浅谈仿生建筑与太阳能的利用

2013-12-04李明

中国高新技术企业·综合版 2013年11期

李明

摘要：当今，在我国的建筑行业内新技术新材料的使用已经得到了有效的推广，其中太阳能的使用与仿生建筑的应用研究也已经开始。文章结合仿生建筑和太阳能相融合的形式方法进行了分析，目的是找到建筑和太阳能之间的调节作用和互补形式，促进人与自然的和谐发展与共存。

关键词：仿生学；建筑发展；建筑设计；新能源

中图分类号：TU201 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）32-0051-02

仿生学是1960年正式诞生的一门综合的边缘科学。它研究生物系统的结构性质、能量转换和信息过程，并将所获得的知识用来改善现有的或创造崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程。因此，生物模拟就成为现代发展新技术的重要途径之一。我们所认知的仿生设计，是在自然界中吸收其精华，以生物的方式去模仿、学习，把其运用到建筑当中，在利用动植物利用太阳能的方式，用到建筑当中，完善建筑的功能。即将生物和太阳能的完美结合方式，有机地融入建筑当中，不仅能够促进建筑与自然的和谐型，还可有效地降低人们的生活成本，使建筑、人、自然共同发展。

1 仿生学与仿生建筑

1.1 何为仿生学

仿生学是在社会发展的过程中，人们认识到科学循环的重要性，在20世纪50年代，人们运用生物系统去开发研究的另一方向。当前的设计者和建造者利用数学和物理学的知识和理论，采用新的技术模型对仿生系统进行研究，全面地提高了生物仿生学的发展和提高，从另一个方面对生物的内在结构和生理特性进行了分析。因此，模拟生物不再是空泛的幻想，做到了现实。设计者和生物学者要一起努力，在未来的生物和建筑领域，开发、研制新的工程技术，为实现未来的发展奠定基础。这些技术要在当代的航空领域进行实施和应用，例如航海、自动化控制等多方面去开展。要把生物学和工程学融合在一起，让它们互相吸取精华，为我们的仿生学发挥作用。

1.2 何为仿生建筑

我们认知的自然界是和谐有序发展而来的，是一个整体，许多物种在自身的进化过程中，都有对自然的依赖和共存性，它们相互依托于自然界的天然性，保持着平衡的发展。每个个体都要已存在这个大的自然环境体系中，不可能单独地存活和发展。

建筑仿生学以及建筑生态学，是在当代科学理论与实践的基础上发展和形成的，但全面分析西方以及中国的文化，我们会发现其中的某些思想与思维方式对现代建筑生态学和建筑仿生学的研究仍具有指导作用。

2 建筑行业太阳能现状

太阳能资源的合理利用与开发是建筑行业的追求，它主要分为以下两个方面：被动式太阳房，它的运用是按照建筑物的方向和环境去合理安排，能够有效地利用材料，发挥其作用，充分地采集和收取、太阳表面发出的热能、光能，运用于建筑物中；主动获取太阳能量的房屋建筑，是通过对建筑本身设置安装大量的太阳能采集设备、风机以及泵和管道，把收集到的热量存储到太阳能设备系统中去，利用太阳能设备的能量转化给建筑物提供制冷或供热的需要。

3 生物利用光能量的发现

光合作用是植物赖以生存的保障，它们通过光合作用，以化学的方式进行养料的收集、存储和吸取。太阳能是大自然生存发展的重要作用，它支撑着整个生态循环系统。植物等通过光合作用能够生存，这可以看作是生物整个生命体协调运作利用太阳能的过程。

在建筑中不应该是零散和附加的，应该有效地利用太阳能，全面、整体地去开发和使用，可以在建筑物的外墙、屋顶等多部位安装电池板和太阳能热水器，这样能够有效地降低建筑物的电量损耗，给建筑以生命和活力，就像植物一样运用太阳的表面的光能、热能。

4 建筑业的太阳能与仿生

4.1 太阳能利用的仿生渊源与理念

太阳能在仿生建筑中的利用和理念，包括以下两个方面：一是建筑物自身去利用太阳能，其中包括建筑物的结构特点、外部环境和功能的体现，一次建造一个完整的仿生建筑生态体系，以太阳能为主导，发挥仿生建筑物的作用，如：利用仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，促成了自然与人类社会的统一性，已经成为了在建筑设计中的重点，人类社会在自然界中吸取了大量的自然因素，更是建筑和仿生学发展的基础。自然界中动植物的发展和进化，为人类提供了许多借鉴因素，人们也在自然界中学到了本领。仿生学的重要性在于能够帮助和指导建筑设计和实践的作用，对建筑的科学发展有重要意义。二是将建筑看成一个具有仿生学的整体，从能够充分满足建筑物光能热能需要的太阳能系统设备开始，在设计的最初即要考虑到将太阳能与建筑本身合理的有机的结合为一体。

4.2 太阳能利用的仿生解析

4.2.1 仿生原型。仿生建筑在太阳能的利用方面主要分为：一是仿自然界生物体的性能；二是仿生物的栖居物。

4.2.2 仿生物体本身的性能。在仿生学理论角度出发，仿生建筑通过模仿自然生物系统的结构特征、运用自然去转换能量以及交换信息方式等，可以直接为建筑物提供能量，也可以去适应自然气候，对建筑物的仿生学发展起到良好的作用。

4.2.3 仿生物的栖居物。自然界生物的栖居物往往有着优良的物理性能，具有出色应用太阳能的技巧，对材料的利用也十分节省、到位，具有很好的综合生态效应，还能够自然降解，如蚁穴。

4.3 仿生利用太阳能的构成解析

自然界的植物经过漫长的进化，都已经适应了自然气候变化的特点，形成了一整套有效的应对系统，也正是如此影响了建筑物的仿生设计。建筑是人们赖以生存的地方，结合自然特点，融入仿生学理论，采用太阳能的方式去建设，和自然界成为一体，充分体现自然生物和太阳能、仿生建筑间的和谐共存理论。

5 结语

本文通过太阳能在仿生学建筑中的应用进行了分析，得出了仿生建筑物在与自然界以及太阳能之间，是能够形成一种相互融合的生态系统的，它们有着自己的生态调节系统，不仅节约了资源，更促进了自然与人们的和谐共存。

参考文献

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[2] 仓力佳.生态建筑的仿生研究[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.

[3] 涂君辉.高层建筑的生态设计手法—解读杨经文生态摩天楼的建筑实践[J].华中建筑，2006.