建築形式與能量的內在關聯:環境調控五點

2021-01-07 建築界

一、現代主義,走向環境調控的隔絕範式

勒·柯布西耶(Le Corbusier)的「新建築五點」(cinq points de l』architecture moderne)是現代主義新精神在形式呈現上的高度概括,卻不免成為另一種教條,而其背後的材料與技術、環境調控模式與能量邏輯的因果關聯,或許比形式本身更具研究的價值。與眾所周知的「新建築五點」相比,柯布西耶關於環境調控的思想與實踐很少真正進入建築理論研究的視野,邊緣化與碎片化的文本亟待結構性的系統梳理。事實上,柯布西耶曾經在建築思想形成與實踐創作的不同時期提出過環境調控的五項技術要素:「中性牆體」(mur neutralisant)、「精確呼吸」(respiration exacte)、「遮陽系統」(brise-soleil)、「天然採光」(éclairage solaire)與「自然通風」(aération naturelle)。這五項技術要素在他整個職業生涯中形成了一條持續的環境調控線索。即便這條線索常常隱沒在對柯布西耶建成作品的討論中而被忽視至今,但卻見證了柯布西耶建築思想與實踐的轉變,更構成了現代主義建築起源與發展過程中形式演變的內在邏輯之一。

現代主義的萌芽生發於 18 世紀工業革命後科學與技術的土壤中。吉迪恩(Giedion)、賴克沃特(Rykwert)和柯林斯(Collins)等建築史學家在定位現代主義起源時無法迴避地需要論及機器與技術。這些主題一直是班納姆(Reyner Banham)在《第一機械時代的理論與設計》(Theory and Design in the First Machine Age)、柯 林 斯在《現代建築設計思想的演變》(Changing Ideals in Modern Architecture)中的主要研究內容。機器是人工製造的裝置,如同火的發明一樣,作為人類技藝與技術的對象,機器從歷史的源頭起就成為人類調控環境的手段和工具。工業時代為建築行業帶來了廉價的能源以及機械通風、空氣調節和電氣照明等技術手段,使建築師擺脫了氣候的限制和被動式環境調控方法的局限。在整個19世紀到20世紀的建築工程領域,新的材料、技術與設備層出不窮,建築形式允許擁有更大的跨度、複雜的功能以及全新的環境應對方式。

新材料、新技術、新設備在建築中的不斷應用,標誌著建築環境調控模式的全新建立,動搖了舊有形式的物質和技術基礎,促成了新形式的產生和發展。勒 · 柯布西耶的「多米諾」模型不僅以全新的結構體系解除了建築圍護與平面布局的束縛,更為工業化機械設備的介入提供開闊的舞臺。他在《走向新建築中》(Vers Une Architecture)中毫不吝惜對機器的讚美,這些現代化的機器體現了作為主體的「需求」、作為客體的「形式」與作為媒介的「技術」,以及三者之間清晰直接的邏輯關係。在「形式追隨功能」(form follows function)的功能主義內核下,柯布西耶把建築看作是「居住的機器」(a machine for living in)。1928年建成的薩伏伊別墅(Villa Savoye)集結了當時最新的工業成果,熱水和冷水,煤氣,電力……機械照明、動力系統和集中供暖。這種消耗二次能源的主動式機械設備在現代主義建築的環境調控中佔據了絕對的位置,由此帶來的室內熱穩態環境剝奪了建築形式回應氣候環境的需要和能力。如果說傳統建築通過創造物質空間結構來調節自然能量的流動,是一種「形式追隨氣候」的被動式環境調控方式,那麼在機械介入之後,現代建築轉而與氣候相隔絕,通過製造能量轉化與輸出的機器來創建受控的環境。迪恩 · 霍克(Dean Hawrks)在《環境傳統》(The Environmental Tradition)中歸納了這兩種不同能量邏輯的環境調控模型,前者為「選擇型」(selective),後者為「隔絕型」(exclusive)。柯布西耶所提出的「新建築五點」與「多米諾」(Domino)模型正是建立在「隔絕型」環境調控模式之上,適用於全球氣候的普遍建築範式。如同人工照明暖通空調等機械設備作為一種工業產品可以應對不同地域氣候,建築也可以成為全球化的標準產品,秉持著開創現代主義新建築之精神,勒·柯布西耶呼籲「一座適用於所有國家的房子」(only one house for all countries)。

薩伏伊別墅無疑是柯布西耶「新建築五點」與「多米諾」模型最全面和最具表現力的呈現,處處顯現出「形式追隨設備」的環境調控邏輯。在他的眾多設計稿中可以發現,「底層架空」的平面與汽車的停車軌跡和迴轉半徑有著直接的聯繫;「自由平面」為機械設備提供了自由的布局:弧形牆面沿著新式浴缸、坐便器與管道的邊界布置,居中的散熱片、懸掛的吊燈和嵌入式的機械設備都與建築高度集成;「自由立面」模糊了建築的朝向,同等寬度的「水平長窗」橫亙在漂浮的柱廊之上,四個方向的均質表現使之呈現出對周圍環境的漠然 ;「屋頂花園」意味著建築屋面捨棄了傳統坡屋頂形式,落水管被巧妙地隱藏在結構柱內部,雨水從屋頂花園匯集到架空的底層進行排放。

值得注意的是,在薩伏伊別墅中,柯布西耶推崇讓最新的機械設備進入建築設計中,以期影響並產生新的建築形式,但是並未完全切斷與自然環境的關係。臥室被有意識地放置在建築的南側;起居室的南側布置了屋頂花園,通過開敞通透的玻璃界面照亮與溫暖建築的各個空間;水平長窗將陽光、風和景色送入室內……然而室外氣候並不總是宜人的,巴黎的雨季為薩伏伊別墅帶來了嚴重的雨水滲漏問題,潮溼的空氣侵蝕著四面開啟的建築,這些更致使薩伏伊夫婦的兒子罹患肺炎。在薩伏伊別墅之後,柯布西耶在設計實踐中探索著更徹底的「隔絕型」環境調控。

二、「中性牆體」與「精確呼吸」

在1935年發表的《光輝城市》(La Ville Radieuse)中,柯布西耶正式提出了兩項主動式系統概念——「中性牆體」與「精確呼吸」,作為其環境調控理論的一部分,以宣告現代居住即將展開的新篇章。「中性牆體」和「精確呼吸」基於「隔絕與控制」的環境調控邏輯,涉及建築形式的三個方面:首先,建築圍護結構需要滿足高度的氣密性,避免室內外空氣與能量的流動;其次,在密封的雙重玻璃空腔中增加調節空氣溫度的風管,讓玻璃幕牆充當熱膜,成為在建築表皮消除能量流動的熱中性屏障,以抵消外部不利氣候;最後,一種可以調節空氣溫度與溼度的機械系統,使室內空氣的溫度精確控制在18℃。

新的「技術」指向新的「需求」,解決建築的功能問題,尤其是居住環境的健康、舒適與衛生,是「中性牆體」和「精確呼吸」的技術緣起。19世紀下半葉到20世紀初,歐洲城市是結核病肆虐的溫床,醫生巴斯德(Pasteur)和科赫(Koch)發現房間中的陽光照射和清潔的空氣對結核桿菌具有明顯的抑制。居住的衛生問題逐漸得到重視,同時帶來建築形式的兩個傾向:使用大面積的玻璃創造明亮的室內;同時密封建築的表皮,使其與灰塵、噪音和細菌隔離——這是現代主義「玻璃盒子」的環境調控內因。法國著名物理學家達松瓦爾(Jacques-Arsène d』Arsonval)在20世紀初通過實驗得出關於健康與舒適的最新結論:最適合人類呼吸的空氣溫度是18℃。基於這個數值,柯布西耶大膽設想了一個空氣的烏託邦:「……空氣給肺部帶來了存在的理由,我們需要『精確的呼吸』……讓我們建造空氣的過濾器、乾燥器、加溼器、消毒器……但是夏天太熱了,冬天太冷了,讓我們創造『中性牆體』……熱中性的牆壁包圍著建築物,並使其免受寒冷的外部影響……奧斯陸、莫斯科、柏林、巴黎、阿爾及爾、塞得港、裡約或布宜諾斯艾利斯,解決方案是一樣的;它是獨一無二的,因為它滿足了相同的需求——滋養人體肺部。」1930 年在布魯塞爾舉辦的國際現代建築協會(CIAM) 第三屆大會,強調建築與城市的環境問題。除了建築師外,大會召集了大量的醫生、物理學家與工程師,嘗試使建築設計延展到更為科學的方面。柯布西耶為這次大會準備了一份「國際調查問卷」,期望獲得更多有關空氣、聲音和光線問題的答 案。柯布西耶希望通過物理與生理知識的拓展,更好地理解建築所要面對的新的問題,從而為「中性牆體」與「精確呼吸」提供有力的支撐,並期望由此產生的新的形式。

早在 1916 年,柯布西耶設計的施瓦布別墅(Villa Schwob)中就已經出現了「中性牆體」的雛形,南立面雙層玻璃窗的空腔中放置了加熱管,用以加熱空腔中的空氣,形成隔熱層的同時溫暖室內環境。「精確呼吸」的技術信息則來自於工程師古斯塔夫 · 裡昂(Gustav Lyon),他在1927 年為巴黎普雷耶音樂廳(Salle Pleyel)做了一系列通風計算和試驗,同時形成了早期空氣調的專利系統(a ration ponctuelle)。柯布西耶在1928年莫斯科中央局大樓(Centrosoyus)的設計中與裡昂合作,概念化了裡昂的空氣調節系統成為建築「精確呼吸」的方式,使之與「中性牆體」相互補充形成完整的「隔絕型」環境調控範式,構成了現代主義運動中控制室內氣候的標準程式。莫斯科中央局大樓最終採用雙層玻璃幕牆,但由於成本考慮並未在幕牆空腔或室內使用空調系統。然而運營過程中,雙層幕牆的氣密性與卓越的保溫隔熱性能給予柯布西耶極大的信心,促使他進一步測試並完善這套系統。

1931年4月到1932年末, 柯布西耶與聖戈班公司(Saint-Gobain)合作開展了對「中性牆體」與「精確呼吸」的兩次實驗,用以科學地測試該系統的可行性,同時收集相關的技術數據。聖戈班的工程師布拉茲(J. Le Braz)於 1932 年發表實驗結果的技術報告(La transmission de lachaleura traversle verre:Desidèesnouvellessur le chauffage des habitations),提供了對此次實驗配置與技術參數最全面的描述。一個全尺寸模型被搭建在聖戈班的巴黎玻璃工廠中,包括三個房間—— 一個設備室與兩個模擬室。設備室主要設置測量設備與加熱空氣的機器與管道。模擬室分為「熱室」與「冷室」,熱室被電熱片加熱以維持在18℃,用以模擬具備舒適環境條件的室內空間 ;冷室被大量乾冰冷卻,溫度低於0℃,用於模擬室外空間。兩個模擬室被「中性牆體」分隔,500mm厚的固定框架固定住兩片 7mm 的玻璃,內置的滑軌控制空氣腔層的厚度在20mm至200mm之間變化。空氣加熱設備將最高達 50℃的空氣通過錐形風管導入空氣腔層,流量從每秒0~150L變化。4個溫度計分別放置在熱室與冷室的中心、風管的進風口和出風口,實時監測溫度的波動。這項實驗最終明確了「中性牆體」與「精確呼吸」的效能與不足。首先,雙層玻璃與空氣調節系統的組合確實可以有效地控制室內溫度的恆定,然而由於玻璃過大的導熱性,建築表層的熱量傳遞為機械系統帶來了更多的負荷,需要消耗大量的能量;其次,實驗本身並未考慮太陽輻射的影響,在夏季不能有效控制輻射熱。從1930年的「國際調查問卷」中不難發現,勒·柯布西耶早已發現系統存在的不足,他向物理學家與工程師尋求幫助:「您能指出一種施工方法,使普通玻璃窗可以和磚砌牆一樣保溫隔熱嗎?或者您能否給出一種半透明材料,可以讓陽光透過但是隔絕熱量?」顯然,這些問題都沒有獲得確切的答案,但柯布西耶仍未放棄通過這套環境調控系統促成現代建築形式變革的野心:「實驗室在不久的將來會為我們提供一種新的半透明材料,其保溫性能將比肩最厚的磚牆。從那時起,我們將見證一個新時代的開幕:建築將完全封閉。建築表皮不再需要開啟,灰塵、噪音、蒼蠅和蚊子都不會進入室內。」

1933年12月建成的巴黎救世軍宿舍(Cité de Refuge)是勒 · 柯布西耶實施這兩個系統的最後一次重大嘗試,然而其始終沒有完全按照設計實施,並以失敗告終。這座建築為巴黎 500 名無家可歸者提供住宿。由於預算上的限制,「中性牆體」最終被簡化為單層玻璃幕牆,「精確呼吸」則被降級為簡單的空氣加熱系統,只有密封隔絕的表皮被保留了下來。1000㎡的單層玻璃幕牆完全密閉,覆蓋了建築南側的 5 層立面。當年冬天,這座建築運行良好,室內空氣溫暖,陽光充足。但是到了第二年夏天,「精確呼吸」提供的每小時2~3.5次的換氣次數並不足以平衡建築暴曬在陽光下獲得的熱量,室內溫度達到30~33℃,「熱到讓人窒息」。1934年9 月,巴黎救世軍(Salvation Army)強烈要求柯布西耶為封閉的玻璃幕牆設計50 個可開啟的窗。1935年1月,塞納河州的一家技術公司測試了室內的物理參數,歸因於無法開啟的玻璃窗,溫度和二氧化碳含量均超過普通值。直到1936年1月,柯布西耶才承諾為救世軍宿舍設計幕牆開啟扇。然而未等修改方案實施,第二次世界大戰爆發,德軍的炸彈在1944年8月炸毀了救世軍大樓的立面。1952年,勒 · 柯布西耶為救世軍大樓的立面設計了彩色遮陽水泥擋板,設置可開啟的窗戶,窗牆比也下降到合理的範圍。柯布西耶的助手伊阿尼斯 · 澤納基斯(Iannis Xenakis)繪製了立面陰影的渲染圖,證明遮陽板可以有效阻擋夏季正午的太陽直射。此時的柯布西耶已經在阿爾及利亞、阿根廷和巴西進行了更多的項目實踐,他逐步意識到被動式環境調控在調節太陽輻射上的優越性,這部分內容逐漸形成柯布西耶命名為「遮陽系統」(brise-soleil)的技術概念,成為此後柯布西耶建築形式語彙的重要元素。

三、「遮陽系統」與「天然採光」

救世軍宿舍可以視作柯布西耶環境調控理論與實踐的分水嶺。在此之後,他逐漸意識到建築不是脫離氣候與環境的孤立對象,尤其是太陽輻射對建築環境的雙面作用 :既能給冬季帶來溫暖,又會給夏季增添炎熱。在「中性牆體」與「精確呼吸」中忽略的太陽輻射轉而成為柯布西耶研究的重心。1933—1941年間,柯布西耶為國際現代建築協會制定《雅典憲章》時,在現代建築和規劃議程中編寫了關於建築朝向與日照的原則。柯布西耶戰後眾多的項目實踐都顯現出「調控太陽」的強烈意圖,「遮陽系統」成為這些建築共同的形式母題。1934年,在法國北部的集體住宅中,遮陽板設置在西向和南向的玻璃幕牆上;1936年,裡約熱內盧的衛生教育部大樓立面由可活動的混凝土遮陽百葉覆蓋;1938年阿爾及爾大法院與1939年阿爾及爾商業城中,立面凹陽 臺與涼廊成為遮陽的有效方式;1939 年羅斯科夫海洋生物研究所(Station Biologique de Roscoff)採用了三種遮陽形式——南向的遮陽柵格、凹陽臺與西向的垂直遮陽 ;1946年聖迪耶手工工廠(La Manufacture à Saint-Diè),立面覆蓋了垂直與水平的遮陽板;直至1947年馬賽公寓(Unité d』Habitation,Marseille)立面遮陽的實現,成為柯布西耶環境調控實踐的裡程碑。此時,柯布西耶宣稱,他已經獲得了「太陽革命」的勝利。

柯布西耶所提出的「遮陽系統」是基於對太陽運行規律進行的研究。1942年柯布西耶在《人類的居住》(La Maison des Hommes)中發表了太陽的 24 時熱量曲線從夏季到冬季的變化。1945年7月,柯布西耶做了關於城市規劃與陽光的講座,並在《勒 · 柯布西耶全集》第四卷專門寫了一章論述陽光問題(Problèmes de l』ensoleillement)。1950年法國《觀點》雜誌(Le Point)發表了柯布西耶對馬賽公寓的採光遮陽研究,標題為「遮陽系統的宇宙法則 :夏至時處於陰影,冬至時接受陽光」(Absence de soleil au solstice d』été. Le soleil en pleine profondeur au solstice d』hiver)。遮陽板的位置、陽臺的進深、起居室的通高空間,表皮、構造與空間布局都與太陽高度角的季度變化息息相關,自然秩序和物理法則貫徹於建築形式的生成。1952 年,助手伊阿尼斯開發出一種計算太陽光線角度的圖示工具,可以快速繪製冬至日與夏至日的陰影,文獻記錄了他根據巴黎的緯度繪製的入射光線計算圖,這套工具被廣泛運用於柯布西耶在印度的設計試驗中。

20 世紀 50 年代後,柯布西耶在昌迪加爾的多個項目中清晰地呈現了對「遮陽系統」的持續研究,並顯露出從熱環境延伸至光環境的設計度量,「天然採光」成為同樣重要的環境要點。低緯度地區更高的太陽高度角、更長的日照時間、更快的輻射量變化,水平與豎向的遮陽板已經不足以擋住所有的熱量,而平行於窗戶的遮陽板則會使室內昏暗。問題已經不僅僅是阻隔熱量,而是延展到「遮陽系統」與「天然採光」之間的光熱平衡調控。最典型的案例是昌迪加議會大廈前廣場的「光影之塔」,這座沒有實際功能的建築更像是一個試驗品,柯布西耶在這個遮陰棚的設計過程中反覆推敲遮陽板的角度,用以調試並證明「遮陽系統」在昌迪加爾的適應性。除了北面以外,建築的其他三個方向被「遮陽系統」所圍合。助手伊阿尼斯對太陽高度角與方位角進行了細緻的計算,水平水泥板的進深與豎直水泥板旋轉的角度都嚴格對應於計算結果,這座建築可以保證全天沒有太陽光線直射室內,而光線在遮陽板之間多次反射後均勻地照亮整個空間。「光影之塔」的成功使其成為一個範式,為「遮陽系統」與「天然採光」在昌迪加爾其他項目中的實施提供依據。昌迪加爾秘書處大廈的凹陽臺、議會大廈的「蜂房式」遮陽格柵立面、秘書處大樓的傾斜牆面都是基於遮陽與採光的建築形式構成。而昌迪加爾總督府的屋頂遮陽板、大法院的拱形頂棚、藝術品陳列館的遮陽天窗、建築學校和藝術學校北向掀起的屋頂側窗,是柯布西耶「遮陽系統」與「天然採光」從立面向屋面、建築體形與空間組織的延伸。

四、「自然通風」

徵服陽光與陰影之後,勒 · 柯布西耶又重新向空氣提出挑戰。與在「中性牆體」與「精確呼吸」中對禁錮的空氣進行主動式調節的嘗試不同,柯布西耶轉而用被動的方式將空氣的流動與溼度的控制納入研究的重點。為應對當地炎熱、雨季降雨集中的氣候條件,在昌迪加爾高等法院中提供通風的巨大拱形結構頂棚一直是貫穿柯布西耶設計過程的重要形式要素;議會大廈會議廳的體量、高度與形狀使之具備良好的拔風性能,能有效組織起熱壓通風;集會大廳雙曲薄殼結構的四周圍繞著一圈傘狀結構屋頂,其在遮陽、組織排水的同時形成「自然通風」的空腔;僱工住宅連接前後院落的「風廊」使得「穿堂風」利落地穿越居住空間 ;棉紡織協會總部朝向主導風向,立面導風構件將風送往室內。在印度,柯布西耶發現覆土種植屋面與水面的優異環境性能,植物的光合作用、蒸騰作用與水的蒸發可以有效降低周圍環境的溫度,調節空氣中的水蒸氣含量,從而保持室內相對舒適的溫溼度環境。昌迪加爾僱工住宅的綠植屋頂,瑪諾拉瑪 · 薩拉巴依女士別墅的覆土屋頂,昌迪加爾議會大廈入口處的人造水池以及總督府廣場不同高差的水景……空氣經過溼度的調節在建築內外流動,這是建築原始而自然的呼吸方式。

五、範式轉型與方法構建

至此,勒 · 柯布西耶的五個環境調控要點得以清晰地展現:「中性牆體」「精確呼吸」「遮陽系統」「天然採光」與「自然通風」,前兩項體現了 1930 年代前基於機械設備的「隔絕型」環境調控範式,後三項印證了 1930 年代後應對地域氣候的「選擇型」環境調控範式。範式指向某種「形式結構」「技術知識」與「價值判斷」的集合,範式的目的是建立標準。從前文的歷史溯考中不難發現,柯布西耶早期與晚期作品之間的範式轉換很大程度上歸因於環境調控氣候邏輯的轉變,這種轉變又依賴於技術知識的拓展與再認識,並形成思想觀念上的價值異化,推動設計方法的演變,最終致使形式語彙發生變革而樹立新的形式標準。

氣候邏輯從「控制」到「適應」的轉變是勒 · 柯布西耶早期與晚期現代主義作品出現明顯差異的直接原因之一。「隔絕型」環境調控模式的失敗激發了對地域性和原始技術的重新認識,並轉向「選擇型」環境調控路徑。從這點而言,以往對其早期「純粹主義」與晚期「粗野主義」的表象概括是對勒 · 其某種層面的誤讀,這種認識單從形式的「風格」判斷,然而柯布西耶所遵從的現代主義恰恰反對將建築納入固定而僵死的「風格」中。他在《走向新建築》中以「視而不見的眼睛」諷刺建築師被「風格」所欺騙,看不到時代塑造的新精神。而在 20 世紀 30 年代至二戰結束後的20年,現代主義在美國迅速發展,成為最具影響力的建築設計思潮,卻不可避免地再度成為一種「風格」。罔論現代主義到國際風格的過渡是否是一種倒退,「環境調控」喪失作為形式生成的主要驅動力,已經是不爭的事實。在現代主義對建築風格長達半個世紀的壟斷中,其發展的局限性也日益顯現,因而催生出「新地域主義 」(Neo-Regionalism)思想以反對國際式風格的無位置性與無歸屬感,以及「生物氣候地方主義」(Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism)思想以反對國際式風格對環境問題的忽視。普遍的觀點認為直至 1960 年代這些批判現代主義的思潮才逐漸發展壯大,而從本文所追溯的歷史文獻中可以發現,早在 1930 年代,柯布西耶就已經開始自我反思並進行了一系列建築實驗。

從柯布西耶在1933年巴黎救世軍宿舍之後的建築實踐中可以窺見,「新建築五點」作為一種形式特徵,從「隔絕」到「選擇」的異化與演變,如薩伏伊別墅那樣高呼的「機器」宣言逐漸歸於寂靜,不管從功能還是隱喻的角度,建築形式不再屈從於機械設備,轉而回歸與自然氣候的聯盟。「自由立面」與「自由平面」並非不受任何限制的無意識與無邏輯,其本意是建築脫離力學結構與裝飾審美的束縛,能體現建築真實的功能或意圖。立面的形式對應於「遮陽」的環境調控訴求,不再以「水平長窗」的方式呈現對環境的漠視。平面形式的生成也有著嚴謹的環境邏輯,而不僅僅是作為「風格」的手法語言。「底層架空」更多地成為一種建築形體自遮陽的方式。「屋頂花園」從薩伏伊別墅與馬賽公寓屋頂裸露的混凝土轉變為真正的覆土、水池與綠化。建築已經由封閉走向開啟,光、風和水成為塑造建築形式 的要素。

環境調控範式的再形成,依賴於建築研究與實踐過程中科學與技術的介入,拓展了建築知識體系,並形成相應的設計方法。一直以來,柯布西耶大量實踐項目都體現出一種獨有的「實驗性」。與工程師裡昂的合作,以及在聖戈班進行的「中性牆體」全比例實驗,都是一種前所未有的工作模式與知識獲取方式。在這個意義上,柯布西耶更像是一位科學家,通過「實驗」觀察「現象」,概括「規律」以推導「公式」。昌迪加爾「光影之塔」,則意味著柯布西耶已經走出隔離的實驗室,將自然要素與地域氣候納入實驗的參變量中。1951年之後,柯布西耶開始主動將氣候意識反映在設計方法上,他嘗試開發一種新的設計工具:氣候表格(climate chart),主要原則是依據氣候數據和物理理論的結果,為建築提供形式的支撐。圖表分為三列,對應於該方法的三個階段。第一列是對氣候條件的數據調查,將「氣候」分解為4個變化的量——溫度、溼度、風速和輻射,這一部分揭示了氣候問題;第二列由物理與生物學家提供指導性的策略以達到舒適的標準;第三列則是建築的應答,通過建築形式的操作實現環境策略,解決氣候問題。氣候表格的設計方法直觀地將「氣候」「人」「建築」連接起來,將建築設計拓展到與之相關的其他學科,不僅使複雜的氣候問題變得明晰起來,同時使建築環境調控的設計走向更科學的維度。

建築學發展的本質是新的範式取代舊的範式,但這並不妨礙新範式從舊範式中汲取營養,柯布西耶從「隔絕型」到「選擇型」環境調控範式的轉變過程,實際上受到了鄉土建築的影響。1951年在昌迪加爾考察時期,柯布西耶對印度民居及其氣候適應性開展了研究,不僅明確了印度的氣候條件,也收集了印度民居的環境調控要素——支柱、涼棚、拱頂、遮陽板與水池。這些要素被組織進昌迪加爾的建築設計中,在僱工住宅中,柯布西耶參考了印度民居平面通風的布局 ;在政府廣場總督府中,柯布西耶將傳統民居中的水池用在設計中。地域與氣候一直是鄉土建築所要應對的核心問題,氣候意識被整合進直接應對環境的鄉土技術之中以解決舒適和安全問題,反映地域特徵的鄉土建築因此成為現代建築的環境調控資源。勒 · 柯布西耶從來不缺乏從傳統中獲得力量的能力。雕塑家康斯坦提諾 · 尼沃拉(Constantino Nivola)評價柯布西耶:「只有敏銳的人才能看見這種關聯,他們因此也就懂得如何把過去召喚到今天,成為一種普世的語言。」早在1911年「東方之旅」途中,柯布西耶已經被布拉格、維也納、布達佩斯、伊斯坦堡、雅典的傳統建築所震撼,並在之後不止一次援引帕提農神廟作為西方建築傳統「起源」的象徵;柯布西耶童年時期所見的瑞士湖畔幹闌住宅遺蹟被認為同「底層架空」存在緊密的聯繫;在1926年,勒·柯布西耶在《住宅與宮殿》(Une Maison un Palais)中速寫了美索不達米亞、布列塔尼和蘭德斯的原始小屋案例;在《走向新建築》中,他反覆提及了高貴的野蠻人與他的棚屋,「其形式當中的每一個部件都表現出建築學的威力,建築學就在其中,這裡才是建築學的所在地」。柯布西耶認為現代建築應當獲取「原始」的力量,而在1930年代後,他終於意識到這種力量的一個重要源泉來自於地域氣候驅動下,形式的環境調控理性。

六、結語

回溯歷史,勒 · 柯布西耶的環境調控五點作為貫穿其研究與實踐的重要線索,將現代主義的起源、發展與危機納入環境調控的整體敘事,可以揭示建築形式與能量的內在關聯。環境調控作為形式生成的重要邏輯,始終沒有在建築學中成為顯學。氣候曾經以決定性的姿態影響著各地鄉土建築的成型與存續,科技和文明給現代建築帶來了傲慢的姿態。機械時代的「隔絕」範式基於設備與技術,以「標準化」和「工業化」剝離建築對地域氣候特殊性的關注,在世界範圍擴張單一均質的僵化形式。「隔絕」範式至今仍在延續。尤其在產能過剩、用能不足的以中國為典型的發展中國家,極度依賴機電設備的單一環境調控模式影響下,大量封閉隔絕、盲從復刻西方建築、缺乏地區關注的建築形體出現。面對機械霸權下建築環境調控的形式失語,我們應當重新思考建築學的本體與核心,使環境調控回歸空間與建造,重新激活建築形態與建構體系在地域氣候環境與資源組成中的敏感性、適應性與可調節性,以建築構形調適氣候與身體之間的平衡,發展通過建築空間形態實現能量合理獲取、輸送與轉化的策略與方法,建立起房屋建築與地區資源總體之間的平衡。

當大多數建築師還在追逐現代主義「隔絕」範式的步履之時,柯布西耶已經率先轉變了建築觀念,揚棄了自己提出的理論,完成了建築環境調控從「隔絕」到「選擇」範式轉換。柯布西耶通過建築實驗,從鄉土建築與現代科技中汲取力量,積極探索與擴展建築技術與知識的邊界,創造性地將氣候學、建築學與生理學納入連續的系統,並發展出系統科學的設計方法,為地域主義、生物氣候主義、有機建築與生態建築等思潮的發展培育了土壤。富勒在《地球號太空船操作手冊》中將地球比喻成一艘行駛在宇宙中的太空船,需要在有限的資源總體中利用最大的技術力量正確前行。環境議題是我們時代的建築師無法迴避的嚴峻挑戰,環境調控也是建築學在氣候變化時代的恆在驅動,如文章伊始的小詩,順勢而為,少費多用。勒 · 柯布西耶的理論與實踐作為最具價值的參考文本,在這個能源和氣候問題日益凸顯的時代,再度成為我們思想與行動的啟示錄。

作者:

張彤(通訊作者),東南大學建築學院教授,博士生導師;

仲文洲,東南大學建築學院博士研究生。

本文摘自「環境調控五點 ——勒·柯布西耶建築思想與實踐範式轉換的氣候邏輯」,原文刊登於《建築師》雜誌2019年12月刊,總第202期P6-15

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