在建筑和城市设计不断发展的背景下，生物气候围护结构成为未来城市的一个引人注目的愿景。阿塔·亚兹丹塞塔博士（Dr. Arta Yazdanseta）是一位专注于能源与环境的设计学博士，研究领域深入设计、建筑性能和植物生物物理生态学的交汇点。Yazdanseta 博士专注于生物气候外围护结构，研究了这类结构如何通过利用其自组织潜力来增强社会——自然系统。Yazdanseta 博士的学术履历包括在哈佛大学设计研究生院获得设计学博士和能源与环境设计学硕士学位。
作为哈佛大学绿色建筑与城市中心的研究员，她的贡献包括为 HouseZero 碳改造项目制定环境设计策略和性能分析。在这次采访中，Yazdanseta 博士探讨了生物气候外壳的概念及其与被动式建筑设计原理的相互作用。这些生物气候外壳有潜力为城市环境带来革命性的变化，采访揭示了她在研究植物基材料的益处以及可持续建筑的未来方面的见解，强调了人类与环境健康之间的关键联系。
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ArchDaily：什么是生物气候外壳？它如何与被动建筑设计原则整合？
Arta Yazdanseta博士： 生物气候外壳独特地将植物基材料和策略融入墙体组件中，通过自然系统提高环境性能。与侧重于隔热和机械系统的被动式房屋设计策略不同，这种方法使用像藤蔓和葡萄藤这样的植物进行动态隔热，在炎热的月份提供遮阳，在较冷的月份则允许阳光进入。这种自然调节优化了室内气候控制，减少了隐含碳，同时由于植物的光合作用而成为碳汇。当与建筑的自然通风策略相结合时，这些垂直多孔表面可以利用树冠蒸腾作用冷却进入的空气。此外，它们还提供空气缓冲，降低渗透率，从而降低建筑的峰值能耗。
在城市尺度上，生物气候外壳有助于缓解热岛效应，增加生物多样性，管理雨水，并恢复土壤健康。此外，这些系统通过改善心理健康和绿化空间的可达性来强调社会公正和公平。将植被融入建筑提供了可达的绿色空间，使绿化空间有限的社区受益，创造更健康的城市环境，并以成本效益更高的方式满足社区的多种需求。
AD：最初是什么吸引您关注生物气候和仿生外壳呢？这项研究如何影响了您对建筑设计的总体方法？
AY：我在伊朗的德黑兰长大，在一个绿色植被有限的城市环境中。25年前，当我搬到纽约的布鲁克林时，我注意到城市中也缺乏绿色植被。那时，城市生态学并不是一个关注重点，自然常常被视为城市限制之外的事物。
在我的研究生学习期间，我的研究重点从建筑设计转向了建筑和能源性能。这一转变激发了我将植被融入城市环境的热情，这源于我对城市中自然的渴望。我深入研究了植物的生物物理生态学，并将其融入建筑围护结构设计和能源性能中。这一经历还意外地让我接触到了材料科学，丰富了我对可持续建筑的理解和方法。
城市和更广泛的生态系统承受着巨大的压力，我们必须在密集的城市区域内促进生物多样性。这一认识成为我工作的基石，驱使我研究生物气候外壳。这些外壳利用植物基解决方案来提高建筑性能，改善城市生物多样性，并创造更健康、更公平的居住空间。
人类的健康和环境健康紧密相连。为了支持人类健康，我们必须支持自然系统和生态系统。因此，设计应该同时考虑人类和人类之外的需求。这种方法确保建筑设计促进整体健康和可持续性，突显了人类和环境健康之间的相互联系。
AD：在哈佛绿色建筑与城市中心工作期间，您曾参与零碳改造项目（Zero Carbon Retrofit）。您能具体介绍一下这个项目吗？哪些关键策略和设计元素促成了这次挑战的成功？
AY：在我在哈佛绿色建筑与城市中心工作期间，参与了 HouseZero 总部改造项目。作为该项目的首批研究人员之一，在哈佛设计研究生院阿里·马尔卡维（Ali Malkawi）教授和霍利·萨缪尔森（Holly Samuelson）教授的指导下攻读设计研究博士学位时，我与一支学生和专家团队合作开发了初步的环境设计策略和性能评估流程。然后，与项目建筑事务所Snøhetta合作，进行了完善和实施。
HouseZero 将 1925 年的气球框架建筑改造成了一个生活实验室，用于研究超高效和净零能源性能，包括考虑建筑的隐含碳。该建筑采用 100% 自然通风，通过太阳能通风口和可操作的三层玻璃窗（由手动和自动化系统控制）消除了对传统 HVAC 系统的需求。由于窗户和天窗的布置策略优化了被动式太阳能做法，因此白天无需使用电灯即可实现日光自主。热质量和辐射表面有助于调节温度，地热热泵通过辐射地板输送自然加热或冷却的水以应对极端条件。
该建筑有近300个传感器，每天收集数百万数据点以实时监测和调整性能。这些策略使 HouseZero 成为能效和可持续性的示范，展示了深度改造现有建筑以实现显著节能和碳节约的潜力。
AD：您在多年的工作中开发并使用了哪些创新的环境设计策略？
AY：我最重要的创新之一是用于评估生物气候构成的早期设计模拟工具。这个工具评估了太阳辐射减少和藤蔓等物种蒸腾的冷却能力。它帮助设计师通过为六个气候区域提供平均值来确定生物气候维护结构的可行性。
此外，我开发了使用陶瓷3D打印和经济实惠的黏土体系的模块化支撑系统，用于独立的植被表面。连接到建筑的废水系统，这些结构通过优化蒸发来增强系统的整体冷却性能。与将居住者与外界隔离的传统建筑系统不同，这种设计策略通过延伸自然通风的使用来促进与自然的联系。因此，空间和体验方面对于设计的成功至关重要。
我的研究的自然进展导致了与生物/植物基材料合作，特别是麻类植物石灰。麻类植物石灰由工业麻类植物的木质芯和石灰制成，是木框建筑的优秀填充物，起到热质量和绝缘作用。其独特性质使其能够调节温度并控制湿度，显著降低建筑的操作能耗。目前，我们正在研究不同麻类植物石灰配方，以优化其热特性和水热特性，用于各种建筑和环境设计策略。
AD：在您看来，从古至今哪个建筑有效地利用了生物气候和生物基础原则？
AY：从古至今在到未来，有三个结构突出显示了生物气候和生物基础解决方案发展的不同阶段。从历史上看，墨加拉亚州（Meghalaya）的活根桥展示了使用植物基础设施的本土智慧。这些桥梁通过引导榕树的根部创造，提供耐用的、自我加固的路径，与生态系统融为一体，增强了生物多样性，支持了人类和非人类的生活。
在当代，尼古拉斯·维塞尔（Nicholas Wiesel）通过 BOXOM 的工作展示了在纺织农业实践生物气候原则的实际应用。这种方法在城市立面上使用垂直绿色技术来种植食物，提供冷却，并减少城市热岛效应。通过租赁垂直表面，它引入了一种创新的经济模式，将环境效益整合到建筑和城市尺度。
展望未来，费迪南德·路德维希和丹尼尔·舒恩勒（Ferdinand Ludwig and Daniel Schönle）的植物建筑项目拓宽了生物建筑的边界。利用活树作为建筑材料，这些结构将植物生长与技术元素相结合，创造出具有动态、自我维持性的建筑。这种方法将传统生态智慧与现代技术结合起来，旨在形成一套在城市建筑中使用的标准化生活系统，以增强可持续性和弹性。
这些例子突出了生物气候和生物基础原则的不断整合，展示了它们从本土智慧到当代应用和未来创新的多元优势。
AD：您如何设想未来十年被动建筑的演变？
AY：这里需要注意的主要区别是被动设计并不等同于生物生成或生物气候设计。传统上，被动建筑侧重于通过设计策略减少能源消耗。相比之下，生物生成和生物气候设计强调整合植物基材料以获得更广泛的环境效益，包括节能。
地方法律，如纽约市的 LL97 法条，正在限制运营碳排放，并将很快解决建筑本身产生的碳排放问题。这一转变要求使用其他行业的副产品作为材料。然而，并没有一种普遍适用的生物材料。建筑师需要探索当地经济，运用系统思维来确定其所在地区最合适的植物基材料。快速生长的材料，如稻草、工业麻类植物等，可以将碳储存在长寿命的建筑部件中。对于建筑师来说，这意味着接受并探索植物基材料，并寻找当地来源，以利用其经济和环境效益。
最终，建筑将被视为具有本地和全球环境效益的动态实体。将生物材料和创新设计结合起来，将应对气候变化，创造可持续、有韧性的城市环境。一个成功的例子是在建筑中使用麻类植物石灰，它在减少运营碳和隐含碳方面都展现出潜力。这种整体方法通过系统思维来确保环境和人类的健康，为未来建筑设定了新的标准。
本文是 ArchDaily 专题：被动式建筑的一部分。我们每个月都会通过文章、采访、新闻和建筑项目来深入探讨一个话题。我们邀请您了解更多关于 ArchDaily 专题的信息。
