巧用仿生原理淡化海水

英国莱斯特国家航天中心

近年来，建筑师们对能耗和可持续性发展越来越感兴趣。生物学也许能给这一系列问题提供解决之道。

格雷姆肖建筑师事务所的建筑设计师鲍灵先生希望将这种自然设计带到全新的水平。在进行圣塔卡他林那地峡——大加那利岛拉斯帕尔马海岸的一条狭长陆地的重建设计时，该事务所提出在3公里的步行道上设计一个剧院和一个植物园，但不用兴建一条新的排水沟，因为建筑师们将使这些建筑能以更自然的方式调节室温和排水。鲍灵先生称，他们计划推出一个设计方案，能够使整个岛屿实现水源和能源的自给自足，而无需依赖矿物燃料。

这意味着要找到一个把海水变成清洁饮用水而不花费太多能源的办法。他的事务所从雾姥（fog-basking)甲虫和骆驼鼻腔的功能得到灵感，开始设计一种新型的海水淡化厂。在纳米比亚发现的雾姥甲虫用一个非常简单巧妙的办法来实现这样的功能。它们白天躲在地下，当它们晚上出来时，其黑色的背部与周遭的夜间空气相比相对较凉，从大西洋来的湿热海风吹过时，空气中的水分就凝结在甲虫的背部（类似于放在桌子上的冰啤酒瓶表面会凝结出空气中的水分）。甲虫只需倾斜自己的身体，就可以将水滴进自己的嘴巴。骆驼也使用相似的伎俩，防止呼气时失去水分。当骆驼吸气时，鼻腔中贮藏的湿气蒸发，在此过程中鼻腔冷却。当骆驼呼气时，空气中的湿气就凝结在鼻腔上。

受此启发，鲍灵先生和他的同事利用这一原理完成了剧院的结构设计。在面向大海和海风来袭的方向安装了一些高大的、竖立的蒸发“散热板”。泵取海洋表层的温热海水，下渗到这些单元中。当海风吹过这些散热板时，一些海水蒸发留下了盐。然后，清洁、湿润的空气继续流动直到碰到竖立的冷凝水管。这些冷凝水管中的冷水则泵取自海面1000米以下的深海。当湿热的空气碰到这些水管时，水就冷凝滴落下来，从而可以收集起来。

这个系统足够为7万平方米的建筑供水。利用传统的骤沸蒸馏法淡化出1立方米的水需要耗电5到12度，但利用仿生法则只需1.6度。而且，因为水泵的大部分电力可以由风车来供应，海风既给设备提供气流，又可驱动风车，所以设备的总能耗还可以进一步降低。在此过程中，同一系统也可帮助邻近的建筑物降温。