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概括 Summary

本文探讨了受自然启发的创新建筑设计,旨在消除高能耗的空调系统,符合蓝色经济的原则。传统的暖通空调系统对能源消耗和温室气体排放贡献巨大,建筑占英国排放量的45%和美国能源使用的70%。受白蚁丘和斑马条纹的启发,瑞典建筑师Bengt Warne和Anders Nyquist开发了节能设计,通过自然方式调节温度和湿度。他们的方法应用于瑞典的Laggarberg学校和津巴布韦的Eastgate购物中心等项目,降低了运营成本,改善了空气质量,并提升了居住者的健康。通过取消暖通空调系统,建筑节省了空间,允许在相同体积内增加楼层,从而提高收入潜力。这种模式还降低了投资风险并吸引了融资。采用这些设计的学校受益于更健康的环境,吸引了家庭并提升了当地房地产价值。这一创新展示了可持续实践如何降低成本、增加收入并提高生活质量。

This article explores innovative building designs inspired by nature to eliminate energy-intensive air conditioning systems, aligning with the Blue Economy principles. Traditional HVAC systems contribute significantly to energy consumption and greenhouse gas emissions, with buildings accounting for 45% of the UK's emissions and 70% of US energy use. Inspired by termite mounds and zebra stripes, Swedish architects Bengt Warne and Anders Nyquist developed energy-efficient designs that regulate temperature and humidity naturally. Their approach, applied in projects like the Laggarberg School in Sweden and the Eastgate Shopping Center in Zimbabwe, reduces operational costs, improves air quality, and enhances occupant health. By eliminating HVAC systems, buildings save space, allowing for additional floors within the same volume, increasing revenue potential. This model also lowers investment risks and attracts financing. Schools adopting these designs benefit from healthier environments, attracting families and boosting local real estate values. This innovation demonstrates how sustainable practices can reduce costs, increase revenue, and improve quality of life.

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Case 10: Contents | 案例内容

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市场

全球空调市场规模达620亿美元,其中住宅领域占比390亿美元,年安装量超4500万台。

温控系统是建筑管理核心成本之一,也是气候变化主要推手。发展中国家(尤以中国为首)需求增长最快,热交换器与冷凝器(用于回收废热)市场规模25亿美元,空气过滤器(清除颗粒物、花粉与病菌)市场增至20亿美元。

房地产开发商日益投资建筑管理系统(BMS)——通过计算机调控建筑内光、水、气流的硬件系统。一栋十层建筑的温控硬件成本可达350万至500万美元,年运营维护费用占总支出的25%。在英国,建筑碳排放占全国总量的45%;美国建筑能耗占总能源消耗的70%,二氧化碳排放占比38%。

欧盟委员会报告指出,90%的现有建筑存在水气加热/冷却能源管控不当问题,需系统性改造。通过免费新风系统(Fresh Air for Free)等技术升级,现有设施能耗可降低30%。

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创新

已故瑞典建筑师本特·沃恩(Bengt Warne)及其团队于1950年代研究坦桑尼亚与津巴布韦白蚁巢穴的自然温湿度调控机制。

这些巢穴无需外部能源,仅凭物理定律即可调节气流、温度与湿度。沃恩发现,白蚁通过精准建筑设计(巢内恒温81华氏度、湿度61%)实现地下菌类培育。巢穴高度、风道尺寸、朝向与建材选择共同构成空气管理体系。

全球自然通风建筑早有先例:哥伦比亚拉斯加维奥塔斯(Las Gaviotas)医院与日本奈良东大寺正仓院(Shosoin storehouse)均在湿热气候下实现舒适环境。瑞典建筑师安德斯·尼奎斯特(Anders Nyquist)基于白蚁巢穴研究建立数学模型,为建筑设计提供可预测的解决方案。其在瑞典松兹瓦尔(Sundsvall)蒂姆罗市(Timrå)拉格伯格学校(Laggarberg School)的实践表明,该模式不仅适用于湿热气候,在干冷地区同样有效——每30分钟换气一次可提升儿童专注力与健康水平。

尼奎斯特团队进一步将斑马黑白条纹的光热效应融入建筑外观设计,利用热空气上升、冷空气下沉的物理原理,在瑞典于默奥(Umeå)福特经销商园区与日本大和房屋(Daiwa House)办公楼案例中,验证了无额外能耗的持续换气系统可行性,同步实现粉尘病菌排出与健康环境营造。

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第一笔资金流

当多数企业聚焦设备能效优化时,尼奎斯特与沃恩通过仿生设计彻底颠覆高能耗建筑标准。

其将斑马与白蚁的物理调控机制融入建筑,实现资本支出削减、运营成本降低与空气质量提升的多重效益。以拉格伯格学校为例,高保温性能建筑无需额外供暖制冷,仅通过自然气流即可维持舒适环境,同步减少碳足迹并让学生直观学习物理原理。

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机遇

该模式虽冲击暖通空调(HVAC)供应商业务,却为地产商开辟新蓝海。

取消天花板风道系统可节省每层40-50厘米空间,使五层建筑实际获得六层使用面积。典型十层建筑原需售出55%单元实现盈亏平衡,采用该设计后盈亏点降至46%。低风险(因盈亏点下降)可获更低融资成本,形成"降本-增效-风控"正向循环。

津巴布韦哈拉雷东门购物中心(Eastgate Shopping Center)是首个成功案例。尽管津巴布韦被视为高风险投资地,该综合体却以最低运营成本与最高公众吸引力成为当地最受欢迎建筑。

教育建筑是另一关键领域。政府通过自然通风改造削减能耗开支的同时,健康学习环境将吸引家庭迁居偏远学区,推高周边地产价值。这种"健康儿童提升土地价值"的融资模式,正是蓝色经济(Blue Economy)的实践典范——当物理定律与生态智慧重塑建筑逻辑,可持续发展不再仅是口号,而是创造多重收益的革新引擎。

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