Earthship是由建築師Michael Reynolds在 20 世紀末至 21 世紀初所發展出來的建築風格。地球船被設計成被動式太陽能地球避難所，由天然材料和可回收材料（例如土質輪胎）製成。地球船可能具有各種便利設施和美觀性，其設計能夠承受沙漠的極端溫度，無論外部天氣條件如何，都能保持在接近 70 °F (21 °C) 的溫度。地球船社區最初建於新墨西哥州北部格蘭德河附近的沙漠中，這種風格已經傳播到全球各地的小部分社區，在某些情況下，儘管法律上反對其建設和採用。
雷諾茲在搬到新墨西哥州並完成建築學位後開發了 Earthship 設計，希望將它們打造為「脫離電網就緒」的房屋，盡量減少對公共設施和化石燃料的依賴。它們的建造是為了利用現有的自然資源，特別是來自太陽和雨水的能量。它們採用熱體結構和自然交叉通風來調節室內溫度，設計故意簡化，以單層為主，這樣即使建築知識很少的人也可以建造它們。它們可以被視為自主住房和可持續生活的烏托邦的實現。[ 1 ]
歷史
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Earthship 建築於 20 世紀 70 年代開始發展，當時建築師Michael Reynolds著手建造一座符合三個標準的住宅。首先，它將盡可能利用永續建築和當地本土材料或回收材料。其次，它將依賴自然能源並且獨立於電網。第三，沒有專業建築技能的人也可以建造。最終，雷諾茲的設想變成了今天常見的U形土方輪胎房屋。
這個名字是基於一艘船或一艘太空船的想法，以暗示該房屋有能力為居民提供生存所需的一切：住所、電力、廢物管理、水和食物。
施工與設計
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Earthships 的建造基於六項設計原則，有助於實現環境永續建築設計的目標：
- 使用天然和再利用的材料進行建造：地球船使用廢輪胎、罐頭、瓶子、木材和泥土等材料。
- 熱或太陽能加熱和冷卻：地球飛船利用熱質量和太陽能增益來加熱和冷卻自身。他們不使用電力或燃燒燃料來維持溫度。
- 來自太陽能和風能的電力：電力是使用光伏板收集的，有時也使用風車收集。此外，透過使用節能照明和電器，建築物的電力需求降至最低。
- 集水：從屋頂的雨水和融雪中收集水，然後儲存在蓄水池中以備將來使用。
- 污水處理：獨立污水處理及中水回用。
- 食品生產：家庭有機食品生產能力。[ 2 ]
由於用沖壓輪胎很難形成 90 度銳角，因此建築物通常呈現馬蹄形。在雷諾茲位於陶斯的原型中，馬蹄形的開口面向南偏東 10 至 15 度，以在冬季最大限度地利用自然光和太陽能，朝陽的牆壁上的窗戶可以吸收光和熱。
《Earthship I 》一書描述如何根據建築物的地理位置找到最佳角度。厚而緻密的牆壁提供了熱質量，可以在寒冷和炎熱的室外溫度下自然調節內部溫度。大多數地球船的外牆都是由土夯輪胎製成的，但任何具有儲存熱量潛力的緻密材料，例如混凝土、土坯、土袋或石頭，原則上都可以用來建造類似於一艘地球船。輪胎壁像傳統的磚砌結構一樣交錯排列，並且通常每隔一段就有“混凝土半塊”，以等於下面交錯輪胎的長度。為了進一步減少混凝土的使用，他們還使用「squishies」——將輪胎壓入狹小的空間，以使路線平坦或補償輪胎尺寸的變化。
地球飛船的夯土輪胎由兩人一組組裝。一個人鏟土，一次一匙放入輪胎。另一個人站在輪胎上，用大錘將泥土填實，同時在輪胎周圍移動一圈，以保持泥土均勻，避免輪胎變形。[ 3 ]夯土輪胎的重量可達 300 磅（140 公斤），因此通常會就地填充。由於輪胎充滿泥土，遇火不會燃燒。[ 4 ]在寒冷的氣候下，輪胎壁的外側會增加額外的隔熱層。
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輪胎壁頂部要么是由重複使用的罐頭與混凝土連接而成的“罐頭和混凝土結合梁”，要么是帶有木鞋的木製結合梁。它們使用混凝土錨固定在輪胎壁上，在頂部輪胎內澆注混凝土塊。放置在木質結合梁頂部的木質墊塊構成了木鞋。木質結合梁由兩層木材組成，並用螺栓固定在混凝土錨栓上。鋼筋用於將木鞋「釘」在木質結合樑上。
內部非承重牆通常由重複使用的罐子組成的蜂窩狀結構組成，並用混凝土連接；這些被暱稱為錫罐牆。這些牆壁通常塗有厚厚的土坯，完工後與傳統的土坯牆相似。
屋頂是用桁架或稱為vigas 的木製支撐樑製成的，支撐梁放置在木鞋或放置在結合樑上的錫罐壁上。屋頂以及北面、東面和西面的牆壁都經過嚴格隔熱，以減少熱量損失。
2019年包括勞動力和土地在內的平均成本約為50萬美元。[需要引用]
水
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地球船的設計目的是從當地環境中獲得所需的所有水。地球飛船使用的水是從雨、雪和冷凝中收集的。每平方英尺水收集的每英吋雨水可產生 2/3 加侖的水。[ 2 ]當水聚集在屋頂上時，它會透過淤泥收集裝置引導到水箱中。水箱的位置是透過重力給水組織模組（WOM）供水，過濾掉細菌和污染物，使其適合飲用。 WOM 由濾波器和直流幫浦組成。然後將水推入傳統的壓力罐以產生普通的家庭水壓。
以這種方式收集的水可用於除沖廁所之外的所有家庭活動。廁所是用至少使用過一次的灰水沖洗的。通常它是來自水槽和淋浴的過濾廢水。
灰水是不適合飲用的回收水，在地球之船內主要用於沖馬桶。在灰水可以重複使用之前，它會通過油脂和顆粒過濾器/消化器進入地球船內30-60 英寸（760-1,520 毫米）深的橡膠內襯植物細胞， [ 5 ]一個微型生命機器。在這裡，水透過細菌和植物進行充氧和過濾，以減少營養負荷。[ 6 ] 來自植物細胞低端的水被引導通過泥炭苔過濾器並收集在水庫或井中。再生水再次通過灰水板並用於沖洗傳統廁所。
黑水是廁所裡用過的水。地球船在化糞池中利用厭氧消化，自然分離固體廢物。黑水用於含有植物的混凝土細胞中，與溫室中的灰水植物分開；它也可用於外部花盆。對黑水系統中種植食用植物的安全性研究表明，大腸桿菌含量較低。[需引用]不建議在黑水中種植食物；對於表明使用黑水的計劃，建築許可可能會被拒絕。
如果無法使用水力沖水廁所，建議使用乾式太陽能廁所。
力量
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地球飛船的設計目的是收集和儲存自己的能量。大部分的電能是從太陽和風中獲得。地球飛船上或附近的光伏電池板和風力渦輪機產生直流電，並儲存在深循環電池中。電池安裝在屋頂的專門房間內。額外的能源可以從汽油發電機或與城市電網整合獲得。對於加拿大的冬天，太陽能電池暴露的表面積需要增加三倍以上。[需要引用]
在 Earthship 中，電源組織模組 (POM) 從電池中獲取一部分儲存能量，並將其轉換為交流電使用。動力組織模組是由 Earthship Biotecture 提供的預製系統，可簡單地連接到 Earthship 內部的牆壁並以傳統方式接線。它包括必要的設備，如斷路器和轉換器。透過電源組織模組運作的能量可用於運作任何家用電器，包括洗衣機、電腦、廚房用具、印表機和吸塵器。理想情況下，地球飛船中的任何電力都不用於加熱或冷卻。[需要引用]
熱性能
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地球船依賴太陽得熱與輪胎壁和底土傳輸和儲存熱量的能力之間的平衡。它們的設計目的是利用熱質量的特性，目的是讓外部夯土輪胎壁提供熱質量，在白天吸收熱量，在夜間散發熱量，從而保持室內氣候全天相對舒適。除了外部輪胎壁外，一些地球飛船還沉入地下，利用地球遮蔽來減少溫度波動。
在加熱季節，一些土船結構會遭受熱量流失到地下的問題。這可能是由於地球船最初建造的新墨西哥州與多雲、涼爽和潮濕的氣候之間的氣候差異所造成的。由於熱質量被錯誤地等同於R 值，也可能發生熱性能問題。土壤的英制 R 值約為每英尺 1。[ 7 ] Malcolm Wells是一位建築師，也是地球防護設計的權威，他建議在深層土壤和加熱空間之間採用英制R 值10 的隔熱層。威爾斯的隔熱建議隨著土壤深度的減少而增加（負相關）。
除了熱質量之外，地球船還使用被動式太陽能加熱和冷卻。帶有整合遮陽簾的大型前窗、特朗布牆和其他技術（如天窗或Steve Baer的“Track Rack”太陽能追蹤器）用於熱量調節。地球船的定位使其主壁（非結構性且主要由玻璃板製成）直接面向赤道。這種定位可以實現最佳的陽光照射。為了讓太陽加熱地球飛船的質量，面向太陽的牆壁傾斜，使其垂直於冬季太陽的光線。這樣可以在需要熱量的冬季最大限度地暴露在空氣中，而在需要避免熱量的夏季則減少暴露。一些地球船，特別是那些在寒冷氣候下建造的地球船，在面向太陽的牆上使用隔熱遮陽裝置，以減少夜間的熱量損失。[ 6 ]
目前的 Earthship 設計（例如全球模組）有一個“雙溫室”，外部玻璃與赤道成一定角度，內部玻璃牆在您踏入 Earthship 時形成走道或走廊。該溫室主要用於種植糧食；它還為房子內的“舒適區”設置了障礙。
通風
地球船結構具有基於對流的自然通風系統。一根 30 英尺（9.1 m）長的管道從房屋內部的護堤下延伸出來，在空氣到達舒適區時冷卻空氣。當熱空氣上升時，系統會產生穩定的氣流－冷空氣進入，暖空氣透過溫室中較小的通風窗吹出。[需要引用]
世界各地
非洲
Angel 和 Yvonne Kamp 於 1996 年至 1998 年間在南非建造了第一艘地球船。 Earthship 靠近赫曼努斯，位於 60 公頃（0.23 平方英里）的私人自然保護區內，該自然保護區是 500 公頃（1.9 平方英里）的區域的一部分，該區域被圍欄圍起來，並與沃克灣自然保護區接壤。[ 8 ]
南非的第二艘地球船是位於卡耶利沙的回收中心，作為交換商店運作。該中心於 2010年12月竣工。[ 10 ] [ 11 ]
南非的「地球之船」實驗將居住區和位於奧拉尼亞的Sonskip / Aardskip 露天博物館結合。[ 12 ]這艘地球船是根據全球地球船模型建造的，以輪胎為基礎建造，屋頂承重牆用土袋建造，內牆用玉米棒、罐頭和塑膠瓶建造。這艘 Earthship 遵守 Earthship 的所有六項原則。這是世界上最大的土袋土船。[ 13 ]
2011年，塞拉利昂戈德里奇華爾道夫學校開始興建。該校是第一所使用地球船建築的教育機構。儘管麥克雷諾茲和實習生團隊幫助完成了前兩間教室，但建築物的大部分是由接受雷諾茲建築技術培訓的社區成員建造的。[ 15 ] [ 16 ]
一個新項目計劃於 2013 年 10 月在馬拉維啟動。[ 17 ] Biotechure Planet Earth 於 2015 年再次參與馬拉威項目，以完成鄉村的社區中心。[ 18 ]工作人員由一群志工和當地人組成，他們用輪胎、罐子和瓶子建造了一座有 8 個房間的建築。最後，在2020年2月上傳的一篇網路貼文中，確認馬拉威卡皮塔的社群結構可以完成。[ 19 ]
澳洲
Earthship Ironbank 由 Martin 和Zoe Freney在南澳大利亞阿德萊德東南部建造，是澳洲第一艘經議會許可建造的地球船。 [ 20 ]
歐洲
2000年，麥可雷諾茲和他的團隊來到Boingt（比利時）建造了第一艘住宅地球船。當水、電源模組、太陽能板和團隊正在運往歐洲的途中時，博因特市長否決了建築許可證。想要建造地球船的女人約瑟芬·奧沃瑞姆 (Josephine Overeem) 和邁克爾·雷諾茲 (Michael Reynolds) 決定在她位於斯特龍貝克（比利時）住所的後院做一個演示模型。 CLEVEL [ 21 ]邀請比利時的雷諾茲來到英國布萊頓，並精心策劃了布萊頓的地球船計劃，該計劃於2003年開始。地球船的開始。
2004 年，英國第一艘 Earthship在蘇格蘭法夫郡的金霍恩湖開幕。它是由SCI慈善機構的志工建造的。 2005年，英國第一艘地球船與低碳信託基金在布萊頓斯坦默公園建成。 2007 年，CLEVEL 和 Earthship Biotecture 獲得了規劃許可，可以在俯瞰英國布萊頓碼頭的開發場地上進行建造。該申請是在達倫·豪沃斯(Daren Howarth)、凱文·特羅特(Kevan Trott) 和邁克爾·雷諾茲(Michael Reynolds) 精心策劃、英國環境署和節能信託基金資助下進行了為期六個月的可行性研究之後提出的。成功申請的是該地點的十六間一居室、兩居室和三居室土船住宅，預計售價為 250 - 400,000 英鎊。[ 22 ]這些房屋都是根據美國制定並適應英國的基本地球原則設計的。 15,000 個輪胎將重複使用來建造這些房屋（英國每年燃燒約 4000 萬個輪胎）。該計劃包括改善當地已有蜥蜴的棲息地，這也是該計畫命名為「蜥蜴」的原因。這將是歐洲同類項目的首次開發。[ 23 ]
歐洲大陸第一個獲得官方規劃許可批准的官方 Earthship 住宅建於一個名為 Ger 的法國小村莊。該住宅由 Kevan 和 Gillian Trott 擁有，由 Kevan、Mike Reynolds 和來自陶斯的 Earthship 船員於 2007 年 4 月建造，於 2014 年出售給一個家庭。歐洲舞台上眾多賽事中的第一場。目前它被用作生態遊客的度假屋。[ 24 ]
法國布列塔尼的 Daren Howarth 和 Adrianne Nortje 對歐洲環境進行了進一步的調整。他們於 2007 年獲得了全面的規劃許可，並於 2009 年完成了布列塔尼地面屋作為自己的家。[ 25 ]
葡萄牙、西班牙、法國、比利時、荷蘭、 [ 26 ]英國、瑞典、丹麥、德國、愛沙尼亞和捷克共和國 已經建造或正在建造地球船。
歐洲第一個官方地球船區（23 艘地球船）是在奧爾斯特（荷蘭）開發的。建築於 2012 年春季開工[ 27 ]，並於2014 年 12 月竣工。由於在比利時使用輪胎是違法的（存在洩漏鉛和鋅等有毒金屬的風險），[ 29 ]該項目使用土袋代替。
邁克爾雷諾茲在歐洲建造的地球飛船必須進行調整才能如預期運作。有些出現了潮濕和黴菌問題。[ 30 ]布萊頓大學在布萊頓地球號上進行了一些熱性能研究。 [ 31 ] [ 32 ]德國第一艘成功建造的地球船（Tempelhof/Kreßberg，2015/16）使用較少的熱橋，但與弗勞恩霍夫研究所合作增加了隔熱層，以防止任何黴菌問題。[ 33 ]
中美洲
2015 年，阿特金森家族在伯利茲南部建造了一艘地球船。它出現在 2015 年 6 月英國第四頻道電視節目《逃往荒野》第一季第 3 集。
南美洲
南美洲第一艘地球船於2014年1月在阿根廷火地島烏斯懷亞鎮建造。如今，這棟建築已成為遊客中心和自給自足生活的典範。[ 35 ]
2016年3月，一所Earthship學校在烏拉圭Jaureguiberry建成。[ 36 ] 2018年5月，另一所地球船學校在阿根廷馬奇基塔建成。[ 37 ]
紐西蘭
黎明和蘭斯·科特蘭在坎特伯雷阿什伯頓附近建造了一艘地球船。他們受到邁克·雷諾德書籍的啟發，並與當地建築師和工程師合作，報告說當地議會非常支持該項目。[ 38 ]
在流行文化中
電影《垃圾戰士》講述了 Earthships 和 Reynolds 為獲得使用非常規材料和脫離電網建造的許可而進行的鬥爭。
在DIY 網路上播出的電視連續劇《Building Off the Grid》中，有一個關於建造地球飛船的家庭建造劇集。
參見
- 防颶風建築 －建築物抵禦強風的方法
- 永續農業 －農業與土地管理方法
- Peter Vetsch – 瑞士建築師（生於 1943 年）
- 重新利用 －以另一種方式使用旨在實現某一目的的物體
- 太陽能熱能 －利用陽光供熱的技術
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耶 穌 對 他 說 ： 你 要 盡 心 、 盡 性 、 盡 意 愛 主 ─ 你 的 神 。
—— Matthew 22:37 —— 馬 太 福 音 22:37