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李麟学 王驰迪 张博涵 | 能量视角下的雷纳·班纳姆环境调控理论解析

李麟学等 CA当代建筑
2024-09-07

全文刊登于《当代建筑》2022年第8期 p35-39

作者简介


李麟学 | Li Linxue

同济大学建筑与城市规划学院教授、博士生导师,同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司麟和建筑工作室(ATELIER L+)主持建筑师




王驰迪 | Wang Chidi

同济大学建筑与城市规划学院硕士研究生



张博涵 | Zhang Bohan

美国波士顿Elkus Manfredi Architects建筑设计公司建筑性能分析师


摘要:雷纳 · 班纳姆围绕人类调控气候的建筑机械服务发展史,秉持技术乐观与未来主义的观点,洞察建筑技术应用与环境设计实践,并在系列著作中归纳了类型化的新建筑范式——以结构和机械服务作为类型,以再生型、选择型、保守型作为环境模式,以能量显露、能量隐藏作为形式化策略——从而整合成为环境调控理论。通过解析理论的源流与发展,研究认为能量是解读环境调控理论的独特视角,也是理解“人—建筑—环境”三者之间联系的关键,进而挖掘环境调控理论在当代建筑设计关于技术与艺术、机械与自然等方面的影响与价值。

关键词:环境调控 ;设备技术 ;能量


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1 雷纳 · 班纳姆 :环境调控理论的开创者

雷纳 · 班纳姆(Reyner Banham)是英国建筑理论家、作家、建筑评论学者,早年就读于布里斯托飞机技校,从事机器装配工作 ;二战后进入伦敦大学艺术研究院学习艺术史,先后师从安东尼 · 布兰特(Anthony Blunt)、西格弗里德 · 吉迪恩(Sigfried Giedion)、尼古拉斯 · 佩夫斯纳(Nikolaus Pevsner),在佩夫斯纳的指导下专攻现代建筑史、设计史研究,期间还兼任伦敦《建筑评论》期刊的编辑。正是由于其丰富的经历,开阔而前瞻的学术视野,以及对未来主义思潮的开放态度,班纳姆成为一位建筑技术发展和机械文明的乐观主义者,这在当时以佩夫斯纳等老一辈建筑理论家为权威的保守时期被认为是反主流的。建筑理论家安东尼·维德勒(Anthony Vidler)在《关于当今的历史》(Histories of the Immedi-ate Present )中评价班纳姆试图摆脱工业革命前建筑与艺术传统的影响,是一位“未来主义的现代主义者”[1]

受20世纪中叶少有的建筑技术专项应用著作的影响与启发,如莫霍利 · 纳吉《新视觉》、西格弗里德 · 吉迪恩《机械化控制》、玛格丽特 · 英格尔斯《威利斯 · 开利——空调之父》等,班纳姆逐渐形成自身的建筑技术史学观。美国执教期间,他在博士论文基础上完善了对“技术世界”的阐释,完成了《第一机械时代的理论与设计》——这一西方建筑史学研究中的里程碑。在随后几年,他将建筑技术理论发展,出版成《家并非房子》《建筑中的新粗野主义 :伦理还是美学?》《良好环境调控的建筑学》等著作。这些著作从历史和生态学的角度,积极地阐述了建筑设计不可阻挡的革新。

笔者认为,不同于吉迪恩等人聚焦机械设备的性能,班纳姆更关心环境调控状态下的建筑本体,希望重新界定现代建筑发展中被忽视的对象——可受调控的环境,以及调控环境中的人。传统建筑艺术长期以来被划分为代表建筑本体的“结构”和代表建筑技术的“机械服务”,前者的价值得到社会公认,而后者“几乎完全被排除在历史讨论之外”。班纳姆的卓越工作恰恰力证了两者是不可分割且互不独立的,结构在技术的支撑下才得以形成“维持生存的适宜环境”和“促进人、信息和产品流动的系统”。他对现代建筑师将建筑视为结构的设计、形式的排序和材料的组合进行反驳,希望回归建筑设计的本质问题 :通过调控环境来营造适合人类活动的空间。


2 雷纳 · 班纳姆的环境调控理论

19 世纪以来工业生产、能源消耗、垃圾废弃、气候污染、流行疾病等连锁问题不断产生,人们对建筑的室内环境有了更高的要求,加之美国在二战后大力发展科技,建筑技术的发展为设备“入侵”建筑提供了条件,建筑设计受到了设备技术的挑战。

面对建筑与室外气候日趋隔离的现实背景,班纳姆呼吁应对建筑环境进行重新定义 :在《良好环境调控的建筑学》中,他强调了建筑技术对于建筑环境的再造过程是对室内外光、热和适宜气候条件的重新分配,乃至真实创造。由此,班纳姆所聚焦的环境并非后来泛指文化、社会、心理的广义环境,而是专指建筑中由实体和空气形成的物理环境。[2] 正如书名中用“调控”(Temper)一词,而非章节中论述时使用的“控制” (Manage/Control)等表述,班纳姆意图展现建筑、环境与人三者之间更深层次的物理联系,侧重的是多主体之间的调和与协同。[3]

2.1 设备核心理论

比起建筑形式及建筑的符号性,班纳姆对建与设备如何结合更感兴趣。他将建筑看作环境的调控装置,比喻成建筑设备硬件的集合,认为环境调控设备的自我优化进程本身就是建筑技术史的重要组成部分。20世纪60年代,班纳姆来到美国,敏锐地察觉到了美国传统住宅中的问题 :质量差,维护费多,总类单一,建筑仅仅是掩盖空调等暖通设备的一个外壳。在他看来,房屋仅仅起到了遮蔽器械和行人视线的作用,而建筑作为一个边界限定了设备的位置,建筑的核心是水管、烟道、电线等。

班纳姆引用了巴克敏斯特 · 富勒的观点——环境最终将被完全控制,认为“房屋”的概念也会消失。他设想人们可以像在自己的小轿车里操控收音机、空调一样,也应该可以根据需求来自己调控居住环境。因此,他提出了一种基于设备技术的“非建筑”(un-house)理论。在“非建筑”的中心是“居住标准套件”(standard-of-living package):套件是折叠起来的箱体,可以展开成三个部分,分别包含泛光灯、音响设备和太阳能设备,并且能够通过天气感应器与气象环境互动,根据风向和风强度创造出独特形状的空间与可变、宜居的环境(图1)。[4] 整个套件作为空间的内部被包裹在充气膜内,象征玻璃墙体在建筑中“去物质化”前的终极状态。

1 班纳姆“非建筑”概念图

这个依据设备核心理论建构的基本模型反映了班纳姆对于建筑自主性的危机认识 :设备技术将威胁到仅仅关注建筑外形和空间的建筑师们。用当下的话来说,其中所展现出的是一种产品思维,用纯粹的机械技术试图突破传统的结构和材料组合逻辑。在这种概念下,建筑无须受限于经验导向的传统设计程式,而是根据使用者的需求直接映射至特定的、标准化的空间产品上,再通过产品自身的适应性来营造目标环境。这种大胆的反建筑思维似乎预见了时下跨学科知识对传统建筑认知的冲击,建筑设计的维度正面临拓展。

2.2 良好环境调控的建筑学基于对设备技术的关注,以及对建筑环境调控的理解,班纳姆描述了一些在历史中可被视为里程碑的建筑实践案例,并对它们的建筑设计特征进行比较总结。在“适宜生存活动的极端主义”路线中,这些案例展现了丰富的技术开创性和远超同时代作品的现代性。

建筑师通常将建筑设备隐藏在建筑结构中,班纳姆称之为“能量隐藏”(Concealed power)的审美倾向。例如 :亨曼和库珀在北爱尔兰贝尔法斯特设计的皇家维多利亚医院,被认为是第一个使用空气调节技术的公共建筑(图 2)。在锅炉热源的驱动下,风扇源源不断地向病房通廊中鼓入新鲜空气 ;空气进入隔墙后,再由墙内的通风管道到达病房外墙上部的通风口,从而进入病房。与此同时,病房中的污染空气进入外墙下部的出风口,经由隔墙中的出风导管输送到每个病房末端顶部的出风百叶,最终被排出到建筑外,整套系统巧妙地融入墙体设计之中。又如弗兰克 · 劳埃德 · 赖特在伊利诺伊州设计的贝克别墅,将供热水管隐藏在房间四周的护墙板中,在窗台下方安置集中式暖气片,从而在不影响造型的前提下调控室温(图 3)。此外,还有被认为是现代成熟吊顶设计先驱的费城储蓄基金协会,创新性地使用了两用设备以分离调控主次空间,以及密斯 · 凡 · 德 · 罗在拉菲亚特公园住宅区设计中对“气候套件”标准化与集成化设计等(图4)。

2 皇家维多利亚医院的循环系统

3 赖特贝克别墅的隐藏式供暖系统

4 密斯拉菲亚特公园住宅“气候套件”

此外,在另一些建筑中,建筑师则有意地将建筑设备通过体量的凸显,以彰显其存在的重要性。这被班纳姆描述为“能量显露”(Exposed power)的设计模式。早在1906年,赖特就设计了美国第一座利用空气调节的密封砖造建筑——拉金大厦。他创造性地将 4个烟囱式砖造楼梯井和位于角落的箱式风管进行整合,使其凸起于立面,并呈现出竖向的凹凸线条。赖特也因而被班纳姆称为“良好环境调控建筑的第一位大师” (图 5a)。路易斯 · 康在费城设计的理查德医学研究中心,以“呼吸的空气和排出的废气不混杂”为设计目标,有意地赋予技术设备以建筑体量(图 5b)。班纳姆分析了该中心内部的新风系统 :新鲜空气首先由建筑背部的塔楼吸入并送至屋顶机房,调节后的空气再由建筑中部的核心筒向下输送至各个工作室 ;废气则从其他精心设计的塔井中排出。这种管井与楼梯筒体融为一体的形式沿袭了拉金大厦的做法,演化为与结构系统相整合的建筑形式要素,成为建筑体内能量流动的可视化通道。[5]

5 “能量显露”的建筑设计案例

能量的线索贯穿《良好环境调控的建筑学》这一现代建筑史学著作,班纳姆梳理了风、光、热、电等领域建筑技术的理论研究、设备发明与实践应用,展现了基于能量的环境调控技术对现代建筑设计的深远影响(图6)。[6] 理解班纳姆的建筑技术史学观不应停留在技术乐观的畅想,而应带有强烈的时间意识——建筑技术经历了发明问世到逐步市场化,再到标准化与集成化,最终才将环境调控的能力推广普及。而从更长的时间跨度上看,设备技术的发展缘起于人类寻求更舒适生存条件的动机,从发明到繁荣也不过是短暂一瞬。从这一角度来看,建筑设计只是实现良好环境调控的自然结果,环境调控的线索或将由此重塑人类可居环境的史学基础。

6 班纳姆《良好调控环境的建筑学》的建筑技术史脉络

2.3 能量视角下的环境调控用能源住宅,以最少结构提供最大强度的“富勒球”,以及能够完全控制内部气候的纽约曼哈顿穹顶设想,强烈地宣扬了技术激进主义思想(图 7)。班纳姆是这样理解这位科学设计探险者的 :建筑师通常囿于社会对自己的期待,而误认为建筑是在创造结构以包裹空间,但结构仅仅是一种手段,空间是创造环境的副产物,富勒对运作能量的环境性能的追求超越了形式。[7]相比这位能量巨人,班纳姆所建构的技术视野恰当地联系了理论与实际,使建筑的环境功能重新获得了在建筑研究实践中应有的地位。
7 富勒的技术激进主义

无论是能量隐藏,还是能量显露,班纳姆都力证了建筑环境发展史是一部不断增加能量消耗的历史。[8] 他转而用最简单的原始部落营地进行比喻。原始人类利用木材调控环境有两种方案 :用于建造防风、防雨遮蔽物的结构性方案(Structural)和用于生火的动力性方案(Power-operated)。前者可继续演化为以坚固结构吸收、储存和反馈热量为代表的保温型模式(Con-servative),以及允许外部适宜环境进入的选择型模式(Selective)。随着电力的应用与空调设备的发明,动力性方案已成为传统结构不容忽视的“严肃的竞争对手”,班纳姆将这种运作能量的环境调控模式称作“再生型模式”(Regenerative)。从建筑结构与机械服务之争,到是否运作能量的环境模式之辨,再到能量是否显露的形式化策略,班纳姆的环境调控理论以能量为线索建构了一套建筑类型谱系,在有史以来大量具有独特性的环境调控实践中,试图描述建筑设计的普遍性策略(图8)。

8 能量视角下的班纳姆环境调控建筑类型谱系

“能量”成为班纳姆解读建筑与环境联系机制的独特视角,而延伸至更大的系统中,建筑产品本质上也是能量的形式化结果。作为开放的非平衡系统,建筑实为一类物质组织,使气候、结构、设备、人体等各参与要素相协同,创造并维持整体系统中的能量流动。[9] 这种跨要素的组织力与协同力也成为学科发展的内核,伴随能量利用方法的革新,将环境、暖通、机电等专业的前沿技术引入建筑学科,不断刺激着人们新的设计认知。关于是技术主导,还是设计主导的激烈讨论,仍将是不变的历史旋律。但值得注意的一点是,班纳姆所描述的技术进步思潮,并没有明确地指出能量消耗的限度,不断恶化的气候危机、能源危机与健康挑战已成为当下的实际问题,建筑师尤其需要关注在通过设计为能量塑形的同时,他所承担的时代责任。


3 班纳姆环境调控理论对当代建筑设计的影响

3.1 技术与艺术柯布西耶曾表示,技术是诗意的基础,建筑形式的呈现需要运用技术以满足人们对其基本性能的需求。在理查德医学研究中心,路易斯 · 康并不是将所有的机械服务设施都包含在外部塔体中,也并非所有的外部塔体都包含机械服务设施。从建筑性能的真实性表达到选择性表达,班纳姆认为建筑的“技术性”与“艺术性”开始得到融合,而不再对立。这也使得班纳姆与现代建筑的先驱大师们最终背道而驰,因为他并不接受停留在表面的、象征性的将设备依附于审美普遍主义的建筑设计,能量、动态、运动才是环境调控该有的艺术形式。[10]

通过对技术理论和工程实践的概念性梳理,班纳姆关注建筑的实际舒适性与性能,避免了建筑学中“倾向于仅凭视觉而做出确定性判断的趋势”,从而寻找使现代建筑变得适宜居住的环境技术的艺术性。这种环境优先的技术文化显然影响到了当代关注技术进步的建筑师的建筑实践。例如 :不论是曾同富勒一起研究“气候办公室” 项目的可持续设计大师诺曼 · 福斯特,还是高技派代表人物伦佐 · 皮亚诺和理查德 · 罗杰斯,抑或是21世纪以来数字化、智能化、仿生化等实现环境互动的新建筑形态的相继出现,都可被视为班纳姆技术理想的当代显现——用激进的技术智慧回应现实问题。

3.2 机械与自然现代主义者们往往致力于运用新技术与新材料来创造均衡、统一的空间模式。例如 :城市中的办公楼,由结构复杂的机器操控着声、光、电等能量的上下输送,恒定的“人造气候”已成为建筑地域性的对手。作为变革者,班纳姆对现代主义进行修正,强调了技术在被设计师用来提高人类舒适度的同时,不应压制气候、文化与建筑的自然发展过程。[11]这一思想仍是当下许多学者开展研究的基础。如果建筑不再以形如拉金大厦的封闭体为原型,建筑内外不同尺度下的环境重塑将带来新的设计自主性 :从机械系统向自然系统,从自我封闭向适应自然环境的认识转向,展现出由实地环境所驱动的新的性能需求。

在班纳姆看来,相比于技术,建筑形式对于建筑环境的作用很小,任何建筑形式都可以被应用在城市设计中。通过与城市地理、气候、经济、人口统计学相结合,其环境概念从单一建筑物,扩展到更广泛的生态框架。这也影响到了如建筑电讯派的“瞬时城市”等构想的提出,从机械的城市向可实时调控的技术自然转变,为后来以气候、环境为目标的城市设计奠定基础。[12]


4 结语

基于能量视角,我们可从雷纳 · 班纳姆的环境调控理论中获得如下启示 :
其一,班纳姆用“调控”与“控制”两种概念区分了他与现代主义建筑师的差异。其环境调控理论是在纯粹的人居环境中通过技术赋能,以非定型的环境组织手段实现更适宜的目标。不同于现代主义者对绝对控制力的追求,班纳姆关注功能、材料、建构,乃至城市文化的共同作用,启示当代设计者以强烈的技术自觉来理解建筑的现代性,认识到建筑对构建更好环境的责任。

其二,环境调控所讨论的基础是技术应用,其底层逻辑则是能量系统。在能量视角下,班纳姆试图建构从类型化的建筑模式到系统的环境理论,梳理出一条不依赖于形式与时尚的脉络,为建筑史学中关于热现代性和能源未来的主题性讨论奠定基础。能量不仅仅存在于设备运转的过程,也可以成为理解建筑与自然相互影响的关键逻辑,并指导设计者建立技术与艺术、机械与自然之间的统一话语。

其三,班纳姆的环境调控理论在极具重要性的同时,也存在一定的时代局限性。换言之,班纳姆的“技术乐观主义”或可称之为“能量乐观主义”,在能源消耗的负面问题尚未完全显现的时代,其或许过度地将建筑设计抽象为技术性问题,而在环境调控与环境控制、气候性建筑与气密性建筑的矛盾实践中难以走出理论与幻想。

班纳姆的理论路径,得益于其自身对物理理论和工程实践的掌握,对加热、冷却、通风、照明和声学等领域的环境技术与能源消耗的观察。他始终保持对技术创新与环境设计的不懈热情。他能够避免建筑批评中倾向于视觉评价的固有风险,转而从简单的实用主义出发,欣赏环境调控的综合结果,关心现代建筑的宜居性,从而在建筑环境服务人类生存的历史中建立新的技术美学范式,引领他的时代及未来的学者。如何在积极的环境调控中建构“人—建筑—环境”三者之间的联系,仍是每个时期常学常新的不变话题。■


注释

①相关表述引自Reyner Banham的The Architecture of the Well-tempered Environment 。出自第一章Unwarranted apology(P11-17),班纳姆洞察历史以来的建筑设计模式与规律,意图在纯粹的建筑史中置入建筑技术其应有的位置,着重考虑由建筑师发明和使用的环境调控技术,以及它们最终的形式是如何呈现的,因此对于传统的建筑结构与运作能量的机械服务之间的讨论贯穿始终。

②相关概念引自Reyner Banham的A Home Is not a House。其原文为:...that kind of miniaturizationtalent applied to a genuinely self-contained and regenerative standard-of-living package...The basic proposition is simply that the power-membrane should blow down a curtain of warmed / cooled / conditioned air around the perimeter of the windward side of the un-house...班纳姆在文章中首次提出使用un-house以描述这类用薄膜覆盖的抽象的建筑原型,并将位于建筑中部运作能量且自我独立的设备组合称为standard-of-living package,从而将设备技术纳入建筑类型的讨论范畴。


③概念引自Reyner Banham的The Architecture of the Well-tempered Environment 班纳姆在书中第10、11章分别使用了Concealed powerExposed power 作为篇章标题,以设备技术作为能量的可视化形式,而以是否在建筑形态中有意表现设备技术作为建筑设计策略的划分标准,从而归纳在其定义下的大量建筑案例,建立能量视角下的建筑类型语言。


④概念引用自Reyner Banham的The Architecture of the Well-tempered Environment出自第二章Environmental management(P18-28),班纳姆回顾了人类生存的历史与建筑的缘起,认为建筑物的使命就是在于对自然环境的不断抗争,对不确定的生存环境进行控制,由此定义为历史以来对抗环境的几种基本策略。


⑤班纳姆在1972年拍摄的BBC电视节目,节目名为Reyner Banham loves Los Angeles


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图1~图5 :雷纳 · 班纳姆的The Architecture of the Well-tempered Environment一书

图 6、图 8 : 作者绘制,以及基于雷纳 · 班纳姆的The Architecture of the Well-tempered Environment 进行梳理图7 : http://www.bfi.org



‍参考文献

[1] VIDLER A. Histories of the immediate present[M]. Cambridge: The MIT Press, 2008.

[2] 王骏阳.现代建筑史学语境下的长泾蚕种场及对当代建筑学的启示[J].建筑学报,2015(8): 82-89.

[3] BANHAM R. The Architecture of the well-tempered environment[M]. Chicago: the University Of Chicago Press, 1984.

[4] BANHAM R. A home is not a house[J]. Art in America, 1965, 53(2): 70-79.

[5] JONES P B. Modern architecture through case studies[M]. Oxford: Architectural Press, 2002.

[6] 布雷厄姆,张博远.热力学叙事[J].时代建筑,2015 (2): 26-31.

[7] BANHAM R. The new brutalism: ethic or aesthetic[M]. London: Architectural Press, 1966.

[8] HAWKES D. The environmental tradition: studies in the architecture of environment[M]. New York: E & FN Spon, 1996.

[9] 李麟学.热力学建筑原型 环境调控的形式法则[J].时代建筑,2018(3):36-41.

[10] WHITELEY N. Banham and 'Otherness' [J]. Architectural History, 1990, 33: 188-221. 

[11] 陈若煊.雷纳 · 班纳姆在建筑史学研究中带来的新视野[J].大众文艺,2016(14):266-267.

[12] WHITELEY N. Reyner Banham: historian of the immediate future[M]. Cambridge: the MIT Press, 2003.


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[12] 邓曦,程方宇,柏玮婕,等.韧性与可持续性:疫情社会中建筑响应的概述[J].当代建筑,2022(8):62-69.


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本文发表于《当代建筑》2022 | No.08






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编辑/李心怡  校对/牛晨曦  审核/张隽
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