仿生设计在室内节能创新中的价值所在

基金项目：本文系湖南省研究生科研创新项目“仿生形态设计在室内节能创新中的应用研究”的阶段性成果，项目编号：CX2013B198

摘要：本文通过仿生节能设计的经典案例从结构、功能、肌理、意象四个方面分析了室内节能设计中仿生设计的手段、方法和规律，阐释了仿生设计在室内节能创新中的价值，指出这些仿生设计不仅是室内节能设计的手法，而且它们体现出人类学习大自然的智慧，这种学习有利于引导人们树立节能、生态化的可持续生活，对于室内设计具有多重价值。

关键词：仿生设计；室内节能；价值

仿生设计作为一门新兴的学科，它已揭示出生物的许多奥秘，己成为当代引人注意的尖端科学之一。仿生设计研究不仅要把自然生物的形、色、音、功能、结构等与新形式有机结合，而且还应是超越模仿而升华为创造的过程。在能源资源日益紧张的今天，节能创新设计正推动着人类的生产生活走向可持续发展的道路，仿生成为当代设计文化的新趋向。由于人们大部分时间是在室内空间场所度过，如何把仿生形态设计原理运用于室内空间形态中成为“节能化”的关键环节。

1仿生节能设计的意义

当前，由于认识到高消耗、高污染、高浪费不可持续发展模式的弊端，国外发达国家都已投入了巨大的资金与技术来推动绿色节能环保产业的发展。虽取得一定成就，但离“节能化”解决空间环境的目的还有较大差距，国外还在寻找更多方式来“节能创新”。虽然国内外都已意识到“节能创新”的重要意义。但理解的内涵概念往往比较模糊，在如何执行方面也还在探索阶段。虽然对于仿生设计的认识已有一定基础，但是从仿生形态设计操作层面来考察室内空间节能创新的应用研究还比较缺乏。鉴于国内外室内空间节能化的研究还不系统，更没有运用仿生形态原理进行节能创新的研究与探索，所以对自然界中已有的实体物质进行探究，摸索出其中节能化的规律性特征，并进行整合运用于当代室内设计中，将成为解决人类生活节能化的重要环节，为室内设计研究提供设计创新方面的服务。

2仿生设计在室内节能创新中的价值体现

2.1结构仿生价值

人们在“仿生创新”中不仅是模仿大自然，而且是在学习与借鉴他们自身内秉的组织方式与运行模式的同时进行创新。有的结构上符合自然的经济原则，能过达到精巧合理，低消耗；有的根据某种数理法则形成，利用最少的材料构成最大合理空间。自然生物中如蜜蜂在长期的演化中具有了制造蜂巢的本能，蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成。研究表明这种六棱柱形单元相连形成加强筋，这种结构既节省空间又增加强度。现在复合结构纸板多为这种仿生结构，极大地提高了纸板的强度和耐冲击性。人们仿其构造进行创新成各种材料，制成蜂巢式夹层结构板，这种具有强度大、重量轻、不易传导声和热的材料是室内各个空间形态节能的首先材料。如果运用于多层实木复合地板的铺装构造中，不仅能够稳固底层的构架有利于地暖的安装，而且保持时间长脚感舒适；还可以运用于室内空间的储藏部分，它的容量大、占地少的特点可以弥补现代居室空间小、储物功能低的特点，室内中的书柜、隔断、储物间都可以采用这种结构来达到理想的效果。又如白蚁算是地球上最杰出的建筑师，蚁穴的构成原理和“烟囱”类似，由无数细小的地下隧道来连接周遭环境并会随着空气中气温的变化来自动平衡气压，保留适当的水分。由于这种构造启发了人们模仿蚁穴兴建了一座多层建筑，室内空间完全靠自然气流调节室内的温度的创新系统。无需燃料与中央空调装置，同时节省了每个楼层间“风道”安装所占用的空间，与同一栋楼相比节省了一层楼的高度。这种仿生构造符合自然规律与循环系统的仿生创新大大节省了电能、材料、空间等资源，是成功运用与采纳的典范。

2.2功能仿生价值

功能仿生主要是学习自然生物的外观形态方式达到解决功能的需要，比如飞机机翼对于鸟类翅膀的仿生设计；模仿萤火虫100%的沟通转化效率原理，人类制成的冷光源将发光效率提高了十几倍，有效的节约了电能。诸如此类，自然生物的生存之道为我们提供了很优秀的设计思路。仿生功能的价值不仅可以运用于工业设计、产品设计方面，还可以运用于室内空间形态中。比利时首都布鲁塞尔马蒂尼大厦的设计中，是基于模仿变色蜥蜴的皮肤环境能做出反应的优点，在建筑界面外设计了一层遮阳百叶做双层皮，能够使通风管道置于双层皮中达到冬暖夏凉的室内环境，夏季可以减少冷气负荷创造一种垂直日光层叠效应；冬天双层皮用作日光采集器，加热空气预热空调。如此功能仿生原理运用于像写字楼、大夏、商场，能够节约室内能源资源的浪费和过度使用，还可减少室外二氧化碳的排放，运用于室内节能设计中有得于可持续性与节能低碳设计理念的推广。

2.3肌理仿生价值

肌理仿生的价值注重于表面形态的材料，即对于自然界生物的表皮肌理的模仿与升华。例如材料科学界对于材料微结构特性的关注，特别是对于生物表皮褶皱肌理的研究很能说明这种仿生设计的用途和价值。材料也是室内空间及其重要的组成部分，在室内空间形态中影响着所有界面的效果与功能。比如由于荷叶的表面具有纳米尺度的褶皱，无论是水、泥土、混合物还是其他物质都不会附着荷叶的表面上，这种微观层面的褶皱肌理反而使其具有排斥任何外物附着的属性，因此具备清洁的功能。利用仿荷叶表面肌理的物理特性，服务于室内空间中软包装饰这一部分，比如制成服装面料、沙发布艺、防水地毯、防污桌布以及其他饰面板材，都可以具有防水、耐脏、甚至不需要洗涤的特性。这种节省物力人力的设计构想，有利于改善室内空间环境，提高资源原材料的高效利用，符合现代居住空间简洁环保节能的要求。

2.4意象仿生价值

意象仿生的价值主要是利用生物外观形态在人类集体记忆中的觀念，制造一种趣味的效果。简而言之，意象仿生不是力图完全和精确地模仿生物的外观形态，往往只是抓住访生物外观被人类记忆抽象化的符号做文章，以提示和激发人们对于该生物的相关记忆。“鸟巢”的设计把结构与材料结合，是节能低碳设计的典范。设计思路以上万条钢板代替树枝，编织成了一个可容10万人的体育馆气塾膜，屋顶采用防水的材质，阳光可以穿过透明的屋顶满足室内草坪的生长需要；“鸟巢”的下层膜釆用的吸声膜材料、钢结构上设置的吸声材料，以及场内电声扩音系统，保证任何位置的观众都能清晰地收听到广播。这种意象仿生理念保证了整个体育馆内功能的合理布置，使功能与美观与节能环保很好的结合起来。

3结语

以上从四个方面归纳了仿生在室内节能设计中的作用、意义和价值，现时代仿生越来越成为室内节能设计的灵感源泉，对仿生形态的节能创新研究能为空间内的物质消费找到最佳的可持续平衡点，并通过节能化的仿生形态制约人们室内空间中物质的视觉感知、功能使用、循环利用等方面的生活环节。这种切实可行的空间形态设计操作模式，将引导人们走上真正意义上的节能、生态化的可持续生活。

参考文献：

[1] 于帆.仿生设计的理念与趋势[J].中国装饰杂志社，2013（04）.

[2] 张俊竹.花样华贵——仿生物设计在商业展示设计中应用[J].2007（04）.

[3] 刘璇.基于低碳经济下的仿生设计[M].2012（03）.

作者简介：王亚平，女，河南信阳人，湖南师范大学美术学院研究生，主要研究方向：环境艺术设计。