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这个老外建的「雾霾净化塔」,真的有用吗?

笔者:人们对“无霾塔(Smog Free Tower)”表达喜爱之余也提出了许多批评,有人认为您所讲的“清洁空气泡泡(clean air bubble)”更多的是一个象征性的概念,而不能实际有效的解决城市中雾霾的问题。

先开门见山说观点:我认为 Daan 的作品是十分优秀并极具启发的。

这个老外建的「雾霾净化塔」,真的有用吗?

Smog Free Tower

Credits:Studio Roosegaarde

Smog Free Tower 对于大气中的雾霾治理技术上效果有限,但是其意义,特别是作为一个建筑师通过设计介入雾霾问题的行动以及唤起公众注意的众筹计划,绝对是有标杆意义的。

首先我们要明确,Daan 的“Smog Free Tower”不能叫发明,而是一个设计,是整合。我们先看一下 Smog Free Tower 的设计,这个可启闭的百叶盒子里边装有三个空气净化单元,这三个是荷兰 ENS(Environmental Nano Solutions)公司生产的 Aufero 标准产品(注:我特地去拜访了位于 Cuijk 的 ENS 公司,也采访了该公司对于 Daan 的作品的评价),唯一不同的是由于 Smog Free Tower 工作环境是室外且处于垂直放置,设计中加了防雨的帽子(顶视图中的圆锥形物体)。这个塔百叶打开的动作,与空气净化无关,是为了人们把 Aufero 盒子打开进行维修和清理。

这个老外建的「雾霾净化塔」,真的有用吗?

Smog Free Tower 打开百叶,可见里边的 Aufero 空气净化单元(ENS 生产)

Credits:Studio Roosegaarde

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Smog Free Tower 顶视图,圆锥形物体是防止雨水落入的盖子

Credits:Studio Roosegaarde

ENS 公司运用的是 Positive Ionization 技术。值得注意的是,这项技术原理上并不是新技术,而是很早以前人们就发现的。具体讲 Ionization 需要三个东西:一个使得空气流通的风扇,一个释放高压的电极,以及一块接地的污染粒子收集器(也是一块板子)。运行时,空气的通路上的 1 万伏高压使得经过的粒子带有同种电荷,于是被吸附于接地的板子上以释放电荷,这样经过的空气就被去除了灰尘等粒子,维护时只要每周定期清理收集板就好了。这个过程中,使用正极和负极的原理本质上是一样的,ENS 选择使用 Positive Ionization 的原因主要基于该技术能耗少,且产生的臭氧少。

这项技术的优点主要在两点:

首先是该系统 air pressure drop 极小。根据 ENS 公司的口头报告,Aufero 单元只需要 5-10Pa 的 air pressure drop 即可使得系统运转(不排除有宣传夸大成份,因为交谈中 ENS 那边没有展示具体的数据报告。但是推测确实不用很大,我在 ENS 看到他们另一款定位室内家用的净化器,内部竟然用的是电脑散热器的风扇……)。air pressure drop 小主要是因为系统中没有 Filter,这样使得不需要很强力的风扇驱动空气流通,也就不需要很大的能耗以及不会产生很大的噪音。

第二个优点就是系统维护的成本小。这使得该产品可以适用于各种场合。一方面可以安装在建筑原有的通风系统中,利用通风系统本身的空气流通。也可像 Daan 的作品一样自己利用风扇驱动。维护时只需要保证系统处于安全距离,并且每周定时清理占满灰尘的板子就好了。

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我在 Cuijk 参观 ENS 公司,他们安装在当地一商场停车场的 Aufero 单元(与 Smog Free Tower 里的一样)

这个老外建的「雾霾净化塔」,真的有用吗?

ENS 提供的产品宣传页

那么问题来了,这项技术真的能处理雾霾吗?

我针对此问题专门拜访了哥本哈根大学化学系的 Matthew Stanley Johnson 教授,幸运的是他十分了解这个项目。Matthew 对于 Daan 的评价颇高,但是对于 ENS 的评价比较低。用他的原话就是 their technology is not working. 哈哈。言归正传,基于和 Matthew 的对话,该技术核心问题有二。

首先,这个处理过程没有设计到化学处理(Chemistry Treatment),这样就对该过程能够处理的 particle 的尺度产生了极大的限制。产品宣传册上标明“High Efficiency: Up to 99%”,注意这个标注十分模糊。我们一般说的 PM2.5 指的是粒子直径小于 2500 纳米的粒子,从分类上讲,粒子直径在 10 纳米左右为 Fine Particles,在 1 微米左右是 Coarse Particles。系统的去除效率(remove efficiency)在 100nm 左右会有一个极大幅度的下降,换句话说就是该系统对于 100 纳米以下的粒子基本上是没有办法的。但是问题来了,这部分接近 Fine particles 的粒子本来在监测上就难监测,不是说像 PM2.5 一样,买一个装有激光的检测机就能监测的,所以这个 99% 的比例基数本身就是把这些 fine particles 排除在外的。这宣传听起来有点打哪儿指哪儿的感觉。然而这些监测不到的 fine particle 恰恰是最容易从肺部进入血液对人体产生危害的。Matthew Johnson 说道此处略有激动,他说两年前代表专业评估机构去 ENS 评估,目的是为国内有意购买 ENS 技术的企业提供该技术的检测报告,但是 ENS 拒绝提供有关纳米层级 remove efficiency 的技术报告,Matthew 提出希望带走一个产品单元拿到哥本哈根大学实验室进行免费检测以出具报告,被 ENS 回绝。用 Mattew 的原话讲:你把 Nano 写到公司名字里了,但这个事情却说不清楚,到底是几个意思?Matthew 讲到此处时还特地拿出一本他 Chemistry and the environment 给我扫盲了一下大气污染物的成因以及处理,我听到这里也是十分激动的,因为一来是得到了不少知识,另一方面是看到了一个学者对于某一细节问题严苛的追求。

这个老外建的「雾霾净化塔」,真的有用吗?

Shiue, Angus, Shih-Cheng Hu, and Mao-Lin Tu. "Particles removal by negative ionic air purifier in cleanroom." Aerosol and Air Quality Resarch 11.2 (2011): 179-186.

来源: http://aaqr.org/VOL11_No2_April2011/9_AAQR-10-06-OA-0048_179-186.pdf

第二点,将装置暴露在大气中这一尝试是效果有限的。注意此处仅仅是就“处理雾霾问题的效率”这一技术问题进行分析,并不是对 Daan 的作品的否定,事实上我和 Matthew Johnson 教授都是很喜欢这个作品,并且 Daan 选择在公共空间中处理这个问题是十分准确的。大气中的 atmospheric boundary layer 在 500m-2000m 左右,boundary layer 中的气象情况复杂不定,涉及到温度、湿度以及空气流速的物理量会产生大幅变化,同时伴有垂直方向的混合。即便不看这个复杂的情况,城市中的楼群形成的局部微气候(诸如高楼之间形成的峡谷会产生高楼风)也是相对复杂且多变。这些因素要远比 Smog Free Tower 中三个空气净化单元的作用大的多得多。所以这个装置极度受制于天气情况影响,举个最简单的粒子,风大了就不行吧,带电荷的空气会变得稀薄,同时新鲜出炉的空气也会被吹跑。所以从某种意义上讲,Daan 提出的 Clean Air Bubble 更多的是一个象征意义,但这并不影响这个作品的价值。

那么这个作品的价值在哪里呢?

从策略上,Daan 作为一个建筑师,展现出了一个正确有效的介入雾霾问题的方式。现在建筑师面对的问题,正发生着从 Human Problem 到 Post-human Problem 的转变,建筑师的责任除了“遮风避雨盖房子”,还要面对由于人口激增、城市快速发展、对资源的过度消耗、数字及互联网技术的飞跃等现象带来的许多次生问题,而这些问题正在逐渐变为当下建筑师所要解决的主要问题。比如说空气污染与环境问题,城市交通与新兴通勤方式的问题、垃圾处理与废物分类的问题、耕地减少与城市农场的问题、人口流动与临时人口的问题,信息安全与监控的问题,数字制造与骇客文化的问题,等等等等。这些问题从没有在任何一本建筑学的理论书籍上出现,也不会成为建筑学院培养计划中的一个环节。但是它们却在当下城市中自下而上地悄然发生,这是一个具有集体性以及自主性的跃迁。当这些问题一下子摆在台面上的时候,一个迫在眉睫的城市建筑学正在悄然兴起,而建筑师对这些扑面而来的问题多是手足无措。不但手足无措,还存在着避而不谈,望而却步。面对问题的集体失语是有点令人失望,也带有一丝可怕的。当我们意识不到问题的时候,我们如何才解决问题?

无论是雾霾问题还是其他,都不是一两天、一两个技术可以解决的问题。这种集体性的问题需要集体性的解决方式,人们想象中的 Final Solution 绝对是复杂且漫长的。但这并不妨碍人们为解决这个问题做出努力,建筑师毫无疑问是应该做出尝试的群体之一。Final Solution 的产生需要政府自上而下的规定,需要面对经济和环境问题时壮士断臂的决心;需要科研工作者数年数十年持之以恒的潜心研究以及不断实践;同时也需要诸如设计师这一类群体做出的自发性自下而上的尝试。而这些不同方向的尝试应该在各自的领域中积极探索前行,并在中间汇合,而不是各自等待,相互推诿。诚然建筑师不懂污染控制的具体原理,但是建筑师应该具有整合各种技术的能力,并且应该具有将整合的技术投射到一个城市问题上的准确性。在这一点上,Daan 做的无可挑剔。

战术上,选择公共空间配合建筑手段处理雾霾问题的这一方向是准确的。长久以来,建筑师一直在讨论建筑气候边界的问题,无论是 Buckminster Fuller 的 Manhattan Dome 还是 Rem Koolhaas 设想的 Wind Curtain 都反映了建筑师希望通过控制气候改变人居环境的想法。相比于改变室内的空气质量,在公共环境中改变空气展现了令人激动的雄心壮志和更具启发性的解决手段。在当前资源不能一次性解决雾霾问题的前提下,与其说将资源分散,将精力放在分散地解决室内的空气问题,集中解决开放环境中的空气问题的方案更有意义。从效率上讲,毫无疑问前者更加简单有效,后者则充满挑战。但是从设计角度讲,解决开放城市环境中的空气问题更能唤起人们的关注。建筑师关心的不只是为某一个个体案例寻找解决方案,更多的是寻求一种社会性的创新。Smog Free Tower 建立在 Studio Roosegaarde 工作室后院,是一片开放的公共空间。我问 Daan 为何在开放环境中做尝试,Daan 的回答很有趣却不乏深意吗。他说:

我去北京感受到了雾霾,我就想建筑怎么才能介入这个问题呢,我第一个发现就是雾霾中根本看不到建筑了啊!

是的,在严重的雾霾情况下,解决了某个封闭室内的问题意义有限。按照 Daan 的说法,创造一个城市中的 Clean Air Bubble 可以为人们提供一个休憩,思考的地方,可以让有创意的人在这里思维碰撞,进而产生更多的解决方案。这个回应将一个死板的技术赋予了动态的城市元素,这也和 Studio Roosegaarde 其他的城市创新作品有很大异曲同工之妙。

这个老外建的「雾霾净化塔」,真的有用吗?

Smog Free Ring

Credits:Studio Roosegaarde

从细节上讲,Smog Free Ring 的众筹计划十分成功。理论上,我们都可以从最宏观层面回答如何解决雾霾这个问题。我们都知道解决方案无非是清洁的工业,更加环保的碳排放,但是我们无法在生活中感受这一点。把从雾霾中收集的颗粒包装成一个戒指,虽不能对雾霾问题做出直接贡献,但是可以直接让这个离人们遥远的话题走入人们生活。当人们把雾霾“带”在手上的时候,人们对于雾霾问题的公众意识得以提高,人们可以切实感受到这个问题和自己有着密切的联系。其实同理的事情在其他领域也在发生,比如说媒体谈到雾霾的危害时,经常做出一些吓人的比喻,比如说在北京雾霾时呼吸一天相当于吸入了 xxx 包香烟。只有当人们觉得雾霾问题和自己有关时,人们才会对各种有关雾霾问题做出的努力进行回应。所以说很大程度上,提升人们的公众意识,是解决雾霾问题的重要一步。此外,从另一个角度说,Daan 作为一个建筑师,在艺术方面有着敏锐的直觉,这和他早年间在艺术专业学习的经历有着密切关系。奖三个空气净化器包装成“无霾塔”,以及将收集的雾霾变成创意产品的行为,都淋漓尽致地展现了设计带来的附加价值。这里的附加值,很大程度上是一种情感的渲染,人们带上戒指,会感觉很好,会觉得自己为了雾霾做出了什么,会更加关注雾霾的这个问题,我想这就是设计的力量吧。

以上大概是我对之前走访的一点点小的整理,有更过的采访信息以及技术案例,有时间的话我会找其他途径与大家讨论。最后还是重申,欢迎大家讨论,但是谢绝转载。

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