但解決的方式總比困難更多。非常感謝各位老師幫我們理清邏輯,循序漸進地引導,將方案闡述地更清晰明確。在效果圖繪製上李老師和林老師也給了我們極大的幫助和許多很好的意見,才有了後期效果圖這樣的呈現。

這次競賽營讓我們強烈感受到團隊合作的重要性,從最開始確定概念時候到後來的大家的頭腦風暴,不斷推翻又重新開始,繼而堅持不斷推進深化,都讓我感受到許多很好的腦洞和想法,提高了做方案的能力和視野。

小組的團結合作和互相幫助是完成一份圖紙必不可少的要素,我們知道只有有效的溝通,高效的合作,才能真正地實現團隊的共贏。每個人身上都有互補的特質,隊伍里既需要掌舵的人,也需要有願意配合深化概念,推動設計的人,這才能使方案不斷地推動,深化,從而達到我們想要的效果。

總之,非常感謝這段時間組員們和老師們的共同陪伴,讓我們得以完成這一次不可思議的摩天樓設計。

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-hk/9db8e1c454b22e156fe266ea440a7027.html