会呼吸的建筑

　　当你来往于城市的钢筋混凝土森林中间时，当你远途旅行却发现“千城一面”时，越来越多的建筑正在以其优雅的造型、丰富的空间感受和人性化的使用方式努力改变着我们的生活。而这其中，有一类独特的建筑，不仅有的拥有与生物相仿的优美外形，而且还像自然界的生物一样“呼吸”着，努力地适应环境。它们本身拥有无与伦比的生命力和创造力，大大缩短了人与自然之间的距离，无时无刻不唤起人们对于自然的向往和生命的渴望。它们就是“仿生建筑”。

　　仿生建筑的类型十分丰富，各不相同。结构式仿生建筑，顾名思义，其建筑结构就像动物的骨骼一样，拥有最优的力学性能和结构体系，能够有效地减少材料的用量；表皮式仿生建筑所使用的建筑围护材料就像动物的皮肤一样，拥有防寒、透气、不透水的多重特性，而且能够跟随外界的气候条件的变化改变表皮的透光、保温特性，从而创造出舒适的室内环境；功能式仿生建筑的构件能够像生物的毛细血管一样运作，可以调节温度、控制室内空气的流速和流向，而且相比于普通的空调系统，大大降低了材料和使用成本；如果一个建筑同时具有上述的两点或者三点，则统称为“复合式仿生建筑”。

　　正因为仿生建筑源于自然又回归自然，所以每一个仿生建筑都别具一格，具有极强的艺术感染力，使人能够身临其境，感受到大自然的气息。它们当中有的能够像向日葵花盘一样旋转，有的能够像仙人掌一样开花，还有的能够像盛开的马蹄莲一样迎风招展。下面，就让我们走近它们，去感受它们所具有的独特的艺术魅力，了解它们身上宝贵的科学价值。

　　弗莱堡的建筑森林

　　在德国的西南边陲黑森林所在的巴登符腾堡州境内，有一座拥有“欧洲太阳能之都”和“环境之都”美誉的城市，同时它也是世界上最先落实可持续发展概念的城市，它就是弗莱堡。弗莱堡市内有一片绿色的建筑森林，包含有150栋可以“光合作用”的再生能源屋。它们依山而建，四周景色十分优美。这里没有排放废气的烟囱，没有散发恶臭的水沟，没有随处可见的垃圾，没有昏天黑日的雾霾，取而代之的，是无边无际的绿色植物，清澈见底的小溪和新鲜的空气。

　　永远追随太阳的“向日葵”

　　众所周知，向日葵从发芽到花盘盛开这一段时间，其叶子和花盘会一直追随着太阳的位置以获得最充足的阳光，这座建筑正如向日葵一样，也能够随时跟踪太阳的位置进行旋转。房屋的旋转是根据太阳在天空中的位置，白天在东，黄昏在西，且太阳落山以后，控制程序会让房屋自动恢复初始位置，能使位于屋顶的太阳能电池板以最大日照角度对准太阳。建筑物四周的太阳能集热器也能面对直射的阳光，以获取最大的太阳能与热能。

　　此外，向日葵旋转的动力全部来自于自身的“光合作用”，即屋顶的太阳能光电板和小型的太阳能电动机，因此十分节能。更为神奇的是，由于该建筑拥有像向日葵一样的向光性，加上其外表面安装了大量的太阳能光电板，它每天生产的电能远远大于旋转所消耗的，于是住户便将多余的电能存入社区电网，冬天或者阴天时再拿出取用，剩余的还能买卖赚钱。

　　“向日葵”住宅中还拥有众多“葵花子”，比如客厅电灯、浴室加热器等等，它们的能量都来自于屋顶的太阳能光电板。阳光下，“向日葵”就像璀璨的宝石一样闪闪发光，周围的植物的影子透过玻璃渗透到室内去，光影纵横，仿佛置身于树荫之下；黑夜里，“葵花籽”们熠熠生辉，五彩斑斓，十分动人。

　　建筑师罗尔夫·迪斯所设计的“向日葵”住宅，位于弗莱堡的“建筑森林”中，它是一座典型的“ 功能式仿生建筑”。十几年来，他家一直是世界各国环保团体、能源业者，甚至建筑业者朝圣的热门地点之一。“向日葵”14米高，主结构为木质，房屋的主体部分建造在一个深入地面的木质“茎”上，随着“茎秆”向上延伸，成为整个住宅中心贯通上下4层的旋转楼梯，保证整个“向日葵”不向两边倾倒。

　　自由绽放的“城市仙人掌”

　　我们都知道，仙人掌一般生长在干旱严酷的沙漠里，为了存活，每次沙漠降雨，仙人掌都会竭尽全力吸收储存雨水，以在其他时间供自己使用。这座“城市仙人掌”也是如此，大面积的户外阳台就是它们吸收储存能量的“凸起”和“刺”，因为住户们将各种花卉、植物种植在自己的阳台上，整个建筑就像一座小型的“光合作用工厂”，能够吸收城市中的有害气体和二氧化碳，并且释放新鲜的氧气，缓解城市的“热岛效应”，为住户提供清新、优雅的居住环境。每当花朵盛开绽放的时候，红、黄、蓝、绿等十几种色彩交相辉映，在白色建筑表面的映衬下，犹如一幅美丽的“百花图”，加上天光云影的点缀和追逐嬉戏的飞鸟，让其中的住户宛如身处自然森林之中，十分惬意。

　　这座形如仙人掌的建筑是位于荷兰鹿特丹的一个住宅工程，是典型的“结构式仿生建筑”。为了在19层的空间内分布9 8个居住单元，且最大限度地保证每个单元能够尽可能向阳，建筑师让相邻两层的居住单元相互不重叠，并为每个住户提供大面积的室外阳台。这也形成了错落有致的建筑外表面，犹如仙人掌的凸起一样，因此也获得了“城市仙人掌”的美誉。

　　风中呼吸的“马蹄莲”

　　花梗是马蹄莲的中轴部分，除了是结构主体，还作为整株植物的主要能量传送带，可以将水分、养分及时地在根、花、果实之间运输。塔楼作为整支“马蹄莲”的花梗，在其底部设有集热棚，利用温室效应加热空气，将热量通过中心烟囱的内部气流，源源不断输送给整座建筑。此外，塔楼主体的外表面并不平整，像折过的纸张一样，这样能够保证经过气流的最大化，从而最大限度地利用风能。而且，为了提高顶部风力发电机组的效率，“花”被设计成双弧形截面，将风速提高到环境风速的4倍之多。春风吹过，“马蹄莲”迎风招展，散发着蓬勃的生机和力量，带给人们自然式的浪漫和美的享受。

　　这座建筑是武汉新能源研究院主楼，是我国自主设计并建造的优秀绿色节能建筑，是“复合式仿生建筑”的代表。整座大楼像一朵迎风盛开的马蹄莲花朵，主楼是“花梗”，裙楼是“叶”，顶层是“花”。我们知道，叶子作为植物的主要光合作用的器官，需要尽可能地增大受阳光照射的面积，因此裙楼的形体均为南北面的长度较长，东西较窄。五座裙楼分别和主楼相连，保证距离塔楼的距离最短。

　　其实大自然对于人类包括建筑师还有很多神秘未知之处，蕴藏着无限可能。只要我们善于发现，敢于探索，谁能保证未来不会出现像变色龙一样的拟态建筑，像鸟类翅膀一样的轻盈建筑？让我们拭目以待。

　　撰文/吴旭阳