會呼吸的仿生建筑

吳旭陽

顧名思義，“功能式仿生建筑”的構件能夠像生物的毛細血管一樣運作，可以調節溫度、控制室內空氣的流速和流向，而且比普通空調系統大大降低了材料和使用成本;“表皮式仿生建筑”使用的建筑圍護材料就像動物的皮膚一樣，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，從而創造出舒適的室內環境;“結構式仿生建筑”的建筑結構就像動物的骨骼一樣，擁有最優的力學性能和結構體系，能夠有效地減少材料的用量。如果同時具有上述的兩點或者三點特性，就統稱為“復合式仿生建筑”。正因為仿生建筑來源自然又回歸自然，每一個仿生建筑都別具一格，具有極強的藝術感染力，它們有的能夠像向日葵花盤一樣旋轉，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招展！下面，就讓我們走進它們，去感受它們具有的獨特藝術魅力。

在德國的西南邊陲巴登符騰堡州境內，有一座擁有歐洲太陽能之都和環境之都美譽的城市，它就是弗萊堡。弗萊堡市內有一片綠色的建筑“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，取而代之的是無邊無際的綠色植物、清澈見底的小溪和新鮮的空氣。

在這片“森林”中，最獨特的要數建筑師羅爾夫·迪斯設計的“向日葵”自住宅了，它是一座典型的“功能式仿生建筑”。“向日葵”自住宅14米高，主結構為木質，房屋的主體部分建造在一個深入地面的木質“莖”上，而隨著“莖稈”向上延伸，成為整個住宅中心的貫通上下4層的旋轉樓梯，保證整個“向日葵”不向兩邊傾倒。

眾所周知，向日葵從發芽到花盤盛開這一段時間，其葉子和花盤會一直追隨著太陽的位置，以獲得最充足的陽光。這座“向日葵”自住宅正如向日葵一樣，也能夠即時跟蹤太陽位置進行旋轉。房屋的旋轉是根據太陽在天空中的位置，白天在東，黃昏在西，且太陽落山以后，控制程序會讓房屋自動恢復初始位置。此外，“向日葵”旋轉的動力全部來自于自身的“光合作用”，即屋頂的太陽能光電板和小型的太陽能電動機，所以十分節能。

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能光電板，每天生產的電能遠遠大于旋轉所需要的消耗，于是住戶便將多余的電能“存”入社區電網，冬天或者陰天時再取用，剩余的還能買賣賺錢。“向日葵”自住宅中還擁有眾多“葵花籽”，比如客廳電燈、浴室加熱器等，它們的能量都來自屋頂的太陽能光電板。

陽光下，“向日葵”就像璀璨的寶石一樣閃閃發光，周圍植物的影子透過玻璃滲透到室內，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，十分動人。

這座形如仙人掌的建筑是位于荷蘭鹿特丹的一個住宅工程，是典型的“結構式仿生建筑”。為了能在19層的空間內分布98個居住單元，且盡可能地保證每個單元能夠盡可能向陽，建筑師在為每個住戶提供大面積的室外陽臺的同時，也形成了錯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。

仙人掌一般生長在干旱嚴酷的沙漠里，為了存活，每次沙漠降雨，仙人掌都會竭盡全力吸收、儲存，并在其他時間供自己使用。這座“城市仙人掌”正是如此，大面積的戶外陽臺就是它們吸收、儲存能量的“凸起”和“刺”，因為住戶將各種花卉、植物種植在自己的陽臺上，整個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”，為住戶提供優雅、清新的居住環境。

每當花朵綻放的時候，紅、黃、藍、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自主設計并建造的優秀綠色節能建筑，也是“復合式仿生建筑”的代表。

武漢新能源研究院主樓像一支迎風招展的馬蹄蓮花朵，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光照射的面積，所以裙樓的形體均為南北面較長、東西面較窄。就像葉子生長在莖上，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，除了是植物的結構主體，還作為植物的主要能量傳送帶，可以將水分、養分及時地在根、 花、果實之間運輸。塔樓作為整支“馬蹄蓮”的中心莖，在其底部設有集熱棚，利用溫室效應加熱空氣，將熱量通過中心煙囪的內部氣流，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能。為了提高頂部風力發電機組的效率，“花”被設計成雙弧形截面，將風速提高到環境風速的4倍之多。春風吹過，“馬蹄蓮”迎風招展，散發著蓬勃的生機和力量，帶給人自然式浪漫的美的享受。

其實，大自然對人類包括建筑師還有很多神秘未知之處，蘊藏著無限可能。只要我們善于發現，敢于探索，誰能保證未來不會出現像變色龍一樣的擬態建筑，像鳥類翅膀一樣的輕盈建筑？讓我們拭目以待。