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客製化不再是有錢人蓋豪宅的專利,「開源平台」讓人人都可以自己的房子自己造

2016.11.01
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誰能造房子?自己的房子可以自己造嗎?我們試圖想喚起自工業革命以來就沉睡已久的自造者靈魂,因此從建築學的角度,來談人人造屋的造屋觀念和方法,以及在自造者行動上的應用。

文:沈揚庭,PLu

這個主題分為上下兩集,本集探究自力造屋的創新思維與發展脈絡,包含『半成好房子』與『維基住宅』兩個單元。下篇則介紹自造原型所衍伸出來的案例,並以逢甲大學由學生團隊所設計出的X-house為範例,探討其自造思維,以及這樣的操作如何翻轉,並重新定義目前大學的建築設計課教育。

半成好房子:社會住宅的可持續參與性

「我的建築哲學?就是把群眾帶進來參與建造過程!」這句話是2016年建築普立茲克獎得主,來自智利的建築師亞歷山大.阿拉維那(Alejandro Aravena)對其建築哲學所下的註解。48歲的亞歷山大是智利第一位榮獲普立茲克獎的建築師,同時也是2016年威尼斯雙年展策展人及哈佛大學設計學院講座教授。

亞歷山大建築師與其事務所ELEMENTAL對上述的宣言所做的最好印證是智利伊基克的金塔蒙羅伊住宅(Quinta Monroy)一案。該案是配合智利政府公共政策下所與建的2,500間社會住宅,亞歷山大建築師稱之為「可持續擴建」的社會住宅。

有別於一般社會住宅政府交屋時必然是落成的觀念,金塔蒙羅伊住宅以「半成好房子」(Half of a good house)設計著稱,在住宅單元的規劃上設計出未來適宜增建的住宅型式,包括預設增建後不影響空間採光及空氣循環的配置。

會有此特殊的考量是由於對社會住宅有需求者多半處於經濟上的弱勢,因此亞歷山大建築師在設計上為居住者留出空間,一方面降低住戶所需要負擔的直接成本;另一方面這些可持續擴建的空間也允許住戶在經濟狀況改善時,可以自己動手加以完善,從而實現客製而民主化的中產階層生活模式。

金塔蒙羅伊住宅(Quinta Monroy)的半成品好房子設計概念與成品

半成好房子在開始進行設計的那一刻起,「參與式設計」(Participatory Design)的概念便被亞歷山大建築師導入到整個專案。亞歷山大建築師表示:「參與式設計的意思是讓要入住的家庭和我們一起討論,幫助設計團隊決定他們需要我們提供甚麼,而哪些部分可以留白不做,讓入住的家庭自己依需求擴建完成」。

事實上這個概念也忠實的反應出建築生命週期最容易被忽略但卻是影響使用者最深遠的使用維運階段,許多的需求往往不是設計階段所能夠被完全預想與顧及的,再加上使用者的生活模式也非一成不變,也因此許多的建築物,尤其是住宅,在經過一段時間的使用後往往會變得與當初設計有所差異。

舉例來說,台灣的鐵皮屋文化便是一個很好的例子,雖然擴建的過程往往是違法的,但同時也彰顯出住戶需求的擴增,使得住宅所留下的屋頂空白備可持續性的利用。更進一步來說,若能更正面且有計畫的考量到建築所能留下的空白,建築物將有機會與住戶一同成長,形成活的建築(Living Building)。

回到亞歷山大建築師所設計的參與式社會住宅,他在設計之初便與住戶討論入住後的各種可能性,然後找出最佳的蓋一半需求。

而這個討論的過程為何如此重要呢?亞歷山大建築師舉例說:「在設計浴室時,我們會問住戶甚麼最重要,是熱水器還是浴缸?因為預算不夠兼顧兩者,通常政治人物或負責計畫的人會回答裝熱水器,但百分之百的案例我們詢問過的住戶,都說寧願裝浴缸而非熱水器」。

原來政府官員認知常常與實際民意有出入,低收入戶連瓦斯費都繳不起,裝了熱水器也是白搭,所以他們希望建築師幫他們裝配不易自行安裝的浴缸。所以藉由傾聽與討論,亞歷山大建築師不只滿足住戶當下的需求,更能夠與居民一起規劃未來的生活。

事實也證明,該區的住戶不但續留率高,也帶動了當地房價的增值,更重要的是,可持續性的設計也真正持續的被居民所落實,讓房子會因為居民的需求而不斷的進化,使一個原本平凡的社區成了一個展現居民生活態度的特色小鎮,實現「居住即是生活」的理想。

因可持續設計而持續進化中的金塔蒙羅伊住宅(Quinta Monroy)

亞歷山大建築師透過民眾參與的觀念啟發了我們對於造屋的浪漫,而當我們實際面對建造的過程時,又能夠以甚麼手法來進行構築呢?接下來我們便要介紹維基住宅的概念。

維基住宅:共享的開源住宅

「維基住宅」(Wikihouse)是一種透過開源的方式扭轉我們對於造房子的觀念與手段。建築師 Alastair Parvin 在2011年提出了一個簡單但是令人興奮的點子:「如果建築不再僅為有錢人蓋豪宅,而交由市民自行設計建造自己的房子,會怎麼樣呢?」。

Alastair Parvin認為,從古至今城市中99%的居民生活在1%的設計師為他們設計的空間之中,可惜的是最優秀的建築師與設計師往往只能為世界上那最富有的一小部分人工作,滿足金字塔頂端的需求。然而在一個提倡資訊共享開源的時代,下一代設計師的挑戰與機會在於如何能將自己的設計貢獻給更多的人,促進社會居住正義的常態實現,於是乎維基住宅就在這一想法下誕生了。

維基住宅(Wikihouse)背後的開源想法從字面上就可以理解是啟發於維基百科(Wikipedia),也就是一種web2.0下集體智慧的概念,維基百科揭示出知識內容可以被任何互聯網用戶所添加,同時可以被其他任何人編輯,在不斷反覆開放修正的過程中集結眾人的智慧臻至完美。

在此概念的啟發下,Alastair Parvin帶領一群各行各業的專家,開始致力於打造一個蓋房子的開源平台(Open-source Platform),專注於發展一種用開源軟體製作並可下載的房子,最後並能夠被「印」出來。

下方圖片是官網所展示的維基住宅原型組裝流程:

  1. 從開源平台下載可供修改的住宅模型檔案
  2. 點選製作房子,可以將住宅模型展開成可供CNC切割的平面圖檔
  3. 透過當地容易取得的夾板板材,以CNC進行切割加工
  4. 把切割好的構件平鋪在地上並開始如同拼圖般的組裝他們
  5. 利用榫接結構以兩層為單位形成一個剖面單元
  6. 立起每個剖面單元並讓彼此間間距60公分
  7. 以交錯的方式楔入剖面單元間的連接構件,過程中可用槌子敲打牢固
  8. 嵌入內外包覆股價的面板,過程中可用螺絲加固
  9. 主體結構完成,可開始依需求置入弱電、水電、服務設施等

維基住宅主體結構的製造流程

要能夠實現上述的製造流程,首先必須扭轉建築裡面「構築」(tectonics)這個關鍵成素,目前市面上一般的建築物之所以無法被大眾所實現,其中最大的門檻之一就是因為構築的複雜性,在經濟上或是知識上有太多關於材料、力學、工序、組構等因子是一般人無法負擔的。

然而在數位時代,讓構築的複雜性變得可以被挑戰,並非說我們要削減設計的品質或是只做簡單的設計,而是在設計中有許多複雜的部份,可以透過有邏輯的規劃以及正確的使用數位工具,使得一般人所需要承擔的專業性被很大程度的克服,讓造房子收斂到很本質的需求面向—你需要甚麼房子這麼簡單。

Alastair Parvin團隊為了讓這個理想能夠被實現,採用了兩個關鍵技術「榫接」與「數位製造」。

「榫接」主要展現的是材料的單一性,就如同中國古代許多建築物也大量採用榫接一樣,它可以大大的降低對不同材料的依賴性,僅使用木頭間的卡榫就能彼此搭接組構成所需要的結構物,例如斗拱就是一個很好的例子;另一方面,「數位製造」技術則是這個時代所帶來的利基,過去要對木頭加工成卡榫,最難克服的在於找到好的匠師來製作精準的榫接結構,但是數位時代透過電腦輔助設計(CAD)搭配電腦輔助製造(CAM),卡接設計可以被精準的設計與重現,大大降低了構築上的難度。

而Alastair Parvin為了讓CAD|CAM技術能夠普及化流通,在CAD的部分使用開源軟體,以方便彼此間的檔案共享和再設計,在CAM的部分則是採用數位車床(CNC)對於板材進行數位加工,智能一片片的板狀構件,最後再透過卡接組立的方式從2為元件組構成三維空間,如下圖的實驗原型。

透過榫接設計結合數位製造的技術所組構出的維基住宅原型

維基住宅的主結構其特色在於組裝的便利性,在下圖中可以看到,整個組裝的過程中,大部分的時間僅需要兩個人便可以順利組裝,且整個組裝的時間不會超過一天。

要達成此高效、便利的主要關鍵因素有二:第一點是必須導入數位機具的輔助,以維基住宅來說它所使用的數位機具是加工範圍240cm*120cm的CNC,這是市面上比較常見的尺寸,也是一般民眾較能負擔的起的型號。

CNC的特性是對「板材」進行加工,就如同我們用小刀去切割紙板一般。因此我們可以先使用三維繪圖軟體先行繪製出整體的三維模型,然後將模型拆解成分散的平面構件,並在機器可加工的範圍內排入平面的構件,如此一來便可以透過CNC的加工把構建精準的切割製作出來。

第二點是榫接工法的設計,這也是維基住宅在構築上最大的特色。所謂的卡榫結構就是利用槽孔與榫對位拼接的方式形成結構,而維基住宅為了方便加工與施工,都採用垂直切斷的技術,鮮少對木板做不同深度或斜度的加工,如此可以讓工法的技術複雜度降到最低,而通用性也最高。

而採用榫接另一個優點在於不用再使用第三方材料例如螺絲或鐵釘,這也使材料的複雜性和需求性可以單純化,所以整個維基住宅甚至連施工用的槌子也是用此原理製造而成。

試想若我們要運用維基住宅到災區蓋臨時性的組合屋或避難所,我們可以在適當的地方生產出所有的構件,這些構件因為被限制在一定的尺寸內,所以甚至連一般的轎車都可以協助運送到災區,提升了交通上的適應性。

再者,構件運到災區後,並不需要有特殊難取得的工法如焊接或螺絲鎖固,僅需要動用極少的人力,將已經設計好的榫接結構相互的對位接合,便能在短時間內組構出足供災民避難用的小屋。

維基住宅可以透過極少的人力和極低的工具需求便組裝完成

維基住宅由於上述所提及的概念和創新手法運用,發布後全世界以此種手法打造房子的案例如雨後春筍般的產生,同時也發展出許許多多的變形與改版,形成一種會因眾人的智慧而會進化成長的蓋房子系統。

下集我們會介紹由維基住宅原型所衍伸出的各種案例,包括逢甲大學由學生團隊所設計出的X-house,以及它如何翻轉了大學的建築設計課教育,敬請期待。

全文轉載自眼底城事,原文標題:自己的房子自己造:開源建構構建開源(上)

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作者簡介:我是P.Lu,出生於高雄,台灣。從台大地理系(2003)與成大建築研究所(2005)畢業之後,我進入業界擔任都市設計與規劃師。2008年,我跟隨著夢想到了歐洲,先在瑞典隆德大學(Lund University)攻讀永續都市設計,而後在荷蘭台夫特科技大學建築與建成環境學院(Faculty of Architecture and the Built Environment, Delft University of Technology)完成了我的博士學位。目前我在中央大學擔任博士後研究員。
我的博士研究專注於氣候變遷,都市發展與國際比較研究。研究成果廣泛地發表在學術期刊與專書之中。我擅長都市設計,規劃,以及制度的檢討與社會觀察,特別是韌性城市與環境災害相關的議題。我喜歡作夢也勇於實踐,相信有愛有溫度就可以一直走下去,從專業出發,來關心地理學與規劃專業的衝突,發展與機會。

航空產業2.0:電動飛機時代來臨!未來可望取代汽車 變成新代步工具

編譯:黃培陞

燃油飛機的時代 (jet age)已逐漸走向盡頭;如今,新型的電動飛機受到新創公司、政府部門、全球最大燃油飛機製造商所贊助,飛行過程可望比現今的燃油飛機更環保、安靜且安全,碳排放量僅為後者的一小部分。

今年7月初時,NASA宣佈將研發一種名為Maxwell的高速科研飛機(其電動機可支持14個螺旋槳)。這款4人座的飛機,最高時速可達175英里,與大部分小型飛機一樣快,耗能卻只有一般私人飛機的1/5。

「NASA最終希望替換掉以波音(Boeing )737和空客(Airbus)A320機型為代表的大多數民航飛機一現在大部分的碳排放和燃料消耗都來自於它們。」賓州州立大學(Penn State University)航空工程學教授Jack Langelaan說。商用航空飛機已佔人造二氧化碳排放量的2%,到2025年更將增至22%,而電動飛機可以遏制甚至扭轉該趨勢。

目前,電動機的效率是內燃式或噴氣式引擎的2倍。美國一家專門替美軍製造電動無人機雷擊(Lightning Strike)的航太公司(Aurora Flight Science)表示:「我們只需要把發動機用電線連接起來。原本只有1個大型螺旋槳,現在我們可以在飛機任何位置安裝小型發動機。」

Maxwell的機翼上有12個螺旋槳,翼尖上還有2個,每個螺旋槳都各自帶有小型發動機。因為結構的關係,它進一步提升了燃料效率,甚至增強安全性。Maxwell的設計者之一Sean Clarke表示:「在以往只有3台發動機的情況下,起飛時若其中1個發生故障,可能會引起嚴重後果。如果有14台發動機,少1台就沒那麼嚴重。」(同場加映:使用這款智慧App,你真的不需要買車

(電動飛機降落區意示圖。來源:theguardian)


嶄新商機:未來新型小飛機可望取代汽車

航空新創公司也很快意識到,有了小型電動機,新型垂直起降飛機將可望取代汽車。「如果把飛機用於通勤,沒有人希望在距離工作地點5英里的飛機場著陸,因此垂直起降很受歡迎。」Langelaan解釋。

另一家德國新創公司百合(Lilium),其產品2人座飛機,只需不到15平方公尺的著陸區。美國公司Joby’s S2,在加州研發出的飛機設有12個傾斜旋翼,可以垂直起飛,再轉變為傳統飛機。Joby公司宣稱該飛機時速為200英里,適用於2點直線式的通勤,耗能卻比汽油驅動的汽車少5倍。

德國另一原型機Volocopter配有18個直升機式旋翼。中國無人機廠商億航(EHang)的184機型,則為放大版的類單人飛行器,儘管它目前不能載客,仍舊獲得了美國內華達州的飛行測試許可。這類飛機的最終目標是按照客人的需求飛行,成為飛機界的優步(Uber),在擁擠的城市間,提供無人機的自動駕駛服務。

「要達到目標,我們還需要解決很多問題,避免碰撞和線路規劃都非常重要。天空很遼闊,然而一旦這些小型飛機開始飛行,天空將顯得過於狹窄。」Langelaan說。

(NASA電動飛機模擬圖。來源:theguardian)

發展電動飛機  電池科技是關鍵

目前為止,電動飛機的技術仍有許多限制需要克服,尤其是電池科技。「鋰離子電池(Lithium ion batteries)無法使用於長途飛行的客機,因為它的特性限制,至多只能支持1小時的航程」Schaefer說。

Aurora Flight Science則是為了解決這個問題,採取了油電混合的系統(內含3個百萬瓦的燃油發電機)驅動無人機-雷擊的引擎。

現在還有一個更加環保的方式,就是採用光電伏打電池(photovoltaic cells)。陽光動力2號( Solar Impulse 2)日前剛完成環球計畫的一小部分,成為全球第一台完全以再生能源為動力飛越大西洋的飛機。然而該飛機花費上百萬美金研發,卻只能承載一名駕駛,最高時速甚至低於一般車輛。

「太陽能發電,目前僅適用於輕型且具有長機翼的飛機。等待太陽能電池發展更為成熟,就有機會看見有著傳統飛機規格的太陽能飛機。」Langelaan表示。

令人振奮的是,所有在背後支持電動飛機發展的科技,從電池科技、太陽能到發動機,都有更加輕巧及便宜的趨勢。大型燃油飛機公司已開始正視這塊市場,波音與空客早已著手研究電動飛機,特斯拉(Telsa)電動車的執行長Elon Musk,也表示想加入競爭的意願。

如同今日的特斯拉電動車、豐田的Prius和日產的Leaf,油電混合及電動機未來將會使營運成本遠低於傳統飛機。太陽能發電飛機 Sun Flyer的製造商表示,1小時的航程僅需1美金的電力,相比之下傳統輕型飛機每小時需耗費40塊美金的燃料。

Clarke和Schaefer皆表示,要讓電動機能用於商用載客,目前的電池科技大約還要發展10年。「我們很期待電池科技的發展,但目前透過展示像Maxwell這般複雜的系統與技術,當有天它們發展成熟時,市場便能應用這些科技。」Clarke說。

核稿編輯:黃思敏、林冠吟

資料來源
Could vertical take-off electric planes replace cars in our cities?

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