建築靈感來自世遺泥漿打造永續城市

 |2022.07.17
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使用3D列印工藝製成的建築結構。圖/法新社、網路
馬爾地夫的飄浮房屋可抵禦颶風。圖/法新社、網路
孟加拉METI學校完全使用當地材料建造,包括泥土、稻草和竹子。圖/法新社、網路
回收的玻璃能取代砂石,製作成混凝土。圖/法新社、網路
土坯是由土壤和有機材料製成的永續建築材料。圖/法新社、網路
防洪屋能浮在水上,並在洪水退去時回到原本的位置。圖/法新社、網路
葉門古城沙那的建築使用夯土建造,冬暖夏涼。圖/法新社、網路
馬利共和國的民眾以泥巴修補清真寺。圖/法新社、網路

編譯/潘楠慕

泥製建築具有冬暖夏涼的特性,能在日間吸收太陽輻射的熱量,在夜間釋放熱能,讓溫度維持在舒適的水準。在永續建築逐漸成為主流之際,一些建築師正回歸這種古老的建築材料,甚至從聯合國世界遺產尋找靈感。

葉門古城沙那(Sanaa)有許多以夯土建造的建築,與附近的山景融為一體。這些建築已被聯合國教科文組織(UNESCO)認定為世界遺產,理由是「反映伊斯蘭教早期空間的特徵,具有非凡的藝術和繪畫特質,且在使用當地材料和技術方面展現非凡的工藝」。

葉門泥磚建築基金會(Mud Brick Architecture Foundation)的聯合創辦人達姆魯吉(Salma Samar Damluji)表示,儘管沙那的建築已有數千年歷史,但至今仍有人居住,因為它們的恆溫效果良好、材料永續,至今仍相當適合居住,「這是未來的建築」。

世界各地的建築師正在尋找能承受山洪、高溫等極端氣候事件的永續技術,並重新研究泥製建築。這種建築形式,可能影響未來住宅和城市的設計,緩解氣候危機。

建築產業占全球二氧化碳排放量近四成,因此,世界各國欲實現二○五○年淨零排放,並讓全球氣溫升高程度保持在攝氏一點五度以下,建築業的減排至關緊要,尤其是把混凝土換成低汙染的材料。達姆魯吉指出,泥漿是混凝土的完美替代品,泥製建築對環境的衝擊非常小,且材料可完全回收。

古老的泥製建築,已啟發了許多現代建築師;塞爾維亞的柯姬席奇(Dragana Kojicic)正在塞國推廣以土坯建造的土屋(earthen house),她說:「我們的祖先很聰明,能善用身邊的材料。泥土隨手可得,也能用來打造許多東西,例如牆壁、地板、天花板、爐灶甚至屋頂。」

奧地利建築師赫林格(Anna Heringer)使用泥土和竹子等天然材料建造建築物,代表作品之一是完全以手工打造的孟加拉現代教育及訓練研究機構(METI)。她表示:「這種建築所有材料都在鄰近地區取得,是解決建築永續問題的理想方案。」

泥製建築的另一個特點是可以靈活地擴建或縮減,非洲馬利古城傑內(Djenne)也以泥製建築聞名,當地的大清真寺(Great Mosque)是世界上最大型的土製建築,高度將近二十公尺,長寬各達七十五公尺。當地民眾每年都會在特定時間聚集,以泥巴、黏土修補大清真寺和其他建築。

倫敦東方和非洲研究學院(London's School of Oriental and African Studies)社會人類學榮譽教授馬爾錢德(Trevor Marchand)表示,這項活動是當地社會凝聚力的重要象徵,傑內的泥土建築也隨著居民修補和重建家園而不斷變化。他說:「這種建築的結構可靈活調整,隨著家庭人口結構而改變;家庭成員增加時可以輕鬆擴建,反之也能縮減建築物,把多餘的建築分解並變回土壤。」

玻璃+3D列印 混凝土更環保

混凝土具有價格低廉、製程簡單且堅固耐用等優點,是建築業最常使用的材料,但混凝土對環境相當不利,生產過程釋放的二氧化碳量占全球排放量的百分之八,且須挖取大量砂石,嚴重破壞自然環境。廢棄的混凝土,更占了全球垃圾掩埋場廢棄物的百分之三十五。

為了解決環境危機,科學家正在開發以回收玻璃和3D列印技術製作混凝土的方法。專家指出,3D列印混凝土可能改變建造業沿用數百年的流程和技術,降低成本並節省時間,更兼具環保優點,為建築業界帶來新一波的技術革命。

英國倫敦布魯內爾大學(Brunel University London)的研究員庫根(Mehdi Chougan)表示,混凝土由水泥、水和沙子等材料混合而成,研究團隊則嘗試以玻璃取代砂石。庫根解釋,玻璃是由沙子製成,易於回收利用,無需任何複雜的加工技術即可用來製造混凝土。

研究團隊以機器壓碎玻璃瓶,經過清洗、風乾、碾磨等手續,把玻璃變成有如粉狀的微粒。接著再使用3D列印裝置,把這些材料印製成混凝土牆或房屋的架構,組裝成房屋。

庫根表示,3D列印的優點是能夠輕鬆製作各種形態的建材,為建築設計開創更多可能性。此外,3D列印裝置能夠大量生產,提升生產效率並降低成本。

以玻璃製作混凝土,更兼具環保和舒適、節能等優點;庫根指出,根據美國國家環境保護局(EPA)的資料,美國只有約百分之二十五的玻璃被回收,若能夠以玻璃製作混凝土,將可大幅提升玻璃的回收率。另外,玻璃的導熱係數只有傳統砂石混合物的百分之三十三,以玻璃製作混凝土建造房屋,可降低冷氣和暖爐的需求。3D列印與回收玻璃的結合,能創造超輕量、高絕緣的建築,有助實現淨零排放目標。

漂浮式防洪屋 暖化話題建築

全球暖化導致極端氣候與海平面上升,首當其衝的是島嶼及沿海地區;為了應對風險,一些開發商開始在各地規畫漂浮式房屋或漂浮城鎮。

今年四月,聯合國宣布將在南韓釜山附近建造漂浮城市「海洋城市」(Oceanix City),初期可供一萬二千人居住,未來可能會增加到十萬人。另外一座漂浮城市,則是位於馬爾地夫的「馬爾地夫漂浮城市」(MFC)。

設計MFC的建築公司「水工作室」(Waterstudio)創辦人歐蘇伊斯(Koen Olthuis)表示,MFC的結構類似蜂窩,設計靈感來自珊瑚;漂浮城市四周有環礁圍繞,可避免海浪和颶風侵蝕。這座城市將由五千個浮動單元組成,包括房屋、餐館、商店和學校,預計二○二七年完工,可容納二萬人。

歐蘇伊斯指出,MFC的特色包括彩虹色房屋、寬敞的陽台和海濱景觀。交通方面,居民可以乘船、步行、騎乘自行車或駕駛電動滑板車。此外,MFC將採用智慧電網,並設置大型水冷系統降溫。

歐蘇伊斯說:「漂浮房屋將為過度擁擠和受洪水威脅的城市提供安全的建築空間,讓建築物突破陸地的限制;漂浮城市可隨海平面一同升降,不用擔心被淹沒;這將顛覆建築產業,就像一個世紀前的摩天大樓一樣。」

時常遭遇洪水侵襲的日本,也出現漂浮式的防洪屋;日本房地產開發商一条工務店(Ichijo Komuten)設計的防洪屋,不僅防水還能漂浮,並能避免房屋被洪水沖走。

工程師指出,防洪屋的底部採密閉式設計,能防止洪水湧入住家;一旦周圍水位上漲,防洪屋也隨之浮起,漂浮在水面上。此外,防洪屋也設置數根浮有纜繩的鐵棒,在洪水氾濫時將房屋保持在原位,並在洪水退去時讓房子回到原位。

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