會(huì)呼吸的仿生建筑

吳旭陽(yáng)

顧名思義，“功能式仿生建筑”的構(gòu)件能夠像生物的毛細(xì)血管一樣運(yùn)作，可以調(diào)節(jié)溫度、控制室內(nèi)空氣的流速和流向，而且比普通空調(diào)系統(tǒng)大大降低了材料和使用成本;“表皮式仿生建筑”使用的建筑圍護(hù)材料就像動(dòng)物的皮膚一樣，擁有防寒、透氣、不透水的多重特性，而且能夠跟隨外界氣候條件的變化改變表皮的透光、保溫特性，從而創(chuàng)造出舒適的室內(nèi)環(huán)境;“結(jié)構(gòu)式仿生建筑”的建筑結(jié)構(gòu)就像動(dòng)物的骨骼一樣，擁有最優(yōu)的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)體系，能夠有效地減少材料的用量。如果同時(shí)具有上述的兩點(diǎn)或者三點(diǎn)特性，就統(tǒng)稱為“復(fù)合式仿生建筑”。正因?yàn)榉律ㄖ?lái)源自然又回歸自然，每一個(gè)仿生建筑都別具一格，具有極強(qiáng)的藝術(shù)感染力，它們有的能夠像向日葵花盤一樣旋轉(zhuǎn)，有的能夠像仙人掌一樣開花，還有的能夠像盛開的馬蹄蓮一樣迎風(fēng)招展！下面，就讓我們走進(jìn)它們，去感受它們具有的獨(dú)特藝術(shù)魅力。

在德國(guó)的西南邊陲巴登符騰堡州境內(nèi)，有一座擁有歐洲太陽(yáng)能之都和環(huán)境之都美譽(yù)的城市，它就是弗萊堡。弗萊堡市內(nèi)有一片綠色的建筑“森林”，包含150棟可以“光合作用”的再生能源屋。在這里，沒有排放廢氣的煙囪，沒有散發(fā)惡臭的水溝，沒有隨處可見的垃圾，沒有昏天黑地的霧霾，取而代之的是無(wú)邊無(wú)際的綠色植物、清澈見底的小溪和新鮮的空氣。

在這片“森林”中，最獨(dú)特的要數(shù)建筑師羅爾夫·迪斯設(shè)計(jì)的“向日葵”自住宅了，它是一座典型的“功能式仿生建筑”?！跋蛉湛弊宰≌?4米高，主結(jié)構(gòu)為木質(zhì)，房屋的主體部分建造在一個(gè)深入地面的木質(zhì)“莖”上，而隨著“莖稈”向上延伸，成為整個(gè)住宅中心的貫通上下4層的旋轉(zhuǎn)樓梯，保證整個(gè)“向日葵”不向兩邊傾倒。

眾所周知，向日葵從發(fā)芽到花盤盛開這一段時(shí)間，其葉子和花盤會(huì)一直追隨著太陽(yáng)的位置，以獲得最充足的陽(yáng)光。這座“向日葵”自住宅正如向日葵一樣，也能夠即時(shí)跟蹤太陽(yáng)位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。房屋的旋轉(zhuǎn)是根據(jù)太陽(yáng)在天空中的位置，白天在東，黃昏在西，且太陽(yáng)落山以后，控制程序會(huì)讓房屋自動(dòng)恢復(fù)初始位置。此外，“向日葵”旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力全部來(lái)自于自身的“光合作用”，即屋頂?shù)奶?yáng)能光電板和小型的太陽(yáng)能電動(dòng)機(jī)，所以十分節(jié)能。

更為神奇的是，由于“向日葵”自住宅擁有像向日葵一樣的向光性，加上其外表面安裝了大量的太陽(yáng)能光電板，每天生產(chǎn)的電能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于旋轉(zhuǎn)所需要的消耗，于是住戶便將多余的電能“存”入社區(qū)電網(wǎng)，冬天或者陰天時(shí)再取用，剩余的還能買賣賺錢?！跋蛉湛弊宰≌羞€擁有眾多“葵花籽”，比如客廳電燈、浴室加熱器等，它們的能量都來(lái)自屋頂?shù)奶?yáng)能光電板。

陽(yáng)光下，“向日葵”就像璀璨的寶石一樣閃閃發(fā)光，周圍植物的影子透過玻璃滲透到室內(nèi)，光影縱橫，仿佛置身于樹蔭之下;黑夜里，“葵花籽”們熠熠生輝，五彩絢爛，十分動(dòng)人。

這座形如仙人掌的建筑是位于荷蘭鹿特丹的一個(gè)住宅工程，是典型的“結(jié)構(gòu)式仿生建筑”。為了能在19層的空間內(nèi)分布98個(gè)居住單元，且盡可能地保證每個(gè)單元能夠盡可能向陽(yáng)，建筑師在為每個(gè)住戶提供大面積的室外陽(yáng)臺(tái)的同時(shí)，也形成了錯(cuò)落有致的建筑外表面，猶如仙人掌凸起的部分一樣，所以也獲得了“城市仙人掌”的美譽(yù)。

仙人掌一般生長(zhǎng)在干旱嚴(yán)酷的沙漠里，為了存活，每次沙漠降雨，仙人掌都會(huì)竭盡全力吸收、儲(chǔ)存，并在其他時(shí)間供自己使用。這座“城市仙人掌”正是如此，大面積的戶外陽(yáng)臺(tái)就是它們吸收、儲(chǔ)存能量的“凸起”和“刺”，因?yàn)樽魧⒏鞣N花卉、植物種植在自己的陽(yáng)臺(tái)上，整個(gè)建筑就像一座小型的“光合作用工廠”，能夠吸收城市中的有害氣體和二氧化碳，并且釋放新鮮的氧氣，緩解城市的“熱島效應(yīng)”，為住戶提供優(yōu)雅、清新的居住環(huán)境。

每當(dāng)花朵綻放的時(shí)候，紅、黃、藍(lán)、綠等十幾種色彩交相輝映，在白色的建筑表面的映襯下，猶如一幅美麗的“百花圖”。加上天光云影的點(diǎn)綴和追逐嬉戲的飛鳥，讓其中的住戶宛如身處自然森林之中，十分愜意。

武漢新能源研究院主樓是我國(guó)自主設(shè)計(jì)并建造的優(yōu)秀綠色節(jié)能建筑，也是“復(fù)合式仿生建筑”的代表。

武漢新能源研究院主樓像一支迎風(fēng)招展的馬蹄蓮花朵，主樓是“莖”，裙樓是“葉”，頂層是“花”。葉子作為植物主要光合作用的器官，需要盡可能地增加受陽(yáng)光照射的面積，所以裙樓的形體均為南北面較長(zhǎng)、東西面較窄。就像葉子生長(zhǎng)在莖上，五座裙樓分別和主樓相連，保證與塔樓的距離最短。莖是植物體中軸部分，除了是植物的結(jié)構(gòu)主體，還作為植物的主要能量傳送帶，可以將水分、養(yǎng)分及時(shí)地在根、 花、果實(shí)之間運(yùn)輸。塔樓作為整支“馬蹄蓮”的中心莖，在其底部設(shè)有集熱棚，利用溫室效應(yīng)加熱空氣，將熱量通過中心煙囪的內(nèi)部氣流，源源不斷地輸送給整座建筑。

此外，塔樓主體的外表面并不平整，像折過的紙張一樣，這樣能夠保證氣流的最大化，從而最大限度地利用風(fēng)能。為了提高頂部風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率，“花”被設(shè)計(jì)成雙弧形截面，將風(fēng)速提高到環(huán)境風(fēng)速的4倍之多。春風(fēng)吹過，“馬蹄蓮”迎風(fēng)招展，散發(fā)著蓬勃的生機(jī)和力量，帶給人自然式浪漫的美的享受。

其實(shí)，大自然對(duì)人類包括建筑師還有很多神秘未知之處，蘊(yùn)藏著無(wú)限可能。只要我們善于發(fā)現(xiàn)，敢于探索，誰(shuí)能保證未來(lái)不會(huì)出現(xiàn)像變色龍一樣的擬態(tài)建筑，像鳥類翅膀一樣的輕盈建筑？讓我們拭目以待。