基金項目：本文系湖南省研究生科研創(chuàng)新項目“仿生形態(tài)設計在室內(nèi)節(jié)能創(chuàng)新中的應用研究”的階段性成果，項目編號：CX2013B198

摘要：本文通過仿生節(jié)能設計的經(jīng)典案例從結(jié)構(gòu)、功能、肌理、意象四個方面分析了室內(nèi)節(jié)能設計中仿生設計的手段、方法和規(guī)律，闡釋了仿生設計在室內(nèi)節(jié)能創(chuàng)新中的價值，指出這些仿生設計不僅是室內(nèi)節(jié)能設計的手法，而且它們體現(xiàn)出人類學習大自然的智慧，這種學習有利于引導人們樹立節(jié)能、生態(tài)化的可持續(xù)生活，對于室內(nèi)設計具有多重價值。

關鍵詞：仿生設計；室內(nèi)節(jié)能；價值

仿生設計作為一門新興的學科，它已揭示出生物的許多奧秘，己成為當代引人注意的尖端科學之一。仿生設計研究不僅要把自然生物的形、色、音、功能、結(jié)構(gòu)等與新形式有機結(jié)合，而且還應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)新設計正推動著人類的生產(chǎn)生活走向可持續(xù)發(fā)展的道路，仿生成為當代設計文化的新趨向。由于人們大部分時間是在室內(nèi)空間場所度過，如何把仿生形態(tài)設計原理運用于室內(nèi)空間形態(tài)中成為“節(jié)能化”的關鍵環(huán)節(jié)。

1仿生節(jié)能設計的意義

當前，由于認識到高消耗、高污染、高浪費不可持續(xù)發(fā)展模式的弊端，國外發(fā)達國家都已投入了巨大的資金與技術(shù)來推動綠色節(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。雖然對于仿生設計的認識已有一定基礎，但是從仿生形態(tài)設計操作層面來考察室內(nèi)空間節(jié)能創(chuàng)新的應用研究還比較缺乏。鑒于國內(nèi)外室內(nèi)空間節(jié)能化的研究還不系統(tǒng)，更沒有運用仿生形態(tài)原理進行節(jié)能創(chuàng)新的研究與探索，所以對自然界中已有的實體物質(zhì)進行探究，摸索出其中節(jié)能化的規(guī)律性特征，并進行整合運用于當代室內(nèi)設計中，將成為解決人類生活節(jié)能化的重要環(huán)節(jié)，為室內(nèi)設計研究提供設計創(chuàng)新方面的服務。

2仿生設計在室內(nèi)節(jié)能創(chuàng)新中的價值體現(xiàn)

2.1結(jié)構(gòu)仿生價值

人們在“仿生創(chuàng)新”中不僅是模仿大自然，而且是在學習與借鑒他們自身內(nèi)秉的組織方式與運行模式的同時進行創(chuàng)新。有的結(jié)構(gòu)上符合自然的經(jīng)濟原則，能過達到精巧合理，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，蜂巢由一個個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筋，這種結(jié)構(gòu)既節(jié)省空間又增加強度?，F(xiàn)在復合結(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度和耐沖擊性。人們仿其構(gòu)造進行創(chuàng)新成各種材料，制成蜂巢式夾層結(jié)構(gòu)板，這種具有強度大、重量輕、不易傳導聲和熱的材料是室內(nèi)各個空間形態(tài)節(jié)能的首先材料。如果運用于多層實木復合地板的鋪裝構(gòu)造中，不僅能夠穩(wěn)固底層的構(gòu)架有利于地暖的安裝，而且保持時間長腳感舒適；還可以運用于室內(nèi)空間的儲藏部分，它的容量大、占地少的特點可以彌補現(xiàn)代居室空間小、儲物功能低的特點，室內(nèi)中的書柜、隔斷、儲物間都可以采用這種結(jié)構(gòu)來達到理想的效果。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)細小的地下隧道來連接周遭環(huán)境并會隨著空氣中氣溫的變化來自動平衡氣壓，保留適當?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，同時節(jié)省了每個樓層間“風道”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，是成功運用與采納的典范。

2.2功能仿生價值

功能仿生主要是學習自然生物的外觀形態(tài)方式達到解決功能的需要，比如飛機機翼對于鳥類翅膀的仿生設計；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)秀的設計思路。仿生功能的價值不僅可以運用于工業(yè)設計、產(chǎn)品設計方面，還可以運用于室內(nèi)空間形態(tài)中。比利時首都布魯塞爾馬蒂尼大廈的設計中，是基于模仿變色蜥蜴的皮膚環(huán)境能做出反應的優(yōu)點，在建筑界面外設計了一層遮陽百葉做雙層皮，能夠使通風管道置于雙層皮中達到冬暖夏涼的室內(nèi)環(huán)境，夏季可以減少冷氣負荷創(chuàng)造一種垂直日光層疊效應；冬天雙層皮用作日光采集器，加熱空氣預熱空調(diào)。如此功能仿生原理運用于像寫字樓、大夏、商場，能夠節(jié)約室內(nèi)能源資源的浪費和過度使用，還可減少室外二氧化碳的排放，運用于室內(nèi)節(jié)能設計中有得于可持續(xù)性與節(jié)能低碳設計理念的推廣。

2.3肌理仿生價值

肌理仿生的價值注重于表面形態(tài)的材料，即對于自然界生物的表皮肌理的模仿與升華。例如材料科學界對于材料微結(jié)構(gòu)特性的關注，特別是對于生物表皮褶皺肌理的研究很能說明這種仿生設計的用途和價值。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)省物力人力的設計構(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)代居住空間簡潔環(huán)保節(jié)能的要求。

2.4意象仿生價值

意象仿生的價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做文章，以提示和激發(fā)人們對于該生物的相關記憶?！傍B巢”的設計把結(jié)構(gòu)與材料結(jié)合，是節(jié)能低碳設計的典范。設計思路以上萬條鋼板代替樹枝，編織成了一個可容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)上設置的吸聲材料，以及場內(nèi)電聲擴音系統(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

以上從四個方面歸納了仿生在室內(nèi)節(jié)能設計中的作用、意義和價值，現(xiàn)時代仿生越來越成為室內(nèi)節(jié)能設計的靈感源泉，對仿生形態(tài)的節(jié)能創(chuàng)新研究能為空間內(nèi)的物質(zhì)消費找到最佳的可持續(xù)平衡點，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)。這種切實可行的空間形態(tài)設計操作模式，將引導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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作者簡介：王亞平，女，河南信陽人，湖南師范大學美術(shù)學院研究生，主要研究方向：環(huán)境藝術(shù)設計。