泥壺蜂賜予的永續靈感

▲融入地景的TECLA（攝影｜Iago Corazza）

資料來源：Mario Cucinella Architects
文字整理：棲位工作室_呂慧穎

【TECLA - Technology and Clay】基本資料：
位置｜義大利，馬薩倫巴達（Massa Lombarda, Italy）
建築設計｜Mario Cucinella Architects
類型｜居住空間原型
研究夥伴｜SOS - School of Sustainability
3D列印技術｜WASP
3D列印階段填充混合優化｜Mapei
贊助者｜Comune di Massa Lombarda、Ter Costruzioni
結構工程｜Milan Ingegneria
景觀設計｜Frassinago
固定裝置｜Capoferri
填充生物材料｜RiceHouse
照明計畫｜Lucifero’s
地面工程｜Primat
面積｜60m2
設計及建造期間｜2021
攝影｜Iago Corazza、WASP
影片拍攝｜The Family
 

名字中的哲意

位於義大利馬薩倫巴達的TECLA，字面上為Technology and Clay縮寫，是Mario Cucinella Architects事務所（以下簡稱MCA）與3D列印技術專家WASP合作的「World’s Advanced Saving Project」的首案，一個真正從「在地」而生的3D列印永續住居。而TECLA案名源自義大利作家伊塔洛•卡爾維諾 （Italo Calvino）作品《無形的城市（invisible cities）》之一—「持續建設中的城市」，透過永恆古宅的物質及精神與21世紀科技的結合，來喚起過去與未來間緊密的連結。

思考永續未來的建築計畫

TECLA 的誕生，緣於 MCA創辦人Mario Cucinella與WASP 創辦人Massimo Moretti的願景。面對日益嚴峻的極端氣候，身為碳排大戶的建築業對於淨零碳排和永續住宅的思考和需求可說刻不容緩。如何將建築的碳排放減至最低，以及在工法或設計上讓建築更具面對未來環境變遷挑戰的調適性，甚至在重大自然災害發生時能夠因應大規模遷徙或臨時安置的需求。兩位創辦人於是開啟了「World’s Advanced Saving Project」。

Mario Cucinella認為：TECLA開啟了新的篇章，藉由最新科技運用土壤這種最古老的材料塑造未來建築，而TECLA建築本身不僅僅一種是美學形式的展現，這樣的美學是結合科技與材料的成果，不僅美，更代表一種真實可行誠摯。
 

▲TECLA藉由最新科技運用土壤這種最古老的材料塑造未來建築（攝影｜Iago Corazza）

多方合作共創低碳宅

由 Mario Cucinella 創立的培訓中心School of Sustainability（以下簡稱SOS），致力於生態永續建築的相關研究，在TECLA一案中與MCA建築事務所及3D列印專家WASP密切合作，進行材料和工法的開發，以創新的理念打造循環住宅的原型。其中整合了鄉土建築學研究、物候學原理以及當地自然材料的運用。TECLA建築外殼完全使用在地材料，減少運輸碳足跡和廢料的產生，使建築物的碳排放接近淨零，因此可說是實踐低碳住宅的先驅。

精確的列印控制

TECLA的實現，歸功於WASP致力於3D建築列印技術的發展，並且取得名為Crane WASP的專利技術，是全球第一個專為建築營建而設計的模塊化、多層次3D列印建築技術。在TECLA一案中，使用了兩支同步運作的列印機械臂，兩臂之所以能避免彼此碰撞、不間斷地進行流線型列印，全賴精確的電腦軟體控制。每組列印機具最大列印面積為50平方公尺，因此可以在短短數日內完成獨立的建築外殼模塊。

TECLA總共耗費200個小時進行列印，每層列印高度為12mm、共350層，列印總長度為150km，共使用60立方公尺天然土壤及生物性混合材料。WASP工法設計的靈感來自於自然界中天生的建築師─泥壺蜂，材料以取之於自然可回歸於自然為最高原則，就地取材以及在地混合調配的施工模式，讓建築材料產生的碳足跡減至最低。

就如泥壺蜂的巢穴是為了確保下一代能夠順利繁衍的居所，WASP希望能夠為人類下一個世代創造一個確實可行的永續建築原型，在3D列印建築工法的每一個細節上也近乎苛求。為確保所有工法及工序在現場的可行性，WASP進行縝密的室內及室外試驗研究，包括混合性材料的比例、噴嘴壓力的調控、結構強度試驗等等。令人意想不到的是3D列印建築成敗的關鍵性要素就在列印的「第一層」，平整度、材料攤度、輸出速度、凝固速度等等，缺一不可。

▲兩支列印機械臂同步運作（攝影｜WASP）

▲中空牆體設計具有極佳的隔熱性能（攝影｜WASP）

美學與機能兼具

MCA不僅從形式上追求住宅原型之美，更注重建築能否反應氣候和緯度條件。因此，在建築外殼材料混合成份上充分反映當地特色，所使用的填充物則運用當地水稻種植所產生的生質廢棄物，如稻殼及稻桿。而外殼中空結構設計以及生物填充材料比例的調配，更是因應氣候條件所需進行參數優化，達到最佳的熱平衡、隔熱及通風的效果。

TECLA主要由兩組不間斷的正弦曲線蜿蜒而成，兩個連續的單元最終形成兩個類似拱頂的結構，在最上部以兩個圓形的天窗畫下循環的句點，同時也成為建築天頂光的來源。TECLA幾何外型或是外殼上的水平脊線，都突破了典型的建築型態，並且達到了結構上的平衡，無論是在外殼的列印階段或是整體覆蓋完成後，都能看到建築本身展現的視覺連貫性以及有機生命力。

約60平方公尺的面積中，含括了起居空間、廚房及服務區。家具一部分直接採用土壤3D列印融入建築結構之中，一部分則採用可回收再利用的材質，充分呼應永續循環住宅的理念。

▲60平方公尺的面積中，含括了起居空間、廚房及服務區

▲家具一部分直接採取3D列印，一部分則運用可回收再生的材料（攝影｜Iago Corazza）

在隔熱設計上，除了運用建築外殼中空牆體的方式，阻隔陽光的輻射熱，中空牆體最上端的開口並未進行封閉，而是採用鋁板覆蓋，這樣的設計可以用運地面和牆面的溫差，讓中空牆體中溫度較高的空氣從上端開口逸散，達到牆體溫度的調控。地板的建築工法也十分講究，首先將原地面整平夯實後，再鋪上碎石層以及稻殼層作為隔熱層，而後再施以緊密的夯土地板層。地面層以下則埋設通風管，可以將通過地下土層冷卻的空氣導入室內，同時天窗也運用特殊設計，可以讓室內溫度較高的空氣順利自留設的通風口逸散，帶動整個室內空氣循環。

TECLA運用在地取材、精確的3D列印控制以及被動式節能設計，無論是在建築材料的開發或是結構設計上，都呼應了永續住居的核心理念，創造名符其實的近零碳排建築。類近泥壺蜂育兒巢穴的建築，以最小的碳足跡融入在馬薩倫巴達的自然景觀之中。
 

▲天窗的留設（攝影｜Iago Corazza）

▲TECLA剖面圖

▲TECLA通風及隔熱設計

延伸閱讀：

Eco-sustainable 3D printed house - Tecla