菌子好逑组 科技树

A. 生活

壹、服务业

一、能耗估算

1.家政与护理服务
假设：有一个30平方米的社区服务点，用于管理保姆、护理员。能耗强度按节能办公计算 100 kWh/m²。
 能耗：30 m² * 100 kWh/m² = 3,000 kWh

2.美容与个人护理
美容美发店：通过优化布局，总面积150 m²。能耗强度150 kWh/m²。
能耗：150 m² * 150 kWh/m² = 22,500 kWh
3.健身养生馆：采用紧凑布局，面积120 m²。能耗强度220 kWh/m²。
 能耗：120 m² * 220 kWh/m² = 26,400 kWh

4.婚庆与殡葬服务
婚庆公司：采用工作室模式，面积60 m²，能耗强度120 kWh/m²。
能耗：60 m² * 120 kWh/m² = 7,200 kWh
5.殡葬服务：紧凑型服务点，面积60 m²，能耗强度100 kWh/m²。
 能耗：60 m² * 100 kWh/m² = 6,000 kWh

6.社区便民服务
物业管理办公室：面积优化至50 m²，能耗强度90 kWh/m²。
 能耗：50 m² * 90 kWh/m² = 4,500 kWh

总能耗=3,000+22,500+26,400+7,200+6,000+4,500=69,600 kWh

二、空间占用估算

三、资源消耗估算（年化）

1. 水资源消耗

12. 美容美发：是用水大户。根据中国建筑工业出版社《建筑给水排水设计手册》，一个客位每天耗水约100-150升。假设3家店共10个客位，年运营300天。

水耗：10 客位 * 125 L/客位 * 300 天 = 375,000 L = 375 吨

12. 健身养生馆：淋浴用水。假设日均20人锻炼淋浴，每人次耗水50L，年300天。

水耗：20 人 * 50 L * 300 天 = 300,000 L = 300 吨

12. 社区保洁/物业：绿化、清洁用水，估算约 200 吨/年。

家庭日常服务业年总水耗：≈ 875 吨

2. 固体物资消耗

12. 美容美发耗材：染发剂、洗发水、包装、毛巾（部分可重复使用）等。假设每人年均消费1.5 kg。

1800 人 * 1.5 kg = 2,700 kg

12. 健身耗材：瓶装水、包装食品、设备维护配件等。假设每人年均消费0.5 kg。

1800 人 * 0.5 kg = 900 kg

12. 婚庆/殡葬耗材：鲜花、一次性装饰品、纸张、蜡烛等。假设每年有30场婚宴/葬礼，每场平均产生50 kg耗材。

30 场 * 50 kg = 1,500 kg

12. 家政护理耗材：清洁剂、护理用品包装等。假设每人年均消费0.3 kg。

1800 人 * 0.3 kg = 540 kg

 家庭日常服务业年总固体物资消耗：≈ 5.64 吨

四、总结：1800人小世界的家庭日常服务业资源占用

五、数据来源说明

12. 能耗强度：美国能源信息署（EIA）《Commercial Buildings Energy Consumption Survey (CBECS)》。
13. 水耗系数：中国建筑工业出版社《建筑给水排水设计手册》、美国环保署（EPA）WaterSense基准数据。
14. 物资消耗：基于行业常见耗材的市场数据与人均估算。

贰、信息通讯业

信息通讯业

一、能耗估算

12. 信息通讯业的能耗主要包括：
13. 数据中心（服务器、冷却、供电损耗）
14. 通信网络（基站、核心网）
15. 用户终端（手机、电脑、路由器等）

1. 数据中心能耗

根据《中国数字基础设施能耗与低碳发展报告（2023）》，全球数据中心平均每人年能耗约为 100–200 kWh。取中值 150 kWh/人·年。

12. 数据中心年能耗=1800×150=270,000 kWh

2. 通信网络能耗

包括基站和核心网。根据ITU数据，移动网络每人年能耗约为 50 kWh。

12. 网络年能耗=1800×50=90,000 kWh

3. 用户终端能耗

每人拥有手机、电脑、路由器等，年耗电约 80 kWh（来源：IEA，2022）。

12. 终端年能耗=1800×80=144,000 kWh4. 

年总能耗=270,000+90,000+144,000=504,000 kWh/年

二、空间占用估算

1. 数据中心空间

根据《Uptime Institute》报告，一个标准数据中心每机柜功率约 6–8 kW，占地约 0.5 m²/kW。假设每人对应 0.005 个机柜（按全球平均估算）：

12. 机柜数≈1800×0.005=9 
13. 数据中心面积≈9×6×0.5=27 m²

2. 基站空间

12. 每基站覆盖约 500 人，占地约 20 m²（含机房和塔架）。
13. 基站数=1800/500≈4 个
14. 基站面积=4×20=80 m²3. 终端设备空间

4. 总空间占用

总空间≈27+80=107 m²

三、物资消耗

1. 用户终端设备

假设设备更新周期为：

12. 手机：每3年更换，人均1.2部（含备用机等），共 1800 * 1.2 = 2160 部。
13. 电脑/平板：每5年更换，人均0.8台，共 1800 * 0.8 = 1440 台。
14. 路由器/机顶盒：每5年更换，每户平均1.5个（假设450户），共 450 * 1.5 = 675 台。

典型单设备材料重量估算（来源：欧盟SCP-ETP报告，2021）：

12. 智能手机：~80克 关键金属（稀土、钴、锂、金、锡等），总重 ~150g
13. 笔记本电脑：~600克 关键金属，总重 ~2.5kg
14. 路由器：~100克 关键金属，总重 ~400g

年均金属消耗估算：

12. 手机：(2160部 / 3年) * 0.15 kg = 108 kg/年 （总材料）
13. 电脑/平板：(1440台 / 5年) * 2.5 kg = 720 kg/年
14. 路由器等：(675台 / 5年) * 0.4 kg = 54 kg/年

终端设备年均总物资消耗：~882 kg（主要为塑料、金属、玻璃，其中包含约 150-200 kg 关键金属/年）

2. 网络与数据中心设备

12. 基站：4个基站，每10年更换，每个重约200 kg（含机柜、天线、射频单元）。

年均：(4 * 200 kg) / 10年 = 80 kg/年

12. 数据中心机柜：9个机柜，每7年更换，每个重约300 kg（服务器、电源、线缆）。

年均：(9 * 300 kg) / 7年 ≈ 386 kg/年

基础设施年均总物资消耗：~466 kg

运营阶段的消耗品

12. 电池：基站备用电池（铅酸/锂电）：假设4个基站各有100 kg电池，每5年更换。

年均：(4 * 100 kg) / 5 = 80 kg/年

12. 冷却用水：

如果数据中心采用水冷，每机柜年耗水约5-10吨（来源：Lawrence Berkeley National Lab）。

9个机柜 * 7.5吨/年 = 67.5 吨/年（仅限水冷系统，若为风冷或液冷闭循环则忽略）

结论

对于一个1800人的社区，其信息通讯业每年平均消耗的物资约为：

固体材料：≈ 1.43 吨

冷却用水：≈ 67.5 吨（如果数据中心采用水冷技术）

四、数据来源说明

数据中心能耗：《中国数字基础设施能耗与低碳发展报告（2023）》

通信网络能耗：国际电信联盟（ITU）

终端能耗：国际能源署（IEA）

空间估算：Uptime Institute、基站典型设计参数

能源结构比例：IEA《Digitalization and Energy 2023》

设备材料重量：欧盟SCP-ETP报告、电子产品生命周期评估数据库

设备更新周期：Gartner, Statista 消费者设备更换调研

数据中心水耗：Lawrence Berkeley National Lab

叁、住宅

住宅边界

空间边界[1]

为了居住舒适，暂定本世界住宅空间指标为40m²/人。

有调查指出，当人均住宅面积超过80m²/人时，个体幸福感会降低。

按照层高2.5m以及世界共1700人计算，住宅占地面积共占6.8*10⁴m²共占1.7*10⁵m³。

能源边界

云南省居住建筑单位面积能耗为5.41kg/(m²·a)[2]，折合约44 kWh/(m²·a)

在住宅单体或小区层面，以 AI 为核心的宏观调控技术，结合家用菌丝生物电池等技术，可把全年运行能耗降低65 % – 75 %。

综合能耗约为11 kWh/(m²·a)。

计算得世界住宅能耗为7.5*10⁵kWh/a。

物资边界

住宅方面使用物资主要为水。

人均居民生活用水量112L/日。[3]

在现有技术（智能表 + AI 建议 + 高效器具）同步推广，结合菌丝水体净化器，将水资源充分利用，居民用水量整体可节省 45 %–60 %。

综合人均居民生活用水量为44.8 L/日，合1.6*10⁴ L/a。

世界居民生活用水量为2.8*10⁷ L/a。

References:

[1].    中国城市规划设计研究院联合中国建筑设计研究院有限公司, 城镇家庭居民“住有所居”量化指标研究, 2021.

[2].    刘永丽等, 云南省民用建筑能耗统计初步分析. 暖通空调, 2016. 46(01): 第6-11页.

[3].    云南省水利厅, 云南省水资源公报, 2024

B．工作

壹、科研、农业、行政管理

农业系统体积重新分配方案

一、 体积分配原则

营养均衡优先：确保蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素和矿物质的全面供应

能量效率最大化：优先发展能量转化效率高的生产系统

循环利用：各系统间形成物质和能量循环

风险分散：避免过度依赖单一食物来源

二、 详细体积分配

农业模块 分配体积      占比       主要功能

真菌农场 6,000 m³ 40% 主食菌菇、菌造肉蛋白、空气净化

垂直蔬菜农场       3,000 m³ 20% 叶菜、果菜、维生素补充

鱼菜共生系统       2,500 m³ 16.7%     鱼类蛋白、水培蔬菜、水循环

复合畜牧系统       2,000 m³ 13.3%     奶、蛋、限量的肉制品

昆虫蛋白工坊       800 m³   5.3% 高蛋白饲料、有机肥生产

饲料加工与储存   700 m³   4.7% 饲料制备、粮食储存

总计 15,000 m³     100%

三、 各系统生产能力规划

1. 真菌农场 (6,000 m³)

布局：8层垂直架设，有效种植面积 ≈ 12,000 m²

年产量：~360,000 kg 鲜菇

功能：提供约60%的基础热量和蛋白质需求

1. 垂直蔬菜农场 (3,000 m³)

布局：6层NFT水培系统，有效面积 ≈ 4,500 m²

年产量：~225,000 kg 新鲜蔬菜

功能：满足全部维生素和膳食纤维需求

3. 鱼菜共生系统 (2,500 m³)

布局：600 m³ 鱼池 + 1,900 m³ 水培区

年产量：~9,000 kg 鱼 + ~45,000 kg 辅助蔬菜

功能：提供优质动物蛋白和系统水循环

4. 复合畜牧系统 (2,000 m³)

组成：

奶牛：12头，年产奶 ~60,000 kg

蛋鸡：1,500只，年产蛋 ~270,000枚

肉羊：30只，年产肉 ~1,350 kg

肉猪：20头，年产肉 ~3,600 kg

功能：提供奶制品、蛋类和限量肉类

5. 昆虫蛋白工坊 (800 m³)

产能：年处理有机废弃物 ~100吨，产虫蛋白 ~8,000 kg

功能：将废弃物转化为高价值饲料蛋白

6. 饲料加工与储存 (700 m³)

功能：饲料配制、粮食储存、种子库

科研教育系统体积分配方案

一、 体积分配总览

功能模块 分配体积      占比       核心职能

地下前沿实验室   8,000 m³ 44.4%     疫苗研发、病原体研究、基因工程

综合科研中心       4,000 m³ 22.2%     药品开发、材料科学、环境科技、物理/化学研究

“知行学院”教育综合体 4,500 m³ 25.0%     K-12教育、职业教育、高等教育、技能培训

中央图书馆与知识库   1,500 m³ 8.4% 实体/数字馆藏、静默学习、文明档案保存

总计 18,000 m³     100%      

二、 各模块详细规划

1. 地下前沿实验室 - 使命核心 (8,000 m³)

定位：整个定居点最高防护等级、最核心的科研机构。

空间构成：

P3/P4级生物安全实验室 (3,000 m³)：用于操作原始菌株和活体病原体。

基因组学与蛋白组学中心 (1,500 m³)：配备DNA测序仪、质谱仪等，进行基因分析和疫苗设计。

动物实验与行为观测室 (1,500 m³)：进行疫苗的临床前试验。

洁净室与疫苗中试车间 (1,200 m³)：用于制备可供人体试验的疫苗样品。

高强度计算与数据分析室 (500 m³)：处理庞大的基因和实验数据。

应急隔离与消毒通道 (300 m³)。

设计特点：嵌入山体，利用岩层提供天然物理和电磁屏蔽；独立的生命支持与废物处理系统。

2. 综合科研中心 - 创新引擎 (4,000 m³)

定位：支持长期生存与发展的跨学科研究平台。

空间构成：

药物化学与制剂实验室 (1,000 m³)：基于本地资源，开发日常药品和抗生素。

材料科学与工程坊 (1,000 m³)：研究改进菌丝建材、合金、聚合物等。

环境科学与生态学实验室 (800 m³)：监测“望舒”星生态，研究闭环系统优化。

物理与能源实验室 (800 m³)：改进能源效率、储能技术和新能源探索。

柔性实验室与协作空间 (400 m³)：用于新兴课题和跨学科项目。

设计特点：模块化设计，实验室单元可根据研究需求重新配置。

3. “知行学院”教育综合体 - 文明传承 (4,500 m³)

定位：覆盖所有年龄段、理论与实践并重的终身学习中心。

空间构成：

幼托与小学部 (1,000 m³)：以游戏和探索式学习为主，融合自然与科技。

中学部 (1,500 m³)：侧重项目制学习，学生参与真实的农业、工程小项目。

高等教育与职业培训部 (1,200 m³)：设有模拟实验室、工坊、讲坛，培养专业人才。

大型阶梯教室与多功能厅 (500 m³)：用于全体讲座、大型会议和社区活动。

教师办公室与支持空间 (300 m³)。

设计特点：与科研中心和农业区物理相邻，学生可方便地进入实地学习。

4. 中央图书馆与知识库 - 文明基石 (1,500 m³)

定位：不仅仅是藏书楼，更是文明的“数字子宫”和静思中心。

空间构成：

开放阅览区与静音舱 (600 m³)：提供从纸质书到电子阅读器的多种阅读体验。

服务器机房与数字档案馆 (400 m³)：储存人类文明的数字备份，并管理内部知识网络。

特殊藏品与档案库 (300 m³)：存放珍贵实体书、设计蓝图和“口述历史”计划的原始记录。

协作讨论室与影音制作中心 (200 m³)：用于小组研讨和制作教育资料。

设计特点：环境安静、光线柔和，采用菌丝材料进行出色的隔音处理，是社区的精神绿洲。

三、 系统集成与协同效应

科研协同：“地下前沿实验室”的发现，会驱动“综合科研中心”进行应用开发（如将疫苗佐剂技术转化为通用药物递送系统）。

教研一体：“知行学院”的高年级学生和教师，可以进入“综合科研中心”参与真实项目。顶尖科学家也在学院担任客座讲师。

知识流动：“中央图书馆”是科研和教育的知识后盾，同时实时归档最新的科研成果和教学材料，形成活的知识生态。

空间共享：大型仪器设备（如电子显微镜）、高级计算资源在不同科研模块间共享，以提高利用率。

行政服务体系体积分配方案 (3,000 m³)

一、 体积分配总览

功能模块 分配体积      占比       核心职能

治安管理与应急响应中心   1,200 m³ 40% 社区安全、冲突调解、应急指挥、人员隔离

联合行政办公中心       1,000 m³ 33.3%     资源调度、人口管理、贡献点系统维护、日常政务

公共服务大厅       800 m³   26.7%     "一站式"市民服务、医疗点、通信站、文化活动

总计 3,000 m³ 100%      

二、 各模块详细规划

1. 治安管理与应急响应中心 (1,200 m³)

定位：社区安全的“神经中枢”与“免疫系统”。

空间构成：

总调度室 (400 m³)：设有大型“社区态势”全息显示屏，整合来自菌丝传感网、各区域摄像头的匿名化环境数据（非生物识别数据），用于监测公共安全风险。

社区调解室 (300 m³)：3-4个隔音良好的小房间，供社区调解员处理纠纷，环境温馨，旨在化解矛盾。

应急装备库与轮值队备勤室 (300 m³)：存放低杀伤力约束器械、防护装备、急救包；供轮值队员休息、待命。

“静思居”隔离室 (200 m³)：2-3间安全、简洁但人性化的临时隔离室，用于冷静极端冲突方或隔离公共健康风险人员，配备基本生活设施和监控。

2. 联合行政办公中心 (1,000 m³)

定位：确保共同体高效运行的“后台引擎”。

空间构成：

资源协调办公室 (400 m³)：开放式工位，负责实时监控和调度水、电、食物、贡献点，制定分配方案。

人口与档案管理处 (300 m³)：管理居民身份、技能档案、工作轮换记录、“文明日记”的归档。

战略规划与外交办公室 (300 m³)：负责与地球“残梦”组织的通讯分析、制定重返地球的长期战略、处理内部立法草案。

3. 公共服务大厅 (800 m³)

定位：面向居民的“服务前台”与“社区客厅”。

空间构成：

一站式服务柜台 (300 m³)：开放式柜台，处理贡献点查询/兑换、工作轮岗申请、物资申领等所有日常业务。

基础医疗与心理疏导室 (250 m³)：配备一名全科医生和心理咨询师，处理小病小痛和进行日常心理保健。

通信与信息站 (150 m³)：提供与地球亲人延迟通讯的服务、社区内部信息查询和发布。

社区活动与展示角 (100 m³)：小型灵活空间，用于举办政策宣讲、小型展览、居民自由交流

贰、轻工业

一、边界总览

基于菌子好逑的世界观，轻工业体系被设计为一个高度集约的 “垂直循环工业塔” 。

以下是各模块的详细设计、工艺流程与边界数据。

空间规划总览：整个轻工业区规划总体积为 50,000立方米。

二、规划分区

食品工坊

• 场景设计与空间计算：食品工坊总体积为 15,000 m³。内部划分为菌蛋白精准发酵区（配备10个1.5吨容量的发酵罐，用于将糖类转化为蛋白）和食用菌立体栽培区（采用多层架，每立方米月产3公斤鲜菇）。
• 能源消耗计算：全年能耗约 95,000 kWh。主要耗能设备为发酵罐的搅拌与温控系统，以及栽培区的环境控制。
• 物资流与循环工艺：
  1. 输入：核心原料为农业废弃物（秸秆）、厨余垃圾、水、空气（提供氮源、碳源）。
  2. 核心工艺：农业废弃物通过真菌纤维素酶进行糖化，得到的糖液进入发酵罐，在特定菌种作用下转化为菌蛋白基料。剩余菌丝体与部分厨余混合，作为培养基用于食用菌栽培。
  3. 输出：人造菌肉、新鲜食用菌。所有过程废料进入厌氧消化系统，产生的沼气可为工坊补充能源，残渣则是优质的农业肥料。

纺织与服装工坊

• 场景设计与空间计算：工坊总体积 12,000 m³。内部包含菌丝体生物皮革培育区（在特定温湿度下，菌丝在模具中生长7-14天成型）和智能服装加工区（利用3D织造与激光裁剪，减少边角料）。
• 能源消耗计算：全年能耗约 86,000 kWh。能耗主要用于培育间的恒温恒湿控制，以及智能加工设备。
• 物资流与循环工艺：
  1. 输入：农业废弃物（木屑、秸秆） 作为培养基。
  2. 核心工艺：将农业废弃物粉碎、灭菌后填入模具，植入特定菌种（如灵芝菌丝），在培育间内生长成菌丝体生物皮革。后续经鞣制、压制后，由智能设备加工成服装。
  3. 输出：生物皮革服装、家纺产品。加工产生的边角料可回用于培养基或造纸原料。

日化工坊

• 场景设计与空间计算：工坊总体积 10,000 m³。内部设立菌酶催化反应釜（利用真菌产生的脂肪酶、蛋白酶分解油污）和低温萃取罐（从灵芝、银耳等真菌中提取活性成分）。
• 能源消耗计算：全年能耗约 78,000 kWh。能耗集中于反应釜的搅拌和萃取时的温度控制。
• 物资流与循环工艺：
  1. 输入：废弃食用油脂、药用真菌。
  2. 核心工艺：废弃油脂经预处理后，在反应釜中通过真菌酶催化，生成生物表面活性剂，进而配制成洗涤剂。同时，药用真菌通过低温萃取技术获取有效成分，用于制备护肤品。
  3. 输出：菌酶洗涤剂、菌萃护肤品。生产废水富含有机物，可引入食品工坊的厌氧消化系统。

耗材与造纸工坊

• 场景设计与空间计算：工坊总体积 13,000 m³。内部包含菌丝体包装生长区（模具内菌丝生长5-7天成型）和再生纸生产线（碎浆、抄纸、烘干）。
• 能源消耗计算：全年能耗约 82,000 kWh。主要耗能环节是再生纸生产的碎浆和烘干。
• 物资流与循环工艺：
  1. 输入：废旧纸张、纸板、农业废弃物。
  2. 核心工艺：农业废弃物作为培养基，生长为菌丝体缓冲包装。同时，废旧纸张经碎浆、脱墨、净化后，通过高效节能的“纤维分级-低能耗打浆”技术 生产再生纸。
  3. 输出：定制化菌丝包装材料、再生文化用纸。造纸废水经处理后循环使用。

三、总结

1. 能源系统验证：上述所有轻工业模块的年总能耗为 341,000 kWh。（由100个中微子能量立方组成的能源系统，年理论发电量为 100个 * 5.5kW * 24小时 * 365天 = 481,800 kWh。目前未有足够的实验数据与商业化背景支撑我们世界大规模运行，此处暂定，后续经过商榷再定夺）实际产量远超消耗量，能源供应充裕且可靠。
2. 空间高效利用：总空间 50,000 m³ 占比5%，通过垂直化、模块化布局实现。采用 “天-地-人”可持续工业发展手段，通过协同技术、政策与生态再生，显著提升资源效率。
3. 物资循环闭环：整个系统形成了一个强大的内部循环：农业与生活废弃物 → 轻工业原料 → 消费品 → 无法利用的废料 → 能源与肥料。这完美呼应了关于构建循环经济（Circular Economy）的研究，将城市视为“矿山”，精准管理物料存量。

四、参考文献/网址

1.  https://www.view.sdu.edu.cn/info/1021/200862.htm

2.  https://www.china5e.com/m/news/news-1194573-1.html

（原文件：《Entwurf – Strategiepapier: Dezentrale Energieversorgung durch modulare Neutrino PowerCubes – Ein Vorschlag für die Behördenebene》- 德）

3. https://www.frontiersin.org/journals/environmental-science/articles/10.3389/fenvs.2025.1666907/full

4. https://www.djeconomic.com/hongguan/5358.html

5. 《Circular Economy》：Investigating circularity in the construction and demolition sector through remote sensing: A case study of Bolzano/Bozen, Italy

6. Unraveling supply-demand relationship of urban agglomeration's ecosystem services for spatial management zoning: Insights from threshold effects, Sustainable Cities and Society

7. Tracking grid-level freshwater boundary exceedance along global supply chains from consumption to impact, Nature Portfolio

8. 田宝峰,张静文,陈志.基于机器学习的场地受限型项目调度与物料订购集成优化[J/OL].中国管理科学,1-13[2025-10-15].https://doi.org/10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2024.2109.

9. 李松, 曹文琪, 郝晓红, 张丽平, 郝忠孝. 基于时空约束和成本感知的集合空间关键字查询[J]. 计算机研究与发展, 2025, 62(3): 808-819. DOI: 10.7544/issn1000-1239.202330815

叁、水利、环境管理业

（空间单位：公顷）（能耗单位MWh/a）

1.水电站（高性能低影响水电）

变速抽蓄： 在夜间或光伏高峰时，利用多余电能将水抽回上游，在用电高峰时放水发电，相当于一个巨大的“绿色蓄电池”。

sCO₂涡轮机： 比传统水轮机更紧凑、效率更高（可达50%以上），特别适合中高温度热源，可与地热或太阳能热互补

水电（含抽蓄）：约12 GWh/年

1.1光伏（能量补充）

钙钛矿电池： 理论效率超35%，远高于当前晶硅电池，且在阴雨天和弱光条件下性能更优。

全向追光： 不同于传统平单轴，能捕捉漫反射光，整体发电量提升40%。可安装在建筑外墙、屋顶、甚至水库表面（浮式光伏）。

先进光伏：约8 GWh/年

1.2能源管理：AI驱动的微电网与虚拟电厂（VPP）

技术原理： 利用AI算法，实时预测天气、负荷和能源价格，自动调度水、光、地、储各能源单元，实现最优运行。将用户端的电动汽车、智能家电等可控负荷聚合起来，作为虚拟资源参与调峰。

2.供水与循环系统：闭环水循环

2.1水源、净化、传输

技术：采用集装箱式、模块化水处理厂，可地下部署。使用高效纳米膜组件，取代庞大的沉淀池和滤池。采用低摩擦系数管道（如陶瓷内衬） 和AI优化泵送（传输管道体积基本可忽略）

面积：0.3 - 0.5

能耗：25 - 50MWh/a

2.2污水处理与回用

技术：采用紧凑型膜生物反应器（MBR） 或好氧颗粒污泥技术，

面积：0.4 - 0.7

能耗：15 - 30

2.3监测与控制系统

技术：采用低功耗物联网（NB-IoT/LoRa）传感器和边缘计算，

空间：系统指挥中心，0.05 (虚拟化/云平台)，物理空间极大缩小，主要功能由云平台和分布式边缘计算节点承担。

能耗：2 - 4

3.后期维护成本

1.持续运行能耗

小计（持续运行）： 0.285 - 0.570

2.间歇性与应急维护能耗

小计（间歇性维护）：0.030 - 0.065

4.统计

总消耗总计： -0.540 GWh/年

净剩余总计： 20.000 - 0.540 = +19.460 GWh/年

参考资料：

1. Kougioumtzis, N. A., et al. (2018). "Variable speed pumped storage hydropower for integration of wind power in isolated power systems—A review."
2. A. Wright, S. et al. (2020). "The development of supercritical CO2 power cycle technology: A review."
3. Al-Ashouri, A., et al. (2020). *"Monolithic perovskite/silicon tandem solar cell with >29% efficiency by enhanced hole extraction."* Science.
4. Kartal, B., et al. (2010). "Molecular mechanism of anaerobic ammonium oxidation." 
5. B. P. Bhattarai, et al. (2019). "A Survey on Virtual Power Plant Concepts, Applications, and Challenges.
6. 国际水协会：《Water Utility Pathways in a Circular Economy》《Digital Water》
7. [1]米子阳,陈贝. 水力发电与抽水蓄能技术对水利工程可持续发展的贡献研究[J].水上安全,2025,(16):61-63.DOI:CNKI:SUN:SSXF.0.2025-16-021.
8. [2]宋明烜. 绿色建筑技术在城市水利改造中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2025,(19):192-194.DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.202519064.

[3]简明明,张刚.水力发电工程中的智能监控系统设计及应用探索[C]//重庆市大数据和人工智能产业协会,西南大学,重庆工商大学,重庆建筑编辑部.人工智能与经济工程发展学术研讨会论文集.国家能源集团新疆开都河流域水电开发有限公司;,2025:289-292.DOI:10.26914/c.cnkihy.2025.004266.

肆、重工业

空间边界：

（1）金属冶炼：金属原料90%来自废旧设备回收，仅需小规模冶炼补充新材料。

基准：大河钢铁厂年产150~160万吨钢，占地5.26平方公里（5,260,000平方米），人均产钢量4000吨/人/年。【1】

   - 缩放至1807人：

      - 年金属需求 = 1807人 × 0.1吨/人/年（高科技世界人均耗金属量极低，因AI优化和长寿设计）≈ 180吨/年。

      - 规模比例 = 180吨 / 1,600,000吨 = 0.0001125。

      - 传统面积 = 5,260,000平方米 × 0.0001125 ≈ 592平方米。

      - 集约化优化：采用垂直电弧炉+AI控制（如塔塔钢铁Digimelter电炉），面积可缩减至30%（因无需大型原料场）：

"592平方米 × 30% ≈ 178平方米"。

      - 最终面积：150–200平方米，层高20米（包含熔炼、精炼、回收处理空间）。

（2）制造工厂：

基准：参考格兰富常熟工厂（绿色智能型，占地3.5万平方米，生产水泵）【2】和解放动力超级工厂【3】（3.8万平方米，年产2万台发动机）。

   - 缩放逻辑：

      - 1807人世界，零件年产量估计为大型工厂的0.1%（因仅维修需求）。

      - 传统面积 = 35,000平方米 × 0.1% = 35平方米（过小，需保障最小功能单元）。

      - 集约化设计：采用模块化生产线+3D打印中心+AGV物流，面积需满足柔性生产：

         - 最小单元包括：装配线（50㎡）、3D打印（20㎡）、检测区（20㎡）、仓储（30㎡）。

      - 最终面积：100–150平方米，层高10米（占世界总容积0.01–0.015%）。

（3）医药制造 ：150 - 200 平方米 层高6米

采用模块化、连续流反应器技术。

核心区域包括：1. 原料药合成区（微型连续流化学合成平台，占地约60㎡）；

2. 制剂区（数条柔性生产线，用于将原料药制成片剂、胶囊等，占地约80㎡）；

3. 洁净包装与质检区（占地约60㎡）。

AI系统将管理生产流程，确保精准投料和质量控制。

（4）化学品与化学纤维 ：150 - 200 平方米 层高6米

与医药共享部分原料仓库。核心是小型聚合反应釜和静电纺丝等设备，用于生产合成纤维单体、塑料颗粒等基础化工原料，并直接加工成纤维材料。采用柔性设计，一套设备可生产多种产品。

（5）橡胶与塑料加工 ：200 - 300 平方米 层高6米

核心设备包括小型密炼机、注塑机、3D打印机。原料直接来自上方的化学品单元，生产模式为严格的“按需生产”，如直接打印或注塑出特定的设备密封圈、工具手柄、零件外壳等，极大减少半成品库存面积。

（6）非金属矿物制造 100 - 150 平方米 层高6米

用于生产诸如陶瓷基板（用于电子元件）、特种玻璃（用于传感器镜头）或复合建材。采用3D打印/additive manufacturing技术，直接使用粉末原料进行烧结成型，无需传统大型窑炉，占地小且能耗低。

（7）总结：由于可利用垂直空间，总计约8050立方米。

能源边界：

1. 冶炼工厂：

能耗降低：以废铝/废铜回收为主；AI精准控温；高效废热回收。

- 基准：大河钢铁厂电弧炉功率160MW（即160,000 kW），年产160万吨，单位能耗 ≈ 100 kWh/吨。【1】

   - 年能耗 = 180吨 × 100 kWh/吨 = 18,000 kWh。

   - AI优化：智能电网+余热回收降低能耗40%：

"18,000 kWh × (1 - 40%) = 10,800 kWh/年"。

   - 功率需求：按连续运行折算，平均功率 ≈ 10,800 kWh / 8760小时 ≈ 1.2 kW。

   - 实际峰值功率更高（冶炼时短期集中用电），但AI调度可平抑波动，预计持续功率 1–1.5 kW。

（2）制造工厂

- 基准：解放动力超级工厂年耗电约2040万度（20,400,000 kWh），对应2万台发动机。【3】

   - 缩放：零件产量比例0.1%，年能耗 ≈ 20,400 kWh。

   - AI优化：智能微电网+光伏降低能耗50%：

"20,400 kWh × 50% = 10,200 kWh/年"。

   - 功率需求：平均功率 ≈ 10,200 kWh / 8760小时 ≈ 1.16 kW。

   - 实际峰值（3D打印、数控机床短期运行）：AI调度后持续功率 1–1.5 kW。

（3）非金属（制药、橡胶等）

全年总能耗预计在 72,000 - 108,000 kWh 范围内，平均运行功率约为 8.2 - 12.3 kW。

（4）总结：总计约100000 kWh/年

物资边界：

1. 钢铁

人均年钢铁需求：参考现实世界数据，发达国家人均钢铁年消费量约200-300公斤（如美国为280公斤），【4】但因AI优化、长寿设计和高回收率，需求大幅降低。此处采用 25公斤/人/年 作为基准（传统水平的10%）。

   - 回收率：AI系统实现精准材料管理，废钢回收再利用率达95%。

   - 净需求：实际需补充的新钢铁仅为总消费量的5%（因回收材料可满足大部分需求）。

（2）非金属

- 医药原料：基于1807人、每人每年生病2次，且仅治疗常见病（如感冒、肠胃炎、轻微感染、皮外伤）的设定，所需的基础药物（如抗生素、解热镇痛药、胃药、外用药膏）种类约20-30种。通过AI优化配方和精准生产，全年原料总需求预计将控制在1.5 - 2.5吨。

- 化工及材料原料：包括合成橡胶、塑料、化学纤维的单体，以及玻璃、陶瓷的矿物原料等。这些物资大部分（85%以上）将来自世界内部的废弃物回收再利用（如塑料瓶回收再造粒、废旧橡胶再生）。全年需要外部补充的净新增原料预计在8 - 12吨。

容量： 因集约化智能化管理，工厂员工大量减少。

（1）冶炼工厂： 2-3人

（2）制造工厂：3-4人

***管理与综合支持：1-2人

（3）医药化工制造：10 - 15名 高素质的技术专家和工程师

1. 大河项目 - SMS group GmbH
2. 格兰富常熟高端制造工厂正式开业 | Grundfos
3. 解放动力超级工厂投产暨奥威16L机产品下线仪式隆重举行-新华网

世界钢铁统计数据2024 - worldsteel.org

C．交通

交通板块边界

空间边界

城市道路用地面积应占城市建设用地面积的 8%～15%[1]

交通形式在城市内部为道路，在城市以外为轨道系统。

占地应根据后续城市大小设计而定

能源边界

物资边界

References:

[1].    中华人民共和国住房和城乡建设部, 

城市用地分类与规划建设用地标准, in GB50137-2011, GB, GB^编|.*2012.

D．游憩（一大亮点）

文化、体育、教育、娱乐 场景完善

大一统建筑（空间116000立方米，能耗783500kWh）

（F1、F2、F3表示空间所在楼层）

1. 核心枢纽--中央共享大厅（三层中空设计）（空间边界平面1700㎡，单独能耗0）
2. 照明装置（穹顶、各层环带灯与底层底灯24小时照明）
3. 智能可移动扶梯
4. 中央食堂

容量：≈100人（可通过智能终端查看高峰时段灵活就餐）

空间估算：

用餐区100-120㎡ --基于规范要求的每座1.0平方米计算（100人 × 1.0平方米/人）【饮食建筑设计标准JGJ 64-2017 - 青鸟百科】

供餐区（备餐间）15-20㎡--连接厨房与餐厅，采用高效的自助餐线或智能小碗菜自选线，布局紧凑，减少通道占用。

总面积估算：115-145㎡

能耗估算：外部供餐，无后厨和库房耗能，共用建筑整体照明等

容量：<=25人

空间估算：90㎡，每人3㎡+座椅空余空间

能耗：共用建筑整体照明等

容量：100-150人（根据不同活动不同布置情况而定）

空间估算900㎡（按30m*30m估计）

能耗：公用建筑整体照明、广播等

世界取消学校概念，取消校级行政功能，由中央统一管理，故无行政办公区

教育系统容量估算：考虑学龄人口比例和合理的师生比

教育系统可改革，设想为5岁学前教育6-8小学，9-14中学，15-17本科（研究生进入科研领域另算）

现有教育体制下估计：

师生比：

基础教育阶段：根据一份区域教育资源报告，2025年全国基础教育阶段的师生比平均为1:11.8（即1名教师对应约12名学生）。但该报告也指出，这一比例存在显著的区域差异，东部沿海省份的师生比可能优化至1:9.5，而西部省份则可能达到1:15.2 。【区域教育资源均等化与协调配置可行性研究报告.docx - 人人文库】

设想立方世界发展水平较高，设师生比为1：9

根据世界教育水平以浙江大学竺可桢学院对标，假设教师/导师1300人，学生600*4 =2400人，师生比约为0.54

则可估算：

小学与中学学生总数1807*0.116 = 210人，教师人数210/9 ≈ 20人

本科1807*0.046 = 83人，根据世界发展水平估计提升至90人，教师/导师人数90*0.54≈50人

小学、中学共用6间容量55人的教室（F1）

空间估算：10*9≈90㎡。90*6=540㎡

大学拥有12间容量102人的教室（小学和中学生允许旁听课程）（F2）

空间估算：参考浙江大学北4教学楼413教室座位17*7=119座，改为17*6=102座配置，估算教室占地面积为10*11 ≈ 110㎡。110*6=660㎡。

能源估算：【这谁扛得住，如何面对实验室建设的能耗浪费严重问题】忽略实验仪器耗能，空调使用建筑中央空调

能耗边界：（1460+450+300）*18 = 39780kWh/y

一间集成物理、化学、生物实验基础功能的实验室共中小学教学使用

空间估算：10*12 = 120 ㎡

能耗估算：

因使用人员主要为中小学生和老师，人数较少，认为年均能耗在11000kWh以内

一间专业物理实验室

空间估算：250㎡

能耗估算：上述标准给出了物理实验室能耗的先进值≤15.4 kgce/(m²·a)。

计算得能耗边界为年均15043 kWh

一间专业化学实验室

空间估算：250㎡

能耗估算：上述标准给出了化学实验室能耗的先进值≤41.4 kgce/(m²·a)。

计算得能耗边界为年均40440kWh

一间专业生物实验室

空间估算：250㎡

能耗估算：上述标准给出了生物实验室能耗的先进值≤57.22 kgce/(m²·a)。

计算得能耗边界为年均55889kWh

农学实验田见后文

1. 教师办公室
2. 图书馆（自习功能为主，电子藏书于个人终端）
3. 报告厅

1. 文化与艺术区（空间边界平面1300㎡，单独能耗边界年均190000kWh）
2. 千人音乐厅
3. 剧场（舞蹈、戏剧、歌剧、演唱会等）
4. 排练厅
5. 琴房
6. 美术展览馆（绘画、摄影、书法、工艺美术/应用艺术等）
7. 舞蹈室
8. 数字与新媒体艺术区（生成艺术、视频艺术（含电影）、VR/AR）

（空间边界平面2000㎡，单独能耗边界年均100000kWh）

1. 篮球场
2. 羽毛球场
3. 乒乓球台
4. 游泳馆
5. 冬季运动？
6. 多功能区（拳击、跆拳道、空手道、柔道、击剑、剑道、弓道、室内攀岩等）
7. 健身房
8. 心智与精准运动（国际象棋、围棋、中国象棋、桥牌、台球、保龄球等）

1. 自然生态与冥想区（空间边界：顶层和1层外，各2000㎡，单独能耗边界3500kWh）
2. 生态步道
3. 室外瑜伽/冥想区与瑜伽/冥想室

1. 娱乐与游戏区（空间边界：2500.单独能耗100000）
2. 棋牌室
3. 游戏厅
4. 电竞场馆