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第172章 生態建筑二(第3页)

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的——它既包含了公园、商店、工厂,也包含了农场。

不过,我们通常並不认为圆柱形或圆形楼层是优化窗户布局的理想设计——事实上,这种形状恰恰是最小化建筑外表面面积的设计。

但即便如此,我们刚才描述的这座圆柱形生態建筑,其周长仍为2500英尺,乘以100层,可用於安装窗户的总面积就达到了25万平方英尺。

对於5000人的居住人口来说,这相当於每人可分配到50平方英尺的窗户面积——这个比例已经非常高了,尤其是考虑到大多数人都倾向於与他人合租或同住。

我们通常认为美国的海岸线长度略低於10万英里。

如果所有人都居住在我们刚才设计的这种生態建筑中,並且这些建筑仅沿海岸线分布,每英里海岸线放置一座,那么仅这些生態建筑就能容纳约5亿人口——这个数量相当於整个北美洲大陆的人口总和,而北美洲大陆剩余的全部土地则可以恢復成森林。

如果我们將这种生態建筑以每平方英里一座的密度,遍布整个北美洲大陆(需要注意的是,每座生態建筑的直径仅为平方英里的16到17,因此每座建筑实际占用的面积仅为一平方英里的一小部分,约占百分之几),那么仅北美洲就能容纳1000万座这样的生態建筑,居住人口可达500亿。

当然,这其中会包含苔原地区,但生態建筑在苔原、沙漠、海洋,甚至月球上都能正常运作——不过在月球上,生態建筑会產生大量热量,冷却起来会更加困难。

有一点至关重要:那种认为“人口增长会导致人类居住在反乌托邦式的垃圾场中,靠食用劣质绿色食物为生”

的观点,其实只是早期科幻作品中“人口过剩”

概念催生的幻想。

事实上,只要你拥有能源(无论是核聚变能源,还是通过太阳能间接获取的核聚变能源),那么限制人口增长的真正因素是废热,而非空间、粮食,更不是需要开垦多少森林。

当然,你可以將生態建筑设计得更宽,也可以设计得更高,但如果你经常观看我们的频道就会知道,试图用建筑的尺寸来打动观眾是毫无意义的——上周我们还在討论“套娃大脑”

(一种理论中的巨型宇宙结构),这种结构的规模甚至能让经典的“戴森球”

都显得渺小,而戴森球的规模已经是行星的十亿倍。

因此,一栋100层的建筑实在算不上什么令人惊嘆的规模。

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-deckelevators)、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。

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