会呼吸的大楼

钟元贞 晓峰

像人类一样，白蚁喜欢在气候适宜的环境里工作。例如，澳大利亚西部的罗盘白蚁不论白天还是晚上，冬天或是夏天，始终是将它们巢穴中的温度维持在 30℃—32℃，尽管外界的温度在 3℃—42℃之间变化。

在写字楼里，只有空调系统才能这样精确地控制温度。但是，空调要消耗大量的能源，而且长期使用空调对人健康不利，夏天中众多的空调还会使外界大环境变得更加闷热。

有没有更好的办法代替现有的空调系统呢？科学家们从白蚁那里得到启示。他们参照蚁巢结构设计的新式建筑，不但不用空调，节省了大量能源， 而且更有益于健康，更舒适。

新式建筑的奥秘在哪里呢？首先让我们看看蚁巢的构造。原来，白蚁是通过控制蚁穴的气流来调节巢穴内温度的。蚁穴建在地下，上面用泥土筑起3 米高的塔，塔内有连接地下洞穴与外界的通气道。塔呈楔形，而且总是朝北，塔四周有大面积的平面，用来最大限度地吸收上下午的阳光热量，而塔顶部的表面部的表面积较小，可减轻正午强烈的阳光热量。

当塔变热时，塔内的空气就上升，热空气被排出，抽入新鲜空气；当风吹过塔顶时，气流被吸到蚁巢内，使蚁巢变得凉爽。科学家们把这种现象称为“烟囱效应”。

英国不久前建造的几幢办公大楼就是根据“烟囱效应”设计的。这些大楼高 3—4 层，每幢大楼的角上都有一个 17 米高的圆柱形玻璃塔，塔内装有主楼梯，它可以采集阳光和风，产生“烟囱效应”。

为了更好地控制气流，调节整幢大楼的温度，塔的顶部可以利用液压方法升起或下降。控制塔顶升降的是一个被称为大楼能量管理系统（BEMS）的计算机程序。

BEMS 系统是多面手。当有暴风雨时，它会将屋顶关闭，以防雨水流入； 在夏季夜里，它会启动格栅内的风扇，将清凉的空气扇入办公室。BEMs 系统还监测白天光照强度并调整人工照明，以保持办公室的恒定亮度。

有了 BEMS 系统这样一个“智能管家”，再加上冬天为减少热量损失的隔热措施，以及夏天利用自然通风换气等设计，大楼能最有效地利用能源。它的耗电量仅是一般大楼的 1/4。

为了减小夏季高温的影响，科学家们还想到了别的办法。例如在混凝土楼板中加通气管，白天楼板吸收热量，夜晚再把热量散发出来，这样就能把室内温度高峰从下午 2 点推迟到 6 点，那时，大多数人已离开办公室。