淺談仿生建筑與太陽能的利用

李明

摘要：當今，在我國的建筑行業內新技術新材料的使用已經得到了有效的推廣，其中太陽能的使用與仿生建筑的應用研究也已經開始。文章結合仿生建筑和太陽能相融合的形式方法進行了分析，目的是找到建筑和太陽能之間的調節作用和互補形式，促進人與自然的和諧發展與共存。

關鍵詞：仿生學；建筑發展；建筑設計；新能源

中圖分類號：TU201 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）32-0051-02

仿生學是1960年正式誕生的一門綜合的邊緣科學。它研究生物系統的結構性質、能量轉換和信息過程，并將所獲得的知識用來改善現有的或創造嶄新的機械、儀器、建筑結構和工藝過程。因此，生物模擬就成為現代發展新技術的重要途徑之一。我們所認知的仿生設計，是在自然界中吸收其精華，以生物的方式去模仿、學習，把其運用到建筑當中，在利用動植物利用太陽能的方式，用到建筑當中，完善建筑的功能。即將生物和太陽能的完美結合方式，有機地融入建筑當中，不僅能夠促進建筑與自然的和諧型，還可有效地降低人們的生活成本，使建筑、人、自然共同發展。

1 仿生學與仿生建筑

1.1 何為仿生學

仿生學是在社會發展的過程中，人們認識到科學循環的重要性，在20世紀50年代，人們運用生物系統去開發研究的另一方向。當前的設計者和建造者利用數學和物理學的知識和理論，采用新的技術模型對仿生系統進行研究，全面地提高了生物仿生學的發展和提高，從另一個方面對生物的內在結構和生理特性進行了分析。因此，模擬生物不再是空泛的幻想，做到了現實。設計者和生物學者要一起努力，在未來的生物和建筑領域，開發、研制新的工程技術，為實現未來的發展奠定基礎。這些技術要在當代的航空領域進行實施和應用，例如航海、自動化控制等多方面去開展。要把生物學和工程學融合在一起，讓它們互相吸取精華，為我們的仿生學發揮作用。

1.2 何為仿生建筑

我們認知的自然界是和諧有序發展而來的，是一個整體，許多物種在自身的進化過程中，都有對自然的依賴和共存性，它們相互依托于自然界的天然性，保持著平衡的發展。每個個體都要已存在這個大的自然環境體系中，不可能單獨地存活和發展。

建筑仿生學以及建筑生態學，是在當代科學理論與實踐的基礎上發展和形成的，但全面分析西方以及中國的文化，我們會發現其中的某些思想與思維方式對現代建筑生態學和建筑仿生學的研究仍具有指導作用。

2 建筑行業太陽能現狀

太陽能資源的合理利用與開發是建筑行業的追求，它主要分為以下兩個方面：被動式太陽房，它的運用是按照建筑物的方向和環境去合理安排，能夠有效地利用材料，發揮其作用，充分地采集和收取、太陽表面發出的熱能、光能，運用于建筑物中；主動獲取太陽能量的房屋建筑，是通過對建筑本身設置安裝大量的太陽能采集設備、風機以及泵和管道，把收集到的熱量存儲到太陽能設備系統中去，利用太陽能設備的能量轉化給建筑物提供制冷或供熱的需要。

3 生物利用光能量的發現

光合作用是植物賴以生存的保障，它們通過光合作用，以化學的方式進行養料的收集、存儲和吸取。太陽能是大自然生存發展的重要作用，它支撐著整個生態循環系統。植物等通過光合作用能夠生存，這可以看作是生物整個生命體協調運作利用太陽能的過程。

在建筑中不應該是零散和附加的，應該有效地利用太陽能，全面、整體地去開發和使用，可以在建筑物的外墻、屋頂等多部位安裝電池板和太陽能熱水器，這樣能夠有效地降低建筑物的電量損耗，給建筑以生命和活力，就像植物一樣運用太陽的表面的光能、熱能。

4 建筑業的太陽能與仿生

4.1 太陽能利用的仿生淵源與理念

太陽能在仿生建筑中的利用和理念，包括以下兩個方面：一是建筑物自身去利用太陽能，其中包括建筑物的結構特點、外部環境和功能的體現，一次建造一個完整的仿生建筑生態體系，以太陽能為主導，發揮仿生建筑物的作用，如：利用仿生設計學作為人類社會生產活動與自然界的鍥合點，促成了自然與人類社會的統一性，已經成為了在建筑設計中的重點，人類社會在自然界中吸取了大量的自然因素，更是建筑和仿生學發展的基礎。自然界中動植物的發展和進化，為人類提供了許多借鑒因素，人們也在自然界中學到了本領。仿生學的重要性在于能夠幫助和指導建筑設計和實踐的作用，對建筑的科學發展有重要意義。二是將建筑看成一個具有仿生學的整體，從能夠充分滿足建筑物光能熱能需要的太陽能系統設備開始，在設計的最初即要考慮到將太陽能與建筑本身合理的有機的結合為一體。

4.2 太陽能利用的仿生解析

4.2.1 仿生原型。仿生建筑在太陽能的利用方面主要分為：一是仿自然界生物體的性能；二是仿生物的棲居物。

4.2.2 仿生物體本身的性能。在仿生學理論角度出發，仿生建筑通過模仿自然生物系統的結構特征、運用自然去轉換能量以及交換信息方式等，可以直接為建筑物提供能量，也可以去適應自然氣候，對建筑物的仿生學發展起到良好的作用。

4.2.3 仿生物的棲居物。自然界生物的棲居物往往有著優良的物理性能，具有出色應用太陽能的技巧，對材料的利用也十分節省、到位，具有很好的綜合生態效應，還能夠自然降解，如蟻穴。

4.3 仿生利用太陽能的構成解析

自然界的植物經過漫長的進化，都已經適應了自然氣候變化的特點，形成了一整套有效的應對系統，也正是如此影響了建筑物的仿生設計。建筑是人們賴以生存的地方，結合自然特點，融入仿生學理論，采用太陽能的方式去建設，和自然界成為一體，充分體現自然生物和太陽能、仿生建筑間的和諧共存理論。

5 結語

本文通過太陽能在仿生學建筑中的應用進行了分析，得出了仿生建筑物在與自然界以及太陽能之間，是能夠形成一種相互融合的生態系統的，它們有著自己的生態調節系統，不僅節約了資源，更促進了自然與人們的和諧共存。

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