自古以來(lái)，建筑師們就從大自然擷取設(shè)計(jì)靈感。古埃及柱的設(shè)計(jì)就是以棕櫚樹(shù)和荷花為藍(lán)本，建筑師們借助這些自然形成的物體的形狀和比例，力爭(zhēng)使設(shè)計(jì)達(dá)到的境界。

現(xiàn)在，一些建筑師相信這種仿生學(xué)能發(fā)揮更大的作用，不僅僅只是局限于使建筑物更好看，而且可以通過(guò)復(fù)制大自然中發(fā)現(xiàn)的各種功能系統(tǒng)來(lái)給新設(shè)計(jì)的建筑提供綠色空調(diào)，提供能量，甚至淡化海水。他們堅(jiān)持認(rèn)為，用仿生學(xué)原理設(shè)計(jì)建筑，將不只是一個(gè)噱頭，而將具有實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)意義。

不用電的空調(diào)系統(tǒng)

到目前為止，借助仿生特性的建筑物，更多地由生物的美學(xué)功能來(lái)驅(qū)動(dòng)，并一直局限于相對(duì)簡(jiǎn)單、被動(dòng)的系統(tǒng)。以巴黎的阿拉伯世界研究所為例，這個(gè)矩形建筑看起來(lái)抽象風(fēng)格，但這個(gè)建筑陽(yáng)面的玻璃外墻卻被金屬屏所覆蓋，這些屏又由單個(gè)可移動(dòng)的孔徑所組成，這些孔徑像眼睛的虹膜一樣可以張合，控制陽(yáng)光的進(jìn)入量。這種設(shè)計(jì)既能在溫度升高時(shí)保證內(nèi)部的涼爽，又能在晴天為房間注入充足的光線。

同樣，現(xiàn)在有一些建筑物，其通風(fēng)系統(tǒng)則是基于對(duì)白蟻蟻穴的發(fā)現(xiàn)。Eastgate是津巴布韋頭都哈拉雷的一個(gè)商業(yè)和辦公區(qū)，它的空調(diào)系統(tǒng)有很多的排氣口和煙道，幫助熱空氣從建筑物中排出。當(dāng)熱空氣上升，流出建筑物頂部的排氣口時(shí)，較涼的空氣則被帶到地面，這就是蟻穴的“煙囪效應(yīng)”。

英國(guó)雷丁大學(xué)仿生學(xué)主任，杰羅尼米迪斯博士正在進(jìn)一步利用這樣的概念，來(lái)制作一種自適應(yīng)材料，這種材料能夠?qū)諝鉂穸染哂腥嵝皂憫?yīng)——這個(gè)靈感來(lái)自于松果體的開(kāi)關(guān)方式。他使用一種類(lèi)似于纖維素的纖維復(fù)合材料，制作了一個(gè)能隨著室內(nèi)外的空氣濕度改變形狀的排氣口。當(dāng)暖濕空氣堆積在室內(nèi)時(shí)，排氣口打開(kāi)，將暖濕空氣排出室外。當(dāng)室內(nèi)空氣干燥時(shí)，排氣口則保持關(guān)閉，將室外的潮濕空氣拒之門(mén)外。杰羅尼米迪斯博士說(shuō)：“在原理上，它完全可以作出自然反應(yīng)，根本不需要任何其他的外力。”

巧用仿生原理淡化海水

近年來(lái)，建筑師們對(duì)能耗和可持續(xù)性發(fā)展越來(lái)越感興趣。生物學(xué)也許能給這一系列問(wèn)題提供解決之道。

格雷姆肖建筑師事務(wù)所的建筑設(shè)計(jì)師鮑靈先生希望將這種自然設(shè)計(jì)帶到全新的水平。在進(jìn)行圣塔卡他林那地峽——大加那利島拉斯帕爾馬海岸的一條狹長(zhǎng)陸地的重建設(shè)計(jì)時(shí)，該事務(wù)所提出在3公里的步行道上設(shè)計(jì)一個(gè)劇院和一個(gè)植物園，但不用興建一條新的排水溝，因?yàn)榻ㄖ焸儗⑹惯@些建筑能以更自然的方式調(diào)節(jié)室溫和排水。鮑靈先生稱(chēng)，他們計(jì)劃推出一個(gè)設(shè)計(jì)方案，能夠使整個(gè)島嶼實(shí)現(xiàn)水源和能源的自給自足，而無(wú)需依賴礦物燃料。

這意味著要找到一個(gè)把海水變成清潔飲用水而不花費(fèi)太多能源的辦法。他的事務(wù)所從霧姥（fog-basking)甲蟲(chóng)和駱駝鼻腔的功能得到靈感，開(kāi)始設(shè)計(jì)一種新型的海水淡化廠。在納米比亞發(fā)現(xiàn)的霧姥甲蟲(chóng)用一個(gè)非常簡(jiǎn)單巧妙的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的功能。它們白天躲在地下，當(dāng)它們晚上出來(lái)時(shí)，其黑色的背部與周遭的夜間空氣相比相對(duì)較涼，從大西洋來(lái)的濕熱海風(fēng)吹過(guò)時(shí)，空氣中的水分就凝結(jié)在甲蟲(chóng)的背部（類(lèi)似于放在桌子上的冰啤酒瓶表面會(huì)凝結(jié)出空氣中的水分）。甲蟲(chóng)只需傾斜自己的身體，就可以將水滴進(jìn)自己的嘴巴。駱駝也使用相似的伎倆，防止呼氣時(shí)失去水分。當(dāng)駱駝吸氣時(shí)，鼻腔中貯藏的濕氣蒸發(fā)，在此過(guò)程中鼻腔冷卻。當(dāng)駱駝呼氣時(shí)，空氣中的濕氣就凝結(jié)在鼻腔上。

受此啟發(fā)，鮑靈先生和他的同事利用這一原理完成了劇院的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在面向大海和海風(fēng)來(lái)襲的方向安裝了一些高大的、豎立的蒸發(fā)“散熱板”。泵取海洋表層的溫?zé)岷Ｋ?，下滲到這些單元中。當(dāng)海風(fēng)吹過(guò)這些散熱板時(shí)，一些海水蒸發(fā)留下了鹽。然后，清潔、濕潤(rùn)的空氣繼續(xù)流動(dòng)直到碰到豎立的冷凝水管。這些冷凝水管中的冷水則泵取自海面1000米以下的深海。當(dāng)濕熱的空氣碰到這些水管時(shí)，水就冷凝滴落下來(lái)，從而可以收集起來(lái)。

這個(gè)系統(tǒng)足夠?yàn)?萬(wàn)平方米的建筑供水。利用傳統(tǒng)的驟沸蒸餾法淡化出1立方米的水需要耗電5到12度，但利用仿生法則只需1.6度。而且，因?yàn)樗玫拇蟛糠蛛娏梢杂娠L(fēng)車(chē)來(lái)供應(yīng)，海風(fēng)既給設(shè)備提供氣流，又可驅(qū)動(dòng)風(fēng)車(chē)，所以設(shè)備的總能耗還可以進(jìn)一步降低。在此過(guò)程中，同一系統(tǒng)也可幫助鄰近的建筑物降溫。

熱帶雨林建在垃圾場(chǎng)上

鮑靈先生和他的同事們認(rèn)為，更進(jìn)一步采用仿生原理，在降低運(yùn)行成本和資源使用的同時(shí)，還可以創(chuàng)造新的收入來(lái)源。

鮑靈先生說(shuō)，自然生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)可再生系統(tǒng)，它是一個(gè)由各種不同有機(jī)物組成的非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，各種有機(jī)物在一個(gè)閉環(huán)中運(yùn)行。而人造系統(tǒng)通常趨于相反，它是線性的，即一方面消耗原料，另一方面產(chǎn)生廢棄物，結(jié)果是漸進(jìn)地耗竭自然資源。

為了努力復(fù)制一個(gè)這樣的閉環(huán)系統(tǒng)，格雷姆肖建筑師事務(wù)所設(shè)計(jì)了一個(gè)室內(nèi)的熱帶雨林。這個(gè)植物園建在現(xiàn)有的垃圾填埋場(chǎng)上，并且完全是碳中性結(jié)構(gòu)的。在全年的大部分時(shí)間里，這個(gè)溫室的熱量由透過(guò)玻璃屋頂?shù)年?yáng)光提供，在寒冷的月份，熱量則來(lái)自于填埋生物。建筑設(shè)計(jì)為兩側(cè)設(shè)有很多大型的立式容器，在這里可以對(duì)那些原本用于填埋的廢物進(jìn)行生物降解。廢物在這些大型容器中進(jìn)行分解反應(yīng)時(shí)，溫度可高達(dá)75攝氏度，可用來(lái)給植物園的溫室加溫。

這個(gè)建筑不僅是碳中性的，而且可以通過(guò)提供垃圾處理服務(wù)帶來(lái)收入。有些國(guó)家征收的填埋稅高達(dá)每噸垃圾20英鎊。設(shè)計(jì)者認(rèn)為，如果將他們?cè)O(shè)計(jì)的建筑充當(dāng)替代的垃圾填埋場(chǎng)，每年可獲利700萬(wàn)英鎊。而且在這個(gè)可再生的閉環(huán)中，較后生成的化肥還可以售作農(nóng)業(yè)用途。

將生態(tài)系統(tǒng)帶回家

仿生學(xué)也可以有更簡(jiǎn)單的應(yīng)用。得益于荷葉自我清洗原理的智能油漆目前正在進(jìn)行試驗(yàn)。一旦得以應(yīng)用，這種油漆的表面將密布一粒粒的小凸點(diǎn)，就像在顯微鏡下觀察到的荷葉上的凸點(diǎn)。這些小凸起的作用就是防止水滴蔓延，水滴只能在表面滾動(dòng)，同時(shí)帶走污垢（自潔玻璃就是依據(jù)此原理）。

另外，有機(jī)太陽(yáng)能電池模擬光合作用，捕捉光并轉(zhuǎn)換成電能，也可以稱(chēng)得上是一種仿生技術(shù)的應(yīng)用。

鮑靈先生說(shuō)，從自然中獲取建筑設(shè)計(jì)的靈感，將能幫助降低建筑物對(duì)環(huán)境的影響。這個(gè)過(guò)程，也許能鼓勵(lì)人們以更加尊重的態(tài)度多方位地看待自然系統(tǒng)。（記者 馮衛(wèi)東）

掃一掃或者搜索微信號(hào)：Lcy18876761354

長(zhǎng)按識(shí)別二維碼

免費(fèi)看房熱線（0898-66691855）

QQ號(hào)：

遠(yuǎn)離城市霧霾，帶上您最?lèi)?ài)的人一起享受海島陽(yáng)光！