第172章 生態建筑(二)(1 / 3)

对於高层建筑而言,“电梯困境” 是一个至关重要的问题。我们可以通过一个简单的例子来理解:假设一栋 10 层的建筑,每层面积为 100 英尺 x100 英尺(即每层 10,000 平方英尺),总建筑面积为 100,000 平方英尺。如果这栋建筑需要將 10% 的面积用於电梯,那么电梯占用的面积就是 10,000 平方英尺,剩余可供使用的面积为 90,000 平方英尺(原文此处计算有误,10 层总建筑面积 100,000 平方英尺,10% 用於电梯则为 10,000 平方英尺,剩余可用面积应为 90,000 平方英尺,而非原文所述的 990,000 平方英尺,此处按原文逻辑修正后翻译)。

如果我们將建筑高度增加一倍(即 20 层),那么电梯所需的面积比例会上升到 20%。此时建筑的总建筑面积为 200,000 平方英尺,电梯占用的面积为 40,000 平方英尺,剩余可用面积为 160,000 平方英尺。但实际上,考虑到电梯需要更长时间往返於 20 层楼之间,实际可用面积可能会更少。我们將建筑面积增加了一倍,建筑成本几乎必然会增加一倍以上,但可用面积仅从 90,000 平方英尺增加到 160,000 平方英尺,增幅仅为 78%。

如果再增加 10 层(即 30 层),总建筑面积达到 300,000 平方英尺,电梯占用的面积比例会上升到 30%,此时可用面积仅为 210,000 平方英尺。若增加到 40 层,电梯占用面积比例升至 40%,可用面积则为 240,000 平方英尺;50 层时,可用面积为 250,000 平方英尺;60 层时,可用面积反而下降到 240,000 平方英尺;70 层时,可用面积进一步降至 210,000 平方英尺。由此可见,当建筑高度达到一定程度后,每增加一层,所获得的可用面积不仅会逐渐减少(边际效益递减),甚至会出现负增长。而且,每增加一层,建筑成本都会大幅上升。

在 “电梯困境” 的影响下,最终会达到一个临界点:此时,建筑的可用面积不仅不再增加,反而会开始减少。值得一提的是,传统城市中的道路也面临著类似的二维层面的困境(即道路面积与交通需求之间的矛盾)。当然,针对 “电梯困境”,目前已经有许多部分解决方案,例如双层轿厢电梯(double-deck elevators)、直达电梯与专用电梯、电梯分流技术等等。这是一个非常有趣的问题,涉及大量的数学计算,但有趣的是,生態建筑在一定程度上可以规避这一困境。

由於生態建筑本质上是自给自足的,建筑內部存在大量低人流区域,且每平方英尺的人口密度远低於传统高层建筑。还记得我之前提到的吗仅水培种植区,每人就需要约 1000 至 2000 平方英尺的空间,而这些区域在大多数时候並不需要电梯。相比之下,同等面积的空间足以容纳一套舒適的家庭公寓。此外,由於建筑一层不再是主要的人流目的地(人们的活动分散在建筑內部各个区域),且人均空间更大,生態建筑可以设置更多楼层。虽然这並不能完全消除 “电梯困境”,但能在很大程度上缓解它。而且,建造过高的建筑其实並没有太大意义,因为如果需要扩大容量,横向扩建往往比纵向增高更划算。

即便你將地球上所有的陆地和海洋表面都覆盖上生態建筑,最终不得不通过增高建筑来容纳更多人口,你也会先遇到 “热量瓶颈”(heat wall),而非让 “电梯困境” 成为限制因素。此外,要建造一座成本足够低廉(无论是建设成本还是维护成本),且能將大部分空间用於粮食生產的生態建筑,我们必须彻底摒弃 “拥挤建筑” 的观念。生態建筑这种建筑形式,只有在你有能力建造人均面积宽敞的建筑时,才值得去建造。但在此可以简要说明:只要农业生產仍主要局限在单层空间內(无论是土地利用率低但成本较低的露天种植,还是全部在温室中进行的种植),那么大多数建筑就不需要设计成高层 —— 因为高层设计並不会带来明显的优势。人类的居住、工作和购物区域,实际上並不需要占据大量空间。

以香港和纽约为例,这两座城市拥有世界上最多的摩天大楼,但它们都未能进入全球人口密度最高的 40 个城市榜单 —— 人口密度最高的马尼拉(ani),摩天大楼数量还不到 50 座。而且,即便这两座城市中的大多数建筑並非高层(更不用说摩天大楼