Che tu preferisca una casa con pareti in cartone compatto o una scuola costruita con bottiglie riciclate, ingegneri e architetti hanno fatto passi da gigante con il design verde. © Jacob Maentz/Corbis Gli architetti progettano edifici.
Gli ingegneri civili costruiscono ponti.
Gli ingegneri strutturali impediscono a tutto di torcersi, accartocciando e scuotendo a parte.
È una faccenda complicata. Come dice una citazione molto sbandierata, "L'ingegneria strutturale è l'arte di plasmare materiali che non comprendiamo completamente in forme che non possiamo analizzare con precisione, per resistere a forze che non possiamo realmente valutare, in modo tale che il pubblico non sospetti la portata della nostra ignoranza" [fonti:AGCAS; Merriam-Webster; Schmidt].
Tale know-how è vitale per padroneggiare i nuovi materiali della costruzione verde e le pratiche che spingono l'involucro, se utilizzato in un grattacielo, una casa o una struttura costruita per imbrigliare il vento, soggiogare le onde o orbitare in alto sopra la testa e monitorare il clima.
Che sia tradizionale o là fuori, le strutture verdi ci entusiasmano enfatizzando obiettivi particolari - come le emissioni zero - e realizzandoli attraverso potenzialmente belli, forme di arresto. Come dimostrano le selezioni in questo elenco, l'ingegneria strutturale verde pone nuove domande architettoniche e nuovi criteri per valutare le risposte.
Contenuti
L'edificio di Eastgate (a sinistra) ha preso spunto dal design delle termiti. Foto per gentile concessione di Damien Farrell utilizzata sotto licenza Creative Commons CC By 2.0. Le termiti non devono necessariamente essere annoverate tra i peggiori nemici di un edificio:possono anche ispirare un notevole ripensamento del riscaldamento, refrigerazione e condizionamento. Prendi l'Eastgate Building, che scambia l'aria condizionata tradizionale in favore di un soffietto:un sistema di ventilazione che incorpora i trucchi per la regolazione del calore che si trovano negli altissimi termitai in tutta l'Africa meridionale. Questi cumuli conici, che può raggiungere diversi metri di altezza, mantenere una temperatura interna quasi costante mentre le condizioni esterne oscillano da 108 a 37 F (42 a 3 C) [fonti:Biomimicry Institute; Grigg; Tuhus-Dubrow; Turner].
L'architetto Mick Pearce e gli ingegneri di Arup Associates hanno immaginato il design, che imita la disposizione in continua evoluzione di un termitaio di fori che catturano la brezza attraverso un sistema di ventilatori, sfiati e imbuti. Il complesso di uffici, che utilizza il 10 percento di energia in più rispetto ad altri edifici di dimensioni simili, rappresenta solo un'idea della piccola ma crescente sottoindustria nota come architettura biomimetica [fonti:Istituto di Biomimetica; Tuhus-Dubrow].
Il Millennium Dome taglia un profilo inconfondibile nello skyline londinese. iStock/Thinkstock Un tempo considerato un imbarazzo politico e un disastro economico, il Millennium Dome (in seguito ribattezzato O2) è tornato in auge come sede di concerti e eventi sportivi. Gonfiando dalla dubbia area dei Docklands di East London come un enorme, riccio di mare incandescente, comprende uno spazio interno tentacolare e praticamente ininterrotto utilizzando un materiale notevolmente ridotto:circa 1-2 libbre per piede quadrato (4,9-9,8 chilogrammi per metro quadrato), rispetto alle 30-40 libbre (146,5-195,3 chilogrammi) tipiche della maggior parte dei tetti [fonti:lordo; Lyall; RSH+P; Salomone].
Le spine del riccio mutante sono in realtà 12 alberi d'acciaio (uno per ogni mese), ciascuno torreggiando per 328 piedi (100 metri) e insieme supportano un rivestimento in teflon, tetto in fibra di vetro sopra più di 1, 076, 000 piedi quadrati (100, 000 metri quadrati) di recinzione. L'immobile misura circa 1, 200 piedi (un simbolico 365 metri, uno per ogni giorno dell'anno) attraverso e 0,62 miglia (un chilometro intero) intorno, e raggiunge un'altezza massima di 164 piedi (50 metri) [fonte:RSH + P].
Resta controverso se la cupola rappresenti un trionfo ambientale o una tragedia. La sua costruzione ha portato a un massiccio progetto di pulizia dei rifiuti tossici e bonifica dell'area, e usava pochissimi materiali. Sfortunatamente, il suo materiale di copertura in politetrafluoroetilene (PTFE, meglio conosciuto come Teflon) genera clorofluorocarburi dannosi per l'ozono (CFC) e CFC idrogenati quando prodotti. Ancora, batte il piano originale di utilizzare poliestere rivestito in PVC legato con diossina [fonti:Higgs; Melchett; Williams].
Inquadratura del ponte Jarrold il 19 dicembre 2011, appena tre giorni dopo l'apertura al pubblico del ponte apparentemente galleggiante Foto per gentile concessione di Thomas Barrett utilizzata sotto licenza Creative Commons CC By 2.0 Progettato per collegare uno sviluppo di nuova costruzione con il centro storico di Norwich, Jarrold Bridge sfida i limiti sia del vecchio che del nuovo mentre sembra sfidare la gravità.
Come incrocio per ciclisti e pedoni, la struttura migliora l'ambiente in più di un modo:in primo luogo, impiegando un design a sbalzo che riduce al minimo le interruzioni ambientali con grazia e stile, e in secondo luogo riducendo la necessità di ponti carrabili. I ponti di veicoli tendono ad occupare impronte considerevoli, sia metaforicamente, in termini di materiali da costruzione utilizzati e inquinamento da ruscellamento creato, e letteralmente, rispetto al notevole spazio occupato dai loro ingressi e uscite a terra e dai loro sostegni ancorati all'acqua [fonti:ISE; Ramboll].
Un cantilever è semplicemente una trave ancorata a una sola estremità. Senza ulteriori supporti necessari, Jarrold Bridge praticamente levita sopra l'acqua sottostante, lasciando senza ostacoli il traffico del fiume Wensum e le vedute locali. Acciaio resistente agli agenti atmosferici, legno duro proveniente da fonti sostenibili e acciaio inossidabile senza finiture applicate insieme creano un ponte di lunga durata che non elimina il deflusso tossico e richiede poca manutenzione. Le luci del ponte illuminano debolmente la passerella, non l'acqua, proteggere i pesci e la fauna selvatica locali dall'abbagliamento intrusivo [fonti:R G Carter; ISE; Ramboll].
Un altro progetto di Shigeru Ban, il Centre Pompidou-Metz in Francia. Bandire, insieme a Jean de Gastines, ha progettato il museo d'arte moderna, inaugurato nel 2010 da Nicolas Sarkozy. Le travi del tetto funky sono in legno lamellare. © Colin Matthieu/Hemis/Corbis Una struttura supportata da cartone potrebbe sembrare un posto davvero schifoso in cui possedere un gatto domestico (rompi quei tiragraffi extra), ma l'architetto Shigeru Ban preferisce il materiale come economico, facile da lavorare e prontamente disponibile:una fonte di infinite nuove opportunità di ingegneria architettonica e strutturale. Queste qualità si sposano bene con gli sforzi umanitari di Ban, compresi gli alloggi temporanei economici che ha progettato per i campi profughi ruandesi [fonti:Corkill; Etherington].
Bandire, qualunque qualità verde posseggano le sue strutture è accidentale; considera il movimento verde come un'altra moda passeggera. Ma quando l'Expo 2000 di Hannover (una fiera mondiale) gli ha chiesto di mantenere il suo tema ambientale, è stato all'altezza dell'occasione. Cercando di ridurre al minimo i rifiuti industriali, ha progettato il Padiglione del Giappone per riutilizzare o riciclare più materiale possibile. Il suo arco ondulato del tunnel - una griglia di tubi di carta in picchiata dolcemente coperti da una membrana di carta e supportati da cavi di trazione - misurava 242 piedi di lunghezza, 82 piedi di larghezza e 52 piedi di altezza (73,8 x 25 x 15,9 metri) e presentava un arco di legno per la forza a ciascuna estremità [fonte:Shigeru Ban].
Una pala di una turbina eolica di 164 piedi (50 metri) prende vita a Città del Capo, Sud Africa, fabbrica. Foto24/Gallo Images/Getty Images Il vento si è alzato parecchio negli ultimi cinquant'anni. Infatti, a partire dal 2013, l'energia eolica ha superato la concorrenza per diventare la risorsa di energia rinnovabile in più rapida crescita al mondo [fonte:LaGesse]. Ma non sproporzioniamo le cose:perché il vento raggiunga davvero il suo potenziale energetico, le turbine devono diventare più brave a catturare il vento da qualsiasi direzione e convertirlo in potenza. Più di quello, i dispositivi devono essere sviluppati per immagazzinare quella potenza in modo efficiente e fornirla in modo uniforme, in modo che l'elettricità sia disponibile in qualsiasi condizione di vento.
Alcuni esempi di progresso rivelano che questa fiorente industria ha preso il suo secondo vento. Ispirato alle pinne delle megattere, la società WhalePower ha aggiunto bordi smerlati che catturano l'aria alle sue pale delle turbine, e sia Quiet Revolution che Windspire Energy hanno sviluppato turbine in grado di catturare i venti da qualsiasi direzione senza bisogno di ruotare. Honeywell e WePOWER continuano a creare turbine sempre più efficienti, anche se i costruttori attenti all'ambiente iniziano a montarli sui bordi del tetto per catturare le correnti ascensionali [fonte:Merolla].
Nel frattempo, un gruppo del Massachusetts Institute of Technology ha sviluppato un nuovo sistema di accumulo dell'energia a turbina utilizzando un palla di cemento sommersa:mentre le sue lame girano, parte dell'elettricità generata alimenta una pompa che spinge l'acqua di mare fuori dal container; quando i venti muoiono, l'acqua torna indietro, far girare una turbina e generare elettricità [fonte:Harbison].
L'uomo da cui prendono il nome gli appartamenti, il leggendario scienziato atmosferico Charles David Keeling, che è stato affiliato alla Scripps Institution of Oceanography dell'Università della California a San Diego dal 1956 al 2005. © Jim Sugar/Corbis Il campus di San Diego dell'Università della California non è estraneo all'architettura accattivante. Oltre alla sua famosa e fantasiosa Biblioteca Geisel, cullato in cima al suo albero di cemento, il campus di 50 anni ospita uno stile modernista.
Gli appartamenti di Charles David Keeling, con il loro mescolato, forme rettilinee, ornamenti radi e costruzioni in cemento e vetro, sicuramente in sintonia con i loro vicini moderni. Ma si basano anche sugli aspetti più ecologici dell'estetica moderna:ampio uso del vetro per massimizzare la luce naturale, enfasi sul sole e sull'ombra per migliorare il comfort, impiego di materiali in stati disadorni - e portarli alla loro logica, conclusioni verdi.
Le forme dell'edificio e la disposizione delle finestre massimizzano la ventilazione naturale, che riduce il consumo di energia del 38%, mentre un sistema di pannelli, passerelle e vetri low-E (bassa emissività termica) riducono la radiazione solare in entrata. Gli edifici includono anche celle solari e un sistema di conservazione e riutilizzo dell'acqua che si estende dal paesaggio ai servizi igienici a basso flusso e al riciclaggio delle acque reflue in loco. La vegetazione sui tetti rinfresca gli appartamenti convogliando anche l'acqua verso bacini di ritenzione, ridurre i livelli di inquinanti nel deflusso delle acque piovane [fonte:Goodman].
Appropriatamente, l'edificio prende il nome da uno scienziato americano che è stato tra i primi ad avvertire il mondo dell'effetto serra.
In questa immagine, puoi vedere le prime due storie dei quattro piani, Casa R128 totalmente riciclabile. Arroccato sulle scogliere della Germania, inoltre viene fornito con viste incredibili. Immagine per gentile concessione di Josef Schulz, Düsseldorf/Germania e Werner Sobek Group GmbH Werner Sobek è un esperto nel progettare il futuro. È anche un po' un luminare della struttura verde, pure. Diamo un'occhiata alla sua casa R128 per prova.
Il problema di costruire una casa adatta alle ripide pareti della valle di Stoccarda senza sacrificare una virgola della splendida vista è sufficiente per sfidare qualsiasi architetto, ma Sobek ha anche scelto di fare della sua casa R128 uno studio sulla sostenibilità [fonti:Dwell; Werner Sobek].
Il 100% riciclabile, la casa a tenone e mortasa è completamente modulare, e si monta e si rompe più facilmente della maggior parte dei mobili Ikea. R128 non produce emissioni e fornisce tutta l'energia di cui ha bisogno tramite le sue celle solari. Presenta pareti in vetro su tutti i lati, composto da alta qualità, pannelli isolanti triplo vetro [fonti:Dwell; Cervo; Werner Sobek].
Non è la casa per l'anima modesta ma, poi ancora, questo è un po' l'idea. Assicurati solo di portare un sacco di Windex.
Uno scatto come questo (del tifone Namtheun del 2004) faceva parte del lavoro della giornata per GOES 9. Immagine gentilmente concessa da NASA e NOAA La serie di veicoli spaziali orbitali Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) ha svolto un ruolo fondamentale nel monitoraggio del tempo e del clima della Terra da quando la NASA ha lanciato il primo della famiglia il 16 ottobre, 1975 [fonti:NOAA OSO].
Il sistema ha preso il sopravvento con il lancio della sua seconda generazione, la serie GOES I-M, che ha portato i tempi di osservazione della Terra dal 10 al 100 percento. Lanciato dal 1994 al 2001 e da allora dismesso, VA 9-12 svelato i misteri delle nuvole e della nebbia, Correnti oceaniche, tempeste e venti, e anche lo scioglimento della neve. Lo ha fatto fondendo i dati dei sensori dalle bande visive e infrarosse con le informazioni provenienti da una serie globale di stazioni di raccolta dati, palloncini e boe. Il sistema attuale, VA N-P, racchiude versioni migliorate di strumenti simili e anche alcuni nuovi [fonti:NOAA OSD; NOAA OSO].
Tradizionalmente, almeno due satelliti GOES operano alla volta, uno su ogni costa del Nord America. Attualmente, GOES-13 è designato GOES-East e GOES-15 è etichettato GOES-West. Inoltre, VA 12 monitor Sud America. La prossima generazione di artigianato, previsto per il lancio nel 2015, aggiungerà nuovi gadget, incluso un mappatore di fulmini e due strumenti solari per monitorare meglio l'emissione di raggi X del sole e le radiazioni ultraviolette estreme [fonti:GOES-R Program Office; NOAA OSO; NOAA OSO].
Un dispositivo per l'energia delle onde PB150 PowerBuoy attende sulla banchina di Invergordon, Cromarty Firth Scozia. © Ashley Cooper/Corbis Le ipotesi plausibili sull'energia recuperabile delle onde oceaniche possono raggiungere da decine a centinaia di terawatt (trilioni di watt) all'anno, ma trovare un modo ecologico per attingere a quelle gustose onde ha storicamente lasciato gli ingegneri con la sensazione di naufragio. Ultimamente, però, il campo ha vissuto un cambiamento epocale, grazie a persone come Ocean Power Technologies.
Il fascino dell'Autonomous PowerBuoy deriva sia dal suo ingombro ridotto che dal suo principio semplice:una boa alta 5 piedi (1,50 metri) dondola sulle onde, tirando un longherone di ancoraggio collegato a un motore rotativo sul fondo del mare. Il movimento ondulatorio su e giù fa girare il motore, che genera elettricità. Se sembra semplice, non lo è:per gestire le variazioni nella potenza di trazione causate da onde di dimensioni diverse, il galleggiante ha bisogno di un computer di bordo per regolare la resistenza del longherone 10 volte al secondo [fonti:Fecht; OPTARE].
Un certo numero di PowerBuoy attualmente operano nelle acque intorno alle Hawaii, ciascuno genera 0,04 megawatt di potenza, ma le boe progettate per le acque scozzesi potrebbero far salire quel numero fino a 0,15 megawatt. Secondo il produttore Ocean Power Technologies, una volta impostato in griglie, i congegni oscillanti potrebbero scalare fino a centinaia di megawatt [fonti:Fecht; OPTARE].
Questo scatto della facciata ovest dell'edificio del Centro federale sud ti consente di vedere quanto è cambiato questo ex sito Superfund. foto di GSA, originariamente pubblicato da GSA.gov C'è una vecchia battuta secondo cui la soluzione del Genio dell'Esercito a qualsiasi problema è semplicemente quella di versare più cemento. Bene, non lo sapresti per visualizzare la sede del distretto nordoccidentale dell'agenzia, che non solo si colloca nel primo 1% degli edifici per uffici efficienti dal punto di vista energetico a livello nazionale, ma è anche leggero, arioso e ricco di legno, vetro e spazi fluenti - tutto su un sito Superfund bonificato e bonificato [fonti:Gendall; Buon uomo].
Progettato da ZGF Architects e costruito da Sellen Construction, l'edificio canalizza la luce da un atrio centrale e dalle finestre esterne in vari spazi di incontro, mentre le pareti cubiche basse consentono alla luce di penetrare anche nel bullpen del cubicolo. L'ombreggiamento delle finestre all'esterno e all'interno controlla il carico termico, così come l'uso dei lucernari. Le sezioni in legno sono state costruite in parte utilizzando materiali recuperati da un vicino magazzino dismesso. Per mantenere fresco l'interno, l'aria esterna passa attraverso la filtrazione a livello MERV 15 per fluire attraverso i pavimenti, le vele refrigerate raffreddano l'interno tramite principi di raffreddamento radiante e un serbatoio di accumulo termico utilizza un materiale a cambiamento di fase (PCM) per accumulare energia di raffreddamento contro le esigenze future [fonti:Gendall; Buon uomo].
A proposito, valore minimo di rendicontazione dell'efficienza, o MERV, è un indice di efficacia del filtro dell'aria, e si basa sulle prestazioni dello scenario peggiore. Quindi un filtro MERV 15 come quello descritto qui è efficiente dell'85-95% nel rimuovere particelle che misurano 0,3-10 micron - la scala delle particelle di starnuto e dei singoli batteri [fonti:EPA; Wilkinson].
Abbiamo fatto molta strada da quelle che l'architetto modernista Le Corbusier chiamava "macchine per vivere". O dovrei dire il cerchio completo? Abitazioni umane come igloo, tepee e capanne di bambù con tetto di paglia hanno utilizzato a lungo materiali e modelli locali adatti agli ambienti locali:l'essenza della sostenibilità.
Certo, è possibile che tra qualche decennio il pendolo torni indietro verso un approccio più improntato allo stampino, in quel momento queste strutture potrebbero sembrare ridicole ai nostri figli, ma ne dubito. Dopotutto, apprezziamo ancora i tentativi del Mid-Century moderno di elevarsi mentre insultiamo il brutalismo tozzo che seguì. Oltretutto, probabilmente saremo troppo occupati a costruire argini e sudare la bolletta elettrica per accorgercene.
