本次优秀作品分享
我们邀请到香港城市大学建筑学专业的
YAN Jiaqi同学分享她的研一课设作品
《垂直绿色能量塔——香港灾后庇护所设计》
👀
作者按：
设计背景
学期之初，我选择了关于香港个人庇护所设计的studio。设计要求是应对香港地区的灾害，并为之设计一个庇护所。灾害并没有限制类型和范围，因此灾难发生的情景完全是由自己拟定。我通过查找相关资料以及分析香港地理环境发现，香港历年来最容易出现的是洪涝灾害，因此我决定设计一种能够应对洪涝灾害的建筑装置，以应对持续几个星期的洪水、电力供应中断以及交通不便的情境。由于设计基于一个关于洪涝灾害的设想，我根据香港地区的等雨量图和历年灾害发生的频次状况选定了九龙地区的三个位置，分别位于黄大仙、葵涌和马鞍山。
起初我也没有很好的概念或者想法，手绘了一个简单的草图给老师看，老师建议我设计一个能量收集装置，这启发了我的设计角度，因此我开始侧重于如何实现建筑自身的能量循环和能量供给。从这个角度出发，很容易让人联想到上世纪60年代日本的新陈代谢派，预制和装配式建造方式与本次课设不谋而合，我也因此萌生了自己的设计概念——可生长的建筑，建筑就像细胞一样摄取能量、生长发育、新陈代谢。
设计过程
能量的来源问题是首要问题，由于自己这方面的专业知识不足，查阅了较多的相关资料，太阳能、水和食物是人类必需的能源，是设计中必须考虑的因素。太阳能是市面上应用和转化效率最高的清洁能源之一，因此应当设置太阳能电板收集能量，食物可以通过种植蔬菜或者谷物来满足人们的基本需求，自然降水是饮用水以及农作物灌溉用水的主要来源。
我联想到设计一个垂直的能量塔，既能够种植蔬菜，也能够为人们提供庇护，日常情境下可以作为城市垂直农场对外输出农作物、售卖给市场，以及开放给公众参观体验，当灾难来临时可以迅速调整为个人庇护所。为了快速实现这些需求，可以采取模数化的设计，采用两种类别的单元：温室单元和居住单元，便于大量预制和装配。
当我向老师提出这些初步概念时，他鼓励了我，建议我推行下去，并同时提出这些想法需要数据支撑，应当通过数据计算来完善设计。因此在接下来的时间里我开始思考光电的转化效率、种植农作物所提供的能量与人体所需能量的平衡、雨水收集器以及给排水管和水箱布局等问题。这些都是非常细致的问题，有些涉及较为专业的领域，各个问题彼此相互串联，对于我来说可谓是一个挑战。
首先是依靠太阳能能否支撑整个装置，是否需要其他能源加以补充？太阳能转化为电能需要储蓄在蓄电池中，同时整个过程还会伴随一定的损耗，例如阴雨天太阳能电板的低效运作、光电转化正常损耗、蓄电池放电深度等等，除去这一系列问题，得出的数据才能确定太阳能的工作效率。考虑到香港的纬度和太阳高度角，太阳能电板最佳倾斜角度应是22°，同时太阳能电板面积影响了最终获取的电能，由此计算，我得出最佳倾角的太阳能电板面积和居住人数的比例为6：1。主体设计是两个圆柱塔，在顶部布置太阳能电板，并且同时考虑了连续三天阴雨状态下仅依靠蓄电池释放电能的可行性。由于设计背景是洪涝灾害，降水较多，因此也设置了涡轮机发电装置，以控制在特殊天气下的电能供应。
考虑到最大化利用太阳能，以及庇护所的临时需求，根据太阳直射角度、香港维度，温室单元被设置在南侧，庇护单元设置在北侧，整个塔体底部架空一段高度，通过可调节升降的三脚架支撑，以防止洪水侵蚀。
以上这些计算可以得出一个初步的模型构架，各部分的构成比例都在某种程度上影响着能量塔的外观形态。这些数据和建筑本身造价也息息相关，以数据为导向进行的设计可以控制着建筑的体量，从而形成模数，也可以被大量的复制于香港各个地区。
关于每个居住单元体的设计，内部家具都是特殊尺寸的定制家具，由于临时庇护之用，满足基本需求的同时尽可能节约空间，配备有一个小型卫生间、弧形的床、可折叠的桌子、小型橱柜、推拉门和圆形窗等等。
这里不得不感谢我们另一位建筑实践课程的老师，他是一名注重实践的建筑师，辅助我们完成课设，当时他向我提出许多细致的问题，例如如何搭建、建筑材料如何选择、是否采用装配式、加工的工厂在哪里等。考虑到与主体的连接以及承重问题，他建议单元体采用钢框架外附铝板的材质。顺着这样的思路，我开始考虑预制装配的流程。每个单元体（4sq.m*2.5m）包括内部家具都是由内陆的工厂提前预制完成，通过货车运输至香港的基地进行装配。每个单元体都通过上下连接件与主体进行连接，并且每两个单元体之间有支柱和墙体进行辅助支撑，底部由三脚架支撑。
能量塔自身作为城市垂直农场的功能是永久的，然而作为庇护所只是暂时的，当灾害结束之后，这些居住单元有两种处理方式，一种是保持在原位，可以作为旅馆单间进行使用，另一种则是完全拆除，将圆柱塔恢复为原本的城市农场，拆除的单元亦可运输至展览馆进行展出。
本设计仅是一个课设，但是我从中学习到了许多知识，这都是我以前作为建筑专业的学生从来没有涉足过的领域，我也因此感受到了以数据支撑建筑设计的重要性，算是对绿色建筑、建筑技术方面的初探。当然，设计本身存在一些不足之处，比如建筑造价、与实际工程的对接以及落地性等许多问题，这也是我们作为建筑系学生常常会忽略和缺乏的，希望通过未来的学习和实践逐渐弥补这些方面。在香港的这半年的时间，我也逐渐感受到了香港建筑的魅力和文化，期待下学期的课设，再接再厉。
在图纸和五花八门的表达手法背后，是什么支撑了设计本身？在设计过程中又有哪些难点，哪些地方需要格外注意？你在做这个项目时候有哪些地方借鉴了别的建筑师 / 建筑项目，谁更值得学习？个人风格是如何养成的？…… 基于大家对于那些项目的好奇心，LAC 空间学社特地推出【优秀项目集合地】栏目！选自海内外知名高校的优秀学生的作品，从本科到研究生各个年级的大神在线回答我们的提问。
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