空間作為大氣和身體的媒介
——以菲利普·拉姆的“氣象設計”為例

文／陶思旻 同濟大學設計創意學院 助理教授 博 士

張 琪 同濟大學建筑與城市規劃學院 博士研究生

引言

大氣圈是地球周圍由于引力作用聚集起來的氣體圈層。大氣作為一個物理要素，是我們每天都呼吸著的“生命氣體”，包裹了人類共同生存的整體環境。它沒有形態，卻是地球生態圈的關鍵線索，是物質之間的媒介，支撐了我們的日常行為。大氣圈是人類地理環境的重要組成部分，人類就生活在大氣圈底部的“下墊面”上[1]。我們通常所說的“天氣”一詞，指的就是地球上某一特定地點當下的大氣狀況，它流轉在有形和無形、身體和氣候、建筑和自然之間，承載了溫度、濕度、氣流、污染物、光線、輻射等等要素。人類經過長期不斷地對大氣進行觀測、分析、驗證和總結，產生了專門研究大氣演變規律、并可直接或間接用于生產實踐的科學，也就是氣象學。氣象學涉及的問題很廣，隨著科學技術的發展，它的研究范疇也從單純研究大氣的組成、范圍、溫濕度、壓強等延伸到地理、醫學等領域，后隨著氣候設計學的發展，又逐漸擴展到環境和建筑設計的領域。

建筑是人類與大自然不斷抗爭的產物。作為史前人類生存和發展的遮蔽物，建筑在遠古時期起到防風御雨、使人遠離寒暑的重要作用。傳統鄉土建筑中往往會在其空間上顯示出和氣候環境的緊密聯系，比如封閉或是開敞、厚重或是輕盈、緊湊或是松散[2]。拉普卜特（Amos Rapoport）在其著作《宅形與文化》中著重提出，前工業化時期人們“為了讓自己過得舒服，他們就要在材料和技術匱乏的條件下蓋出適應氣候的房子，從而對抗自然和爭取資源……這些解決氣候問題的措施必定對建筑形式具有重要影響”[3]。這種觀點將氣象狀況列為了影響建筑空間的源語言之一。隨著城市建設規模的擴大，人類不斷地向大氣輸送碳物質和溫室氣體，傳統建筑行業帶來的資源消耗改變著大氣環境，加劇了人類生存的挑戰。但現代主義出現以來，封閉隔離的形式壁壘，以及生態焦慮涌入設計領域以后帶來的技術堆砌傾向，又嚴重地阻礙了自然和人體間的交流。需要考慮的是，在這個可持續發展的大議題下，如何在大氣和身體之間謀求一種新的和諧關系？

因此，設計師必須重新關注并全面思考新時代下的建筑環境，擺脫片面地以主動技術手段來解決問題的思路。若以氣象為著眼點來探討設計，或許能夠促使我們從新的視角重新看待空間。我們可以消解掉過去物質化的、人造的建筑內部空間，同時用空氣的變化、能量的流轉來重新定義一個建筑的空間，將自然現象中的尺度和內涵引入建筑。在這個空間中，建筑師設計的不再是材料、功能和形態，而是溫度、濕度和光照。這些要素的疊加賦予了空間以豐富的體驗和多樣的色彩，有望導向一種嶄新的范式。

1 形式追隨大氣

在這個語境下，大氣成為了一種建筑語言，是人體和空間之間的媒介。建筑設計和環境設計的范疇擴展到了生理學的感知領域，這種感知包括觸覺、嗅覺、聽覺和人體舒適，它們具備改變建筑要素、結構和審美標準的能力。這種“氣象思考”不是一種強行附加的技術限制條件，并不會成為對形式的制約，而更有可能成為諸多替代能源和創新舉措發展動力。建筑空間的物質形態變得可以忽略，它提供的是一種開放自由的景觀，一個發生大氣現象的容器，即所謂“形式追隨大氣”?？臻g內的空氣隨著時間而變化，氣流的運動和溫濕度構成了室內空間的梯度，展現著未來人體活動的使用軌跡。

近年來，伴隨著不可見的能量議題在建筑學界的迅速升溫，同樣不可見的空氣研究也在多學科交叉的設計趨向中逐漸興起。眾多學者和建筑師致力于此，于是一種全新的“氣象設計”思潮得以發展。哈佛大學設計研究生院教授西爾維亞·貝內迪托（Silvia Benedito）在她的新書《大氣解剖：設計、天氣和感知》（Atmosphere Anatomies: On Design, Weather, and Sensation）通過對十個城市設計和景觀建筑項目的調研和設計師采訪，以“大氣作為身臨其境的旅程（Immersive Journey）”“大氣作為熱閾值（Thermal Threshold）”“大氣作為規劃（Program）”“大氣作為共同問題（Shared Situation）”“大氣作為熱差異（Thermal Contrast）”為類型，分析了它們氣候目標和空間組織成果?！盵4]王哲睿在展覽《氣候作為媒介》中呈現了一座“可呼吸的建筑”，他設計了一件可穿戴設備，激活后可以對空氣進行過濾，如同延展的呼吸表面；這種呼吸表皮也具有拓展到建筑立面交互的應用可能，或者城市設計尺度的過濾穹頂，以保護人們免受長時間空氣污染的影響。

對于瑞士建筑師菲利浦·拉姆（Philippe Rahm）而言，建筑設計意味著對氣象元素和人體的生理感知的精準把控，設計空間是為了提供人生活的場所，人們可以在其中無拘無束地感受新鮮空氣的流動、感受氣溫的升降、感受水分的凝聚和蒸發。這些自然發生的氣象變化不僅在室外，也可以在室內感受到；人體能夠以自如的舒適狀態在室內進行新陳代謝，不受機械設備的干擾。此時，空氣以一個運動著的系統構建出人與空間的特殊環境，建筑則以調控空氣的方式從外部空間中劃定出一種具體環境?！皻庀蠼ㄖ睂⒔ㄖ目臻g思考與氣象思考聯系在一起，不同于現代主義以來封閉隔離的環境觀，而是以友好開放的形態積極應對外部環境，使得設計的本體價值和工具價值得以融合。

2 菲利普·拉姆的“氣象設計”類型學

拉姆的“氣象建筑”提出了“構建氣候”（Constructed Atmosphere) 這一理念，打破了傳統采暖制冷中建筑與空氣的二元對立關系，用抽象的氣象語匯作為設計切入點，通過建筑與氣象環境間的能量轉化，建立空間的人體感知關系。他將“氣象設計”的理念引入當代革新技術，有意識地將周圍的大氣環境以傳導、輻射、對流、蒸發、壓力等物理方式參與到空間之中；設計思路是基于當地氣象條件，先設計出一個適宜身體活動的大氣環境，再把空間置入該環境之中，最后才根據具體需求賦予其不同的使用功能。為了將這種抽象化的概念賦予現實操作的可能性，拉姆在他的多個實驗裝置、展覽項目、競賽方案中進行了嘗試，并將已驗證成熟的策略應用于部分實踐項目中。

2.1 傳導Conduction

拉姆在瑞士拉紐維爾的一所小學項目競賽方案中，提出了一種多層級的界面設計的節能方案，將技術的需求轉化為空間特征，達到了優化熱傳導性能的目標。他的概念是將建筑的界面圍護結構視為人體為御寒而疊加的幾件衣服，視活動的特征而決定穿衣的件數，例如人可以在跑步的時候只穿一件T 恤，走路時可以穿一件輕便的毛衣，靜坐時穿更厚重的大衣。那么相應的，由于學生大多數處于靜坐狀態，該學校的教室空間需要達到室溫20℃；走廊空間的溫度可以僅保持在15℃以上，因為學生只會路過該空間而不會作長時間停留。因此圍護界面的厚度可以設計為一個三層的“熱量洋蔥”（圖1），每層厚度為16cm[5]，根據房間使用的功能和容納的活動而確定隔熱層的厚度，將界面的傳熱系數U 值從第一層的0.3W/m2逐漸降低到第三層的0.1W/m2。第一層是建筑空間的最外圈，包括衛生間和管理室；第二層稍微靠里一些，包括交通走廊和大廳；第三層為最內層，由40cm 厚度的界面隔熱層保護，主要為教室空間，為小學生提供最舒適的學習環境。人在室內溫度的梯度空間中游走遷移，建筑達到了節能和人體舒適的雙重目標。

圖1 瑞士紐維維爾小學教學樓的“熱量洋蔥”（圖片來源：參考文獻[5]）

2.2 輻射Radiation

建于奧地利格拉茨的分時咖啡館（Split Time Café）以三種類型的“平行空間”模擬了一天中太陽輻射進程下的室內環境，一種是自然發生的，另兩種是通過調控室內光譜而產生的人工環境，對應于三個時間段內活動的可能性（圖2）。第一個時間段（Day and Night Cycle）的活動空間包裹于一個透明玻璃表皮之中，代表了自然太陽進程中的使用時間段，內部放有常用的咖啡館桌子與椅子；第二個時間段（Night）被黃色玻璃包裹，它過濾了導致人體內褪黑素下降的波長光，內部的家具更接近于休息室，放有床和沙發，提供了類似沙龍的空間；第三個時間段（Day）的活動空間由藍色玻璃覆蓋，該波長光阻止了體內褪黑素的分泌而創造了“永晝”，它更像是一個不休眠的酒吧，放有高桌吧臺，供人們短暫停留。這座建筑不僅是空間的設計，更是時間的設計?？臻g不再是固定的物質環境，而是供人能夠進行個性選擇的“自然場所”，建筑成為了人們穿越時空的“時間機器”。

圖2 奧地利格拉茨分時咖啡館的三個“平行空間”（圖片來源：參考文獻[6]）

2.3 對流Convection

在波蘭弗羅茨瓦夫當代藝術博物館的設計競賽中，拉姆通過在空間中引入兩個類似于散熱器的熱極，創造了一個“對流博物館”，其中較冷的一極為16 ℃，較熱的一極為22℃。這兩個溫度的極值限定了博物館內預計所需的功能，根據空氣的冷熱對流確定了功能空間的位置：低溫的16 ℃對應于儲藏室或檔案館；高溫的22 ℃對應于辦公區的最高溫度；中間溫度區間的會議室、禮堂和餐廳控制在20 ℃左右，展廳溫度在18℃～20℃間，走廊、樓梯間和大廳溫度保持在17℃～18℃間。其中較冷的熱極放置的位置比較熱的熱極高，形成了豎向的熱力學不平衡，引導了整個博物館平面和剖面上的氣流循環運動，創造出溫度不同的區域，形成了熱景觀（圖3）。此外博物館中氣流的平均速度低于0.15m/s，避免使人產生不適感，人們可以在其中自由移動、遷移以尋找特定溫度，提供了獨特的感官轉換體驗。

圖3 波蘭弗羅茨瓦夫當代藝術博物館的豎向熱景觀（圖片來源：參考文獻[7]）

2.4 蒸發Evaporation

建于德國漢堡的莫里爾公寓（Mollier Houses）探索了建筑室內濕度、人體活動和使用功能之間的聯系。拉姆團隊的研究表明，人在不同的空間進行活動時會不斷地產生水蒸氣：在臥室睡覺每小時產生40g 水蒸氣，在客廳活動時每小時產生150g 水蒸氣，在廚房做飯每小時能夠產生1500g 水蒸氣，在浴室洗澡時甚至每20 分鐘能產生800g 水蒸氣[5]。這個公寓的平面方案則是根據相對濕度0% ～100% 的變化，劃分了不同等級的居住空間：最潮濕的90% ～100% 可用作泳池區域；60%～90%的濕度可用作廚房和浴室；30% ～60% 濕度的空間作為臥室和書房；最干燥的0%～30%則作為晾曬衣物的空間。以“蒸汽地圖”進行的平面排布顛覆了傳統的住宅功能平面（圖4），結合人在活動時實際需要的濕度環境來確定最合理的空間。

圖4 德國漢堡莫里爾公寓平面的蒸汽梯度（圖片來源：參考文獻[8]）

2.5 壓力Pressure

2008 年建于法國里昂的蘭博碼頭呈現了一種“空氣景觀”。建筑平面基于對室內氣流調控的規律而確定，氣流的路徑成為平面生成的邏輯，目標是優化每小時的換氣率?？諝庠傺h對人體新陳代謝至關重要，空氣更新的速率取決于其使用率、使用人數、使用時間和該空間的活動水平：其中門廳空間的換氣率為每小時4 次，商店空間為10 次，洗手間為15 次，更衣室為20 次，運動區為25 次，淋浴間為30 次。從平面中可以看出，最終空氣循環后匯集于淋浴間，并通過一個雙重換熱系統提取空氣中的熱量，并用于加熱流入室內的新鮮空氣（圖5）。

圖5 法國里昂蘭博碼頭平面中的氣流路徑（圖片來源：參考文獻[5]）

圖6 “去屬地化的土地”概念裝置（圖片來源：參考文獻[9]）

2.6 消化Digestion

“消化Digestion”是拉姆作品中最為實驗性和抽象性的系列。他在2009 年于巴黎蓬皮杜中心展出的概念裝置“去疆域化的土地（Deterritorialized Soils）”，展現了在現代環境調控技術的約束下，重新引入巴黎當地典型氣候后的室內熱環境景觀。該裝置的核心是一個裝有巴黎周邊森林石灰石土壤的“散熱器”，它通過控制環境濕度來更新內部空間的空氣，并在室內產生當地主導的西向風。裝置上方有一盞能夠模擬當地春季自然光照的燈，并通過轉動開關來選擇一天中的各個時間段。裝置還包括位于不同高度上的三把座椅，意圖呈現人體在同一空間的豎向室溫梯度中能夠實現的不同活動方式。

結語

菲利浦·拉姆所提出的“氣象設計”，其要點在于對氣象要素的靈活利用和對身體感知的準確把控，這種思維為當下的室內、環境、建筑和景觀設計打開了新的維度。盡管許多嘗試還停留在實驗階段，但這些前沿的探索將空間作為大氣和身體之間的媒介，能夠推動氣象學與建筑學的跨學科設計方法發展，并有潛力成為一種有效的設計模式，拓展到更廣的領域，為當前可持續發展議題下的城市建設提供更多靈感。

從科學層面來看，如今綜合學科與交叉學科蓬勃發展，專業之間的橫向與縱向交融日益深入，人類知識疆域愈加擴大，學科邊界愈加模糊。在這個背景下，建筑不只是作為庇護所的存在，更是集合了氣象環境、人文環境、社會環境、技術環境以及信息環境的綜合體。因此，建筑學科的研究方法與目標也在不斷變化?！翱諝狻弊鳛闅庀蟓h境中的核心要素，具有改變空間組織的能力；反過來說，空間也參與到環境調控的過程中，協助使用主體完成對氣象環境的適應和協同。建筑師們借由對空氣的探討，把注意力從可見的物質空間營造轉向不可見的室內新氣候營造。在這個過程中，新的范式得以產生，建筑空間不再是量化環境性能的容器。與傳統設計方法相比，“氣象設計”更多地探討了如何利用無形的氣象語匯進行建筑與環境之間的互相調節，進而從創造建筑環境本身實現和諧人居的目標[8]。