基金項(xiàng)目：本文系湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目“仿生形態(tài)設(shè)計(jì)在室內(nèi)節(jié)能創(chuàng)新中的應(yīng)用研究”的階段性成果，項(xiàng)目編號(hào)：CX2013B198

摘要：本文通過仿生節(jié)能設(shè)計(jì)的經(jīng)典案例從結(jié)構(gòu)、功能、肌理、意象四個(gè)方面分析了室內(nèi)節(jié)能設(shè)計(jì)中仿生設(shè)計(jì)的手段、方法和規(guī)律，闡釋了仿生設(shè)計(jì)在室內(nèi)節(jié)能創(chuàng)新中的價(jià)值，指出這些仿生設(shè)計(jì)不僅是室內(nèi)節(jié)能設(shè)計(jì)的手法，而且它們體現(xiàn)出人類學(xué)習(xí)大自然的智慧，這種學(xué)習(xí)有利于引導(dǎo)人們樹立節(jié)能、生態(tài)化的可持續(xù)生活，對(duì)于室內(nèi)設(shè)計(jì)具有多重價(jià)值。

關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計(jì)；室內(nèi)節(jié)能；價(jià)值

仿生設(shè)計(jì)作為一門新興的學(xué)科，它已揭示出生物的許多奧秘，己成為當(dāng)代引人注意的尖端科學(xué)之一。仿生設(shè)計(jì)研究不僅要把自然生物的形、色、音、功能、結(jié)構(gòu)等與新形式有機(jī)結(jié)合，而且還應(yīng)是超越模仿而升華為創(chuàng)造的過程。在能源資源日益緊張的今天，節(jié)能創(chuàng)新設(shè)計(jì)正推動(dòng)著人類的生產(chǎn)生活走向可持續(xù)發(fā)展的道路，仿生成為當(dāng)代設(shè)計(jì)文化的新趨向。由于人們大部分時(shí)間是在室內(nèi)空間場(chǎng)所度過，如何把仿生形態(tài)設(shè)計(jì)原理運(yùn)用于室內(nèi)空間形態(tài)中成為“節(jié)能化”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1仿生節(jié)能設(shè)計(jì)的意義

當(dāng)前，由于認(rèn)識(shí)到高消耗、高污染、高浪費(fèi)不可持續(xù)發(fā)展模式的弊端，國外發(fā)達(dá)國家都已投入了巨大的資金與技術(shù)來推動(dòng)綠色節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。雖取得一定成就，但離“節(jié)能化”解決空間環(huán)境的目的還有較大差距，國外還在尋找更多方式來“節(jié)能創(chuàng)新”。雖然國內(nèi)外都已意識(shí)到“節(jié)能創(chuàng)新”的重要意義。但理解的內(nèi)涵概念往往比較模糊，在如何執(zhí)行方面也還在探索階段。雖然對(duì)于仿生設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)已有一定基礎(chǔ)，但是從仿生形態(tài)設(shè)計(jì)操作層面來考察室內(nèi)空間節(jié)能創(chuàng)新的應(yīng)用研究還比較缺乏。鑒于國內(nèi)外室內(nèi)空間節(jié)能化的研究還不系統(tǒng)，更沒有運(yùn)用仿生形態(tài)原理進(jìn)行節(jié)能創(chuàng)新的研究與探索，所以對(duì)自然界中已有的實(shí)體物質(zhì)進(jìn)行探究，摸索出其中節(jié)能化的規(guī)律性特征，并進(jìn)行整合運(yùn)用于當(dāng)代室內(nèi)設(shè)計(jì)中，將成為解決人類生活節(jié)能化的重要環(huán)節(jié)，為室內(nèi)設(shè)計(jì)研究提供設(shè)計(jì)創(chuàng)新方面的服務(wù)。

2仿生設(shè)計(jì)在室內(nèi)節(jié)能創(chuàng)新中的價(jià)值體現(xiàn)

2.1結(jié)構(gòu)仿生價(jià)值

人們?cè)凇胺律鷦?chuàng)新”中不僅是模仿大自然，而且是在學(xué)習(xí)與借鑒他們自身內(nèi)秉的組織方式與運(yùn)行模式的同時(shí)進(jìn)行創(chuàng)新。有的結(jié)構(gòu)上符合自然的經(jīng)濟(jì)原則，能過達(dá)到精巧合理，低消耗；有的根據(jù)某種數(shù)理法則形成，利用最少的材料構(gòu)成最大合理空間。自然生物中如蜜蜂在長期的演化中具有了制造蜂巢的本能，蜂巢由一個(gè)個(gè)排列整齊的六棱柱形小蜂房組成。研究表明這種六棱柱形單元相連形成加強(qiáng)筋，這種結(jié)構(gòu)既節(jié)省空間又增加強(qiáng)度。現(xiàn)在復(fù)合結(jié)構(gòu)紙板多為這種仿生結(jié)構(gòu)，極大地提高了紙板的強(qiáng)度和耐沖擊性。人們仿其構(gòu)造進(jìn)行創(chuàng)新成各種材料，制成蜂巢式夾層結(jié)構(gòu)板，這種具有強(qiáng)度大、重量輕、不易傳導(dǎo)聲和熱的材料是室內(nèi)各個(gè)空間形態(tài)節(jié)能的首先材料。如果運(yùn)用于多層實(shí)木復(fù)合地板的鋪裝構(gòu)造中，不僅能夠穩(wěn)固底層的構(gòu)架有利于地暖的安裝，而且保持時(shí)間長腳感舒適；還可以運(yùn)用于室內(nèi)空間的儲(chǔ)藏部分，它的容量大、占地少的特點(diǎn)可以彌補(bǔ)現(xiàn)代居室空間小、儲(chǔ)物功能低的特點(diǎn)，室內(nèi)中的書柜、隔斷、儲(chǔ)物間都可以采用這種結(jié)構(gòu)來達(dá)到理想的效果。又如白蟻算是地球上最杰出的建筑師，蟻穴的構(gòu)成原理和“煙囪”類似，由無數(shù)細(xì)小的地下隧道來連接周遭環(huán)境并會(huì)隨著空氣中氣溫的變化來自動(dòng)平衡氣壓，保留適當(dāng)?shù)乃帧Ｓ捎谶@種構(gòu)造啟發(fā)了人們模仿蟻穴興建了一座多層建筑，室內(nèi)空間完全靠自然氣流調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度的創(chuàng)新系統(tǒng)。無需燃料與中央空調(diào)裝置，同時(shí)節(jié)省了每個(gè)樓層間“風(fēng)道”安裝所占用的空間，與同一棟樓相比節(jié)省了一層樓的高度。這種仿生構(gòu)造符合自然規(guī)律與循環(huán)系統(tǒng)的仿生創(chuàng)新大大節(jié)省了電能、材料、空間等資源，是成功運(yùn)用與采納的典范。

2.2功能仿生價(jià)值

功能仿生主要是學(xué)習(xí)自然生物的外觀形態(tài)方式達(dá)到解決功能的需要，比如飛機(jī)機(jī)翼對(duì)于鳥類翅膀的仿生設(shè)計(jì)；模仿螢火蟲100%的溝通轉(zhuǎn)化效率原理，人類制成的冷光源將發(fā)光效率提高了十幾倍，有效的節(jié)約了電能。諸如此類，自然生物的生存之道為我們提供了很優(yōu)秀的設(shè)計(jì)思路。仿生功能的價(jià)值不僅可以運(yùn)用于工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，還可以運(yùn)用于室內(nèi)空間形態(tài)中。比利時(shí)首都布魯塞爾馬蒂尼大廈的設(shè)計(jì)中，是基于模仿變色蜥蜴的皮膚環(huán)境能做出反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，在建筑界面外設(shè)計(jì)了一層遮陽百葉做雙層皮，能夠使通風(fēng)管道置于雙層皮中達(dá)到冬暖夏涼的室內(nèi)環(huán)境，夏季可以減少冷氣負(fù)荷創(chuàng)造一種垂直日光層疊效應(yīng)；冬天雙層皮用作日光采集器，加熱空氣預(yù)熱空調(diào)。如此功能仿生原理運(yùn)用于像寫字樓、大夏、商場(chǎng)，能夠節(jié)約室內(nèi)能源資源的浪費(fèi)和過度使用，還可減少室外二氧化碳的排放，運(yùn)用于室內(nèi)節(jié)能設(shè)計(jì)中有得于可持續(xù)性與節(jié)能低碳設(shè)計(jì)理念的推廣。

2.3肌理仿生價(jià)值

肌理仿生的價(jià)值注重于表面形態(tài)的材料，即對(duì)于自然界生物的表皮肌理的模仿與升華。例如材料科學(xué)界對(duì)于材料微結(jié)構(gòu)特性的關(guān)注，特別是對(duì)于生物表皮褶皺肌理的研究很能說明這種仿生設(shè)計(jì)的用途和價(jià)值。材料也是室內(nèi)空間及其重要的組成部分，在室內(nèi)空間形態(tài)中影響著所有界面的效果與功能。比如由于荷葉的表面具有納米尺度的褶皺，無論是水、泥土、混合物還是其他物質(zhì)都不會(huì)附著荷葉的表面上，這種微觀層面的褶皺肌理反而使其具有排斥任何外物附著的屬性，因此具備清潔的功能。利用仿荷葉表面肌理的物理特性，服務(wù)于室內(nèi)空間中軟包裝飾這一部分，比如制成服裝面料、沙發(fā)布藝、防水地毯、防污桌布以及其他飾面板材，都可以具有防水、耐臟、甚至不需要洗滌的特性。這種節(jié)省物力人力的設(shè)計(jì)構(gòu)想，有利于改善室內(nèi)空間環(huán)境，提高資源原材料的高效利用，符合現(xiàn)代居住空間簡(jiǎn)潔環(huán)保節(jié)能的要求。

2.4意象仿生價(jià)值

意象仿生的價(jià)值主要是利用生物外觀形態(tài)在人類集體記憶中的觀念，制造一種趣味的效果。簡(jiǎn)而言之，意象仿生不是力圖完全和精確地模仿生物的外觀形態(tài)，往往只是抓住訪生物外觀被人類記憶抽象化的符號(hào)做文章，以提示和激發(fā)人們對(duì)于該生物的相關(guān)記憶?！傍B巢”的設(shè)計(jì)把結(jié)構(gòu)與材料結(jié)合，是節(jié)能低碳設(shè)計(jì)的典范。設(shè)計(jì)思路以上萬條鋼板代替樹枝，編織成了一個(gè)可容10萬人的體育館氣塾膜，屋頂采用防水的材質(zhì)，陽光可以穿過透明的屋頂滿足室內(nèi)草坪的生長需要；“鳥巢”的下層膜釆用的吸聲膜材料、鋼結(jié)構(gòu)上設(shè)置的吸聲材料，以及場(chǎng)內(nèi)電聲擴(kuò)音系統(tǒng)，保證任何位置的觀眾都能清晰地收聽到廣播。這種意象仿生理念保證了整個(gè)體育館內(nèi)功能的合理布置，使功能與美觀與節(jié)能環(huán)保很好的結(jié)合起來。

3結(jié)語

以上從四個(gè)方面歸納了仿生在室內(nèi)節(jié)能設(shè)計(jì)中的作用、意義和價(jià)值，現(xiàn)時(shí)代仿生越來越成為室內(nèi)節(jié)能設(shè)計(jì)的靈感源泉，對(duì)仿生形態(tài)的節(jié)能創(chuàng)新研究能為空間內(nèi)的物質(zhì)消費(fèi)找到最佳的可持續(xù)平衡點(diǎn)，并通過節(jié)能化的仿生形態(tài)制約人們室內(nèi)空間中物質(zhì)的視覺感知、功能使用、循環(huán)利用等方面的生活環(huán)節(jié)。這種切實(shí)可行的空間形態(tài)設(shè)計(jì)操作模式，將引導(dǎo)人們走上真正意義上的節(jié)能、生態(tài)化的可持續(xù)生活。

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作者簡(jiǎn)介：王亞平，女，河南信陽人，湖南師范大學(xué)美術(shù)學(xué)院研究生，主要研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。