空调让建筑走上不归路？

空调毫无疑问是个成功的发明，它利用冷凝和蒸发之间的换热关系拯救了人类在炎热气温下的生活方式。但是，这并不能掩盖它差的地方。至少从我的专业角度来看，空调是一个很值得讨伐的东西，因为19世纪末、20世纪初的以空调为首的机械设备系统的出现引导着建筑走向了一条与之前截然不同的道路。
　　如果从19世纪末这道分水岭向从前看，人居环境在面临自然环境的挑战时更多的是一种艰难中的顺应。早在古罗马维特鲁威的《建筑十书》里就讨论过不同地区建筑房子应有的不同。
　　虽然从古代积累下来的建筑经验并未都被丢弃，现行的民用建筑规范里也会强调房屋朝向以及围护结构保温性能上的种种注意。但在此基础上，建筑机械设备就能针对人居环境上的一些难题给出了最直接的答案——太冷？开暖气。太暗？开灯。太热？开冷气。这样的直接的确方便使用者。但是同时，也让设计师渐渐把自己本应把持的责任让出去——在面对实际的项目时，感谢人工照明、机械排风、空调控制，进深朝向这类的问题可以退后，造型和容积率上的注意被提前。

　　这样的解放带着一种征服自然的快感，于是我们有了这样的建筑们：

　　密斯的范斯沃斯

　　约翰逊的自宅

　　贝聿铭的夏季自宅

　　师承密斯的A詹姆斯·斯派尔和大卫海德的BenRosehome（别人家停车）

　　皮埃尔·科尼格的StahlHouse

　　希斯维克在Rieteiland的房子

　　每个市长梦想的曼哈顿式的玻璃摩天大楼天际线

　　发现了吗？正是因为空调这类建筑设备的出现，才让以简洁为借口的建筑的现代美学变得如此的贪婪。
　　而更重要的是，空调的安装可不是往图纸上夹一张暖通工程师的名片就能了事的。在大多数情况下，空调形成了一个实实在在的系统藏在这所谓的简洁外表后面。
　　以密斯的另一个著名建筑为例，即1958年的西格拉姆大厦

为了实现铅笔稿上类似的立面，密斯的西格拉姆大厦让主体结构稍稍脱开表皮，使得整个柱网虚隐在玻璃幕墙后面。随后以楼表面带有干练韵律的竖框来强调楼体的挺拔。从平面上能够很好地看出这样的关系（核心筒的安置和流线的设计也很不错）
　　
但是实际上内部会是这个样子：

空调风管以最近的距离跨过平面上原有的序列，而且因为不放心幕墙的隔热和保温，西格拉姆大厦的边沿区域在墙裙的高度设置了一圈管道，正好塞在幕墙和主结构之间。而这栋大楼直至今日都是纽约公共建筑里的“费电之星”（thehonorofNewYork’sworstEnergyStar?rating）。
　　这其实不能太苛责建筑师在设计上的固执，因为当年的市场拥有一个现今没有的好底子——在能源危机之前，化石能源是物美价廉的代言词。所以把管道的“more”藏在吊顶后面去成全“less”，是那个年月行得通的办法。
　　这样的建筑无疑给城市以及向往城市的人设定了一个范本：一体化的玻璃幕墙加重复叠加的标准层，这样的模式就能创造人见人爱的都会形象：对于设计师，这显然是拿得出手的潮流做法，对于商人，这又意味着大量的租赁面积，而对于市民，这被诉说为理所当然的城市面貌。也许有些新的变化，但是那又如何？

如此，你会愈发觉得雷纳?班汉姆在上世纪60年代为自己书写的开场白多么像一句谶语："如果这个世界更人情味儿一点，对人类之于建筑所应当担待的那份责任更自觉一点，那么接下来的这个章节就不需要以道歉的口吻来写，又或者就根本不需要来写。"（《掌控环境的建筑》第一章《无端的致歉》开篇）
　　与此同时，与之一起丢失人情味的，就是我们的生活方式——夏天（冬天）盖（穿）很厚（薄）的被子（背心）。
　　如果自己不去控制，在这样的生活方式里，即便是所谓的节能建筑也会造成更大浪费。

比如COOK+FOX设计的美国银行大厦在材料、结构和设备技术上都算得上节能建筑的标杆，它曾经被称为是世界上最为绿色生态的摩天楼，它的空调送风精细到按办公桌位置随用户自行控制，单单看它的平面，就会感觉到在管道上和传统摩天楼的不同：
　　（相比转通的顶悬的管道，美银是利用楼板架空分散送风口给每一个办公位）然而，这座大楼在能耗上的表现却让所有人大跌眼镜，能耗之高简直让西格拉姆大厦长舒一口气，为此，对其节能做出认证的LEED都被拖下水，被人质疑评定的可信度。
　　究其原因，抛开一些预先设定的节能设计变更带来的差异，潜在原因还有一点，那就是纵然空调系统采用了个人控制的更灵活的做法，可是使用者本身并没有随手减少温控的习惯，更有甚者，因为认为这栋楼在节能上比较突出，反而让员工愈加不在乎节约这样的小事，这种对杰文斯悖论（Jevons”Paradox）活生生的印证看上去只是在打人的嘴巴——对于一些美好，索求无度的我们根本不配。
　　但是不是意味着我们应该放弃空调，像苦行僧一样忍受酷暑严寒？
　　并非如此。
　　那么，有什么办法可以代替或减少空调的使用，同时又保证人的舒适？而这样的做法又会给建筑带来什么呢？
　　首要的一个就是增大建筑自然通风的机会。
　　奇怪吗？人类花了这一百年时间学会控制内环境，在这种控制越来越修正的路数上又走回了和外界联系的路子上。来自于ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师学会）的调研数据表明，同样是室外30度的情况，空调房内的诉求是24度而自然通风的房间内人会觉得28度就已经感到舒适了。
　　重要的来了，重拾自然通风并不代表把封死的幕墙按几个活页。因为在外部环境越来越糟的事实前单单打开窗户也许仅仅意味着户外粉尘和噪音的影响，又或者，室外空气太冷或太热根本无法直接使用。所以，真正实现畅通的建筑换气是需要特殊设计的。
　　比如WOHA的MoulmeinRise在立面设计上就考虑了窗台位置水平开口来达到雨季通风室内不会漂雨的效果，并且也将降低室外噪音的入侵。

由图可以看到窗户单元墙裙位置的退后，用以留出通风面积）
　　类似的原理在奥地利的LOVEstudio手中成了冬季预热室外空气的设计:

还有这个抗污染表皮，重要成分是二氧化钛（多作光触媒），在自然光下对氮化物，硫化物等污染物进行中和，外挂结构就像一个滤网，意图预先过滤城市污染的影响（设计师Ele?gantEmbell?ish?ments）。

下雨、雾霾、寒冷似乎都能通过建筑设计找到兼顾通风的办法，这些都加大了打开窗户的可能性，很大程度减少了对空调的依赖。
　　那么，剩下的就是天气真的太热的时候了。老实讲，这是个很麻烦的问题。再此仅仅举两个例子。
　　Option1：倒灌式混合冷却（PassiveHybridDowndraughtCooling）
　　这是我导师一直致力在研究的东西，简单来说就是利用蒸发吸热的原理在建筑内创造凉爽的冷空气并利用建筑内部空间让冷空气自然下沉到室内需要的地方；笔者在山岚（YamaArasi）-无端端的歉意-知乎专栏有详细介绍。
　　但是这样的系统需要用水而且周边环境不能湿度太高，所以可以替换的是ADC（ActiveDowndraughtCooling），简单来说就是使用一般的空调机组或者冷管，与普通空调系统不同的也是空调冷气的室内运输也是采取使用内部空间的办法，从而省去管道的费用和占地（所以ADC就省掉了风管和风机的费用约莫是25%-35%的整体费用，而且还有管道清洗和汰换上的持续资金投入）。
　　而这种生态策略在建筑设计上的意义就是：建筑内部空间的丰富性被有意识地引导出来。相比千篇一律的标准层设计，使用倒灌冷却系统的建筑更要求类似于中庭，边庭一样的空间，这样的空间本就是现代建筑在结构技术进步后愿意去实现的东西；而不需要制冷的时候，这样的竖直空间又可以成就风拔促进自然通风。比如宁波诺丁汉的CSET大楼就是这样的设计。

Option2：吸湿材料和PCM
　　如果说干热地区还能以遮阴和隔热为主的策略提高自然通风的建筑内的舒适性，那么中国南方典型的湿热气候就要棘手得多得多得多。在“如何看待徽州民居在宜居性上的不足和缺陷？”的回答里，我提到了建筑敷面材料吸湿能力配合自然通风的效用，也许，类似上面那个抗污染表皮的做法，在入风口附近考虑吸湿材料的使用（并且讨论这种材料吸湿饱和后的处理）就能够实现干爽的外部气流对室内凝滞潮湿空气的置换，以此达到通风效果。
　　我做过一个关于老建筑更新的小设计，用一个嵌入原结构的筒体来增加原建筑的结构强度，同时引入自然光和通风，在底层入口处（也是进风处）设置了瓦片的“屏风”希望用来控制进入室内气流的湿度。


而另外一种在这里介绍的材料叫做相变材料（PCM），通过材料物理状态变化吸放热的关系来平衡建筑的热环境，比较接近日常的相变材料就是水（冰，水，汽三种状态的切换化学键重组或断裂的能量对应吸放热）。而在建筑行业有各式的PCM供选择，调节温度范围大概可以从-114度到164度。

（材料样本）
　　之前也做过一个表皮设计，设计了一种随温度湿度变化开合的自控表皮（因为是团队作业，就暂时不放出来）
　　像这种引入新材料新技术来替代空调角色的手法应该还有很多，实在无法一一列举（有些我也不知道），但是，这些手法都展现出一个有趣的事实：
　　它们都在以类似空调的原理干着降温的事情，以此把空调“解构”和“重整”在整个建筑体内。比如倒灌冷却里建筑空间本身担当类似风管的角色，材料本身的吸湿或者形态变化过程中的吸放热，这些在背后逻辑和物理原理上就是和空调一样的。而这些做法表现出很好的设计上的整合是原来的“建筑结构”和“建筑设备”剥离为两套系统所不能比拟的。更何况，这样的做法更环保，更健康。
　　所以，空调背后的原理被发现并加以利用是人类科技的进步，但是，这并不意味着“空调”已经发展到极致，甚至不是说空调机械技术上的革新，而是更应该跳出机械设备的框框，重新想象“空气调节”的理想方式。如此，关于未来建筑的发展也许就有更多的突破。

（这样病态的人居环境是值得重新思考的）
　　最后，再讲一个北非的故事。
　　老板参与了一个卡萨布兰卡的项目，建筑占地很大，而且因为其所处地理位置，干旱炎热，南面多风沙，好在有来自北面太平洋的常年风。老板以他惯用的做法建议建筑师利用几组中庭建立下为内庭院上为通风塔的系统从南侧把室内空气抽出，从而引导北面的海风经过过滤进入建筑。不仅降低了南面污染，同时能耗也被控制得很低。（项目还在进行中所以不方便上图）
　　之所以说这是个故事是因为：这个项目在前中期和德国生态设计顾问公司合作，所有细节讨论得相当成熟。但是，后期深化时，配合团队替更为一家美国的公司来做设备。美国工程师一接手就煞有介事地喊：我觉得你们把事情搞复杂了，这么简单只需要动动机械排风的事情干什么要用这些中庭？