地球船

地球船是一种建筑设计方法，由建筑师迈克尔·雷诺兹在二十世纪末开发。它结合了被动式太阳能和覆土建筑，并采用旨在减少对传统电力、水、污水和供暖基础设施依赖的系统。这个名字让人联想到一艘自给自足的船：一座旨在提供住所、电力、水资源管理、废物处理，并在某些设计中提供食物生产的一体化建筑。 这种方法于20世纪70年代在新墨西哥州兴起，当时雷诺兹完成了建筑学教育，并开始尝试使用回收和当地可获得的材料。他的最初目标是创造使用可持续材料、自行产生或收集基本资源、并且可以由没有广泛专业建筑技能的人建造的建筑。由此产生的结构通常使用紧密填充泥土的废弃汽车轮胎作为厚实的外墙，同时使用罐头、瓶子、土坯、夯土、土袋、木材、混凝土和其他再利用材料。建筑通常呈马蹄形或U形布局，但具体形式因气候、场地和预期用途而异。 地球船建筑围绕几个相互关联的原则设计。面向太阳的玻璃允许冬季阳光进入，而密集的轮胎和土墙储存热量并调节温度变化。覆土和土埋可以进一步减少外部温度波动的影响。自然对流用于通风：较冷的空气通过埋入地下的或遮蔽的通道进入，较暖的空气通过较高的开口（通常在温室走廊中）排出。目标是维持相对稳定的室内环境，而不主要依赖机械供暖和制冷，尽管实际性能取决于气候、朝向、保温、施工质量和当地建筑条件。 能源系统通常结合光伏板、电池，有时还包括风力涡轮机或备用发电机。与地球船生物建筑系统相关的电力组织模块，用于组织储存的电能供家庭使用。设计理念试图将电力保留给普通电器，而不是用于空间供暖或制冷。水通常从雨水、雪或冷凝中收集，通过过滤和储存系统引导，然后用于家庭用途。灰水可以通过生物种植单元处理并用于冲厕，而黑水则通过化粪池和植物处理系统处理，或在适当情况下使用干式太阳能厕所。 许多地球船包括温室或封闭的太阳能走廊。除了有助于被动供暖和通风外，这个空间还可以支持食物生产并帮助处理家庭用水。这些系统旨在协同工作，而不是作为孤立的绿色技术运行：屋顶收集水，太阳能围护结构提供热量，热质量调节温度，生物处理区域帮助循环水。 这一概念与新墨西哥州北部陶斯和里奥格兰德周围的沙漠社区联系最为紧密，地球船生物建筑公司在那里开发了示范建筑、住宅、游客设施和培训活动。这种建筑模式也已在世界各地的较小项目中被采用或改编，包括住宅、教育设施、社区建筑和回收中心。国际采用有时会遇到规划、许可、卫生、结构或热性能方面的反对意见。这种方法对当地气候特别敏感：在阳光充足、干燥的新墨西哥州开发的设计，在较冷、较湿或多云的地区可能需要更多的保温、更大的太阳能收集面积、改进的通风或不同的水和废物系统。 因此，地球船最好被理解为一种可识别的建筑体系和以可持续性为导向的设计语汇，而不是传统的消费品牌或单一的标准化产品。它的吸引力在于用废弃材料建造、由当地环境流动供能的自主或半自主住房的愿景。它的局限性包括劳动要求高、许可复杂、施工质量参差不齐、难以适应某些气候，以及仅靠热质量并不能替代保温这一事实。该模式作为生态建筑、自建住房、抗灾建筑和离网设计的影响仍然活跃。

地球船建筑在20世纪70年代通过建筑师迈克尔·雷诺兹在新墨西哥州的工作开始成形。雷诺兹寻求一种替代传统住房的方式，使用当地或废弃材料，从自然来源获取能源，并保持足够简单，让普通人也能建造。早期的实验使用了罐头、瓶子、轮胎、泥土、土坯和其他可以廉价获得或从废物流中转移的材料。随着时间的推移，这些实验发展成了熟悉的夯土轮胎墙、面向太阳的温室和覆土平面。 这一建筑概念受到二十世纪末环境和能源问题的影响，但也反映了更广泛的雄心：一个家应该能够满足许多自身的基本需求。地球船被设计用于收集水、发电、管理废水、调节室内温度，有时还种植食物。这种综合方法使它们区别于仅仅在传统设计上添加孤立节能功能的建筑。 典型的地球船使用由旧汽车轮胎填充泥土制成的厚墙。轮胎提供质量和耐用的墙体，而内墙可能由回收的罐头与混凝土连接，并用灰泥或类似土坯的表面完成。主要的玻璃墙面向赤道，以最大化冬季太阳得热。屋顶和非太阳能墙有保温，一些结构被埋入周围的土中。自然通风通道和可开启窗户有助于在不完全依赖动力设备的情况下使空气通过建筑。 水和能源系统成为模型的核心。屋顶径流被引入蓄水池，过滤，加压供家庭使用。灰水通过含有土壤、微生物和植物的生物处理单元，然后重复使用，通常用于冲厕。黑水通过化粪池和植物系统或干式厕所单独处理，视当地法规而定。电力通常由光伏板产生，必要时使用风力发电、发电机或电网连接。电池储存能量，而专门的电力设备将其转换并分配给家庭负载。 地球船开发的主要集中地发生在新墨西哥州陶斯附近，雷诺兹和相关从业者在那里建造了实验性、住宅和示范结构。该地区成为地球船社区以及地球船生物建筑公司相关教育和实践工作的最著名场所。这些建筑既作为住宅，也作为自主建筑系统的全面示范。 该模式随后传播到美国西南部以外。项目和改进出现在非洲、欧洲、北美和其他地区。参考资料中描述的例子包括20世纪90年代末建造的南非地球船、2010年完成的卡耶利沙回收中心、塞拉利昂的戈德里奇华德福学校项目，以及后来在马拉维的社区导向工作。这些项目表明，这些技术可以通过培训和当地参与进行转移，但也表明该方法需要适应当地材料、法规、劳动力条件、降雨量和温度。 地球船建筑面临批评和实际困难。一些司法管辖区因非常规材料、卫生安排、结构假设或对处理过的废水使用的担忧而拒绝许可。热性能结果也各不相同。轮胎墙提供大量的热质量，但土壤和质量不等同于高保温值；在较冷或较湿的气候中，除非设计包含适当的保温和气候特定的细节，否则热量可能会散失到地面。因此，后来的设计和改进加入了额外的保温、改变玻璃面积、增加光伏容量和改进通风策略。 尽管存在这些限制，地球船仍然是生态和自主建筑的一个有影响力的例子。它塑造了关于废物材料再利用、弹性住房、被动式太阳能设计、分散公用事业和参与式建设的讨论。它不是一种固定的建筑类型，而是一个基于一套可识别的环境和基础设施原则的不断发展的设计家族。

• 2015

  在马拉维的进一步合作

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  生物地球行星返回合作完成马拉维的一个农村社区中心项目。

• 2013

  非洲项目的计划扩展

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  参考资料描述了在斯威士兰计划的地球船相关住宅工作和马拉维的一个社区项目。

• 2011

  戈德里奇华德福学校项目启动

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  塞拉利昂一座地球船启发的学校开始建设，当地社区成员接受培训以完成大部分工作。

• 2010

  卡耶利沙回收中心完工

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  南非卡耶利沙的一个回收中心采用地球船启发的建筑完工。

• 1996

  南非第一座地球船

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  安吉尔和伊冯·坎普在赫尔马努斯附近建造了一座地球船，其墙壁使用了约1500个夯土轮胎。

• 1970

  地球船概念的发展

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  迈克尔·雷诺兹开始在新墨西哥州开发一种建筑方法，结合了回收材料、被动式太阳能设计、自然能源和减少对公共设施的依赖。

创新的可持续建筑，专注于被动式太阳能设计、回收材料建造、离网能力、雨水收集、生物废水处理和用户可自建住房。

• 住宅建筑

  地球船住宅

  一种围绕被动式太阳能得热、热质量墙、覆土、雨水收集、分散式电力和综合废水处理设计的住宅。具体形式因气候和场地而异，但许多例子使用面向太阳的温室走廊和由填土轮胎制成的外墙。地球船住宅旨在减少对市政公用设施的依赖，而不一定消除所有传统连接。

• 建筑模型

  全球模型地球船

  一种被广泛引用的地球船模型，旨在以可重复的形式展示系统的核心原则。它通常结合太阳能温室、热质量轮胎墙、可再生能源电力、蓄水池供水和灰水生物处理。当地气候、建筑规范、保温要求和可用材料决定了模型必须如何调整。

• 可再生能源建筑组件

  电力组织模块

  一种与地球船生物建筑系统相关的预制电气管理组件。它组织来自电池和可再生能源发电的电力，将储存的直流电转换为交流电负载，并包括电路保护和家庭配电转换器等设备。

• 水和卫生基础设施

  地球船水和废水系统

  一套集成的屋顶集水、蓄水池储存、过滤、压力、灰水回收和黑水处理安排。灰水可能通过种植的生物单元后再利用，而厕所废物则单独处理或使用干式卫生设施。监管批准和技术配置因司法管辖区而异。

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