11月12日，为期12天的2021年武汉设计日暨第六届武汉设计双年展落幕。当天，以“创意绽放城市之美”为主题的第三届武汉创意设计大赛举行了颁奖典礼。大赛于今年8月启动，吸引了国内专业设计机构、新锐设计师、在校大学生和广大创意设计爱好者踊跃报名，聚焦武汉城市更新中心工作，围绕老旧小区改造、历史街区和建筑保护、生态空间和基础设施的创新设计，展开创想。历时3个月，共收到近500件参赛作品，从征集到最终评选，经过80万余次投票和专业评委严谨甄选，最终评选出创意设计大赛金奖3个、银奖6个，铜奖12个，优秀奖30个以及大赛委托项目特别奖1个。 PANDA 和Loop Studio合作的项目《生物质能发电摩天楼》荣获金奖 。

项目以加州森林大火为原型，构想了一个实施分区控制火灾的巨构系统，通过将传统发电站的重新设计，希望将难以控制，对生态造成巨大破坏的山火被我们良性利用的同时，收集燃烧释放的能量。

设计团队 ｜朱卓辉、吴翼飞、刘捷

整理校对｜吴翼飞

每年都无法避免的熊熊山火

加利福尼亚州位于美国的西海岸，西临太平洋，旧金山和洛杉矶是加州两个著名的城市。 2020年，连续数周加州持续山火肆虐，加州各地的天空因为山火引发的浓烟变成了橙色，呈现出一副末日般的景象，不受控制的大火烧毁了近1.6万平方公里（将近北京市面积）。 自然和人类居民受到严重破坏，空气质量大大降低。由于山火而排放的碳总量已是历年以来的最高值，加州山火的火灾面积也达到了历年之最。美国其他州的火灾也在下半年持续蔓延，不仅仅是美国，2020年澳洲的大火也在国际上引发了广泛关注。

于是我们聚焦山火问题，查阅资料后发现， 与我们以往的认知不同，山火对生态系统具有独特的影响，是生态平衡里不可或缺的一环。 某些松球与巨杉更是只能在受热的情况下才能传播种子，同时燃烧会消耗燃料（例如枯枝、落叶）并将它们从森林地面清除，这大大降低了野火及其蔓延的可能性。于是我们思考：如果我们无法完全阻止野火的发生，为什么不利用它们呢？ 于是，我们想设计一个实施分区控制火灾的巨构系统，通过将传统发电站的重新设计，希望将难以控制，对生态造成巨大破坏的山火被我们良性利用的同时收集燃烧释放的能量。

火灾中的旧金山金门大桥 © 图片来自网络

发掘蕴藏在火灾里的能量

美国加州炎热干燥的地中海气候，频繁的热浪和整体更高的温度导致西海岸的植物干燥，令其更容易受到大型火灾的影响。 干旱令树木虚弱，助长了虫害，导致近1.5亿棵树死亡，这为火灾提供了更多燃料。 同时，全球变暖和人类活动每年都使情况恶化。随着旱季越来越长，森林管理变得越来越困难，平均而言，火灾的规模越来越大，破坏性也越来越大。2020 年的火灾中有五场是该州历史上最大的 20 场野火。

根据美国林务局、能源信息署、美国人口普查局等在线资源收集的数据计算得到2020年野火释放的总能量约为4.73X1011kWh。如果这些能量被捕获，它将超过加利福尼亚州 3x1011kWh 的年净发电总量。

© Loop + Panda

生物质（例如原始木片和颗粒）通过多种方式转化为能量。最常见的方法之一是热转换，将生物质压缩成团块，然后燃烧产生蒸汽，然后向涡轮提供动力。生物质能使用材料多为废弃物，故兼具废弃物的回收处理与能源生产的双重效益。虽然它经常被誉为能源的未来，但实际上它是我们最古老的能源生产形式之一，从史前的猎人用来制造柴火来做饭或取暖。如今，它产自于燃烧中吸收二氧化碳的木材的燃尽后的产物，生物质燃烧后会释放出二氧化碳，最终产生热量和电能。

基于“策略烧除”方法下的生物质能发电摩天楼

科学家们表示，全球变暖与不断加剧的风况之间也存在关联，这些风况已经在该州各地引发了猛烈的野火。他们指出，需要更好的森林管理，使一些最茂密的森林变得稀疏一些。

策略烧除（Prescribedburn），又名控管烧除（Controlledburn）或减危烧除（hazardreduction burning）是一种森林经营学行为，在受控的情况下人为引发小型山火，以减少日后发生大型且不受控之山火的机会。 这种预防性的山火亦能促进森林生态循环及平衡。策略烧除一般于非山火季进行以减少燃料的累积和减低发生严重山火的可能。策略烧除能促进某些树种的发芽并显露泥土矿物层，以助更新森林。受控燃烧是在预定条件下设置的野火，以实现特定的森林管理目标。为了实现预期结果，烧除计划是策略烧除的重要组成部分，通常包括烧除面积、目标天气条件和人员配备需求。

火灾高峰期从 7 月持续到 10 月。虽然看似随机，但研究表明，野火活动的地点多年来是重复的。因此，我们将燃烧周期根据风险级别高低分类，并提前启动受控燃烧预案，以防止不受控制的火灾在夏季和秋季蔓延。

© Loop + Panda

通过使用策略燃烧来保护整体森林，该结构还将有两个主要目标：利用野火能量消散和减少典型的野火空气污染。为实现这一目标，该系统充当蒸汽发电站，在计划控制方案下利用树木和其他森林碎片作为燃料。还将在结构的顶部使用一个复杂的空气过滤装置，以减少碳排放和灰烬和灰尘的扩散。

该设计是一个分区控制火灾的巨构系统，我们利用策略烧除的方式，以防止大范围火灾的蔓延、收集能量并管理受控燃烧区域的空气质量。将传统发电站重新设计，森林里的枯枝作为生物质能，系统里的建筑将火灾产生的热量转化为电能并净化充满灰烬的空气。

© Loop + Panda

旋转式排列的结构产生了旋转上升体积，有助于更好地促进气流向上的移动。位于结构顶部的过滤装置可大大减少燃烧产生的火灾烟雾颗粒释放到大气层中，包括臭氧和颗粒物。此外，氧气反应器会将二氧化碳转化为分子氧。空气净化器附着在底层结构上，该底层结构有来自地面的水管，连接回嵌入外壳结构中的管道，这形成了一个表面冷凝器系统，将蒸汽涡轮机中的蒸汽转回液态。

© Loop + Panda

在对加州森林中对高风险地区进行一系列针灸般的治疗后，森林将再生，并能够在火灾季节之后安全地迎接生物多样性。受控燃烧模式将每年进行调整，以满足不断变化的气候和适应性生态系统。同时，生物质发电摩天楼产生的电力将传输回社区微电网，这将辅助加州的居民用电使用。在本设计提出的系统下，我们希望可以给生态环境带来积极正面的影响。

© Loop + Panda

展望

计算机模拟、案例研究和对过去的燃烧程序的分析清楚地表明，策略烧除可以有效地将惊人的野火问题减少 80%-98% 以上。如今，控制不当的火灾处理受到运营、社会和生态问题的制约。在加利福尼亚州，每年只有 125,000 英亩的荒地使用规定的燃烧进行处理，随着这种工具被更频繁地使用以降低灾难性野火的风险，处理率预计会上升。

© Loop + Panda

我们希望通过更有效的火灾探测和灭火和燃料管理、更好地选择处理区域和资金支持，将逐步展示减少危害的好处。在本设计提出的系统下，不仅可以为野火情况提供救济，而且可以更好地保护和利用生态系统能量。

「彩蛋」

坐标温哥华（or online），Loop Studio诚挚地邀请对建筑设计，和国际竞赛怀抱热情的设计师加入竞赛孵化器：info@loopstudio.org