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气候_人与空间__建筑过渡空间的研究综述与展望

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摘要:建筑过渡空间的微气候调节与节能作用对于双碳目标的实现具有重要意义。系统梳理了21世纪以来国内外两大主流数据库中国知网CNKI和Web of Science核心数据库的建筑过渡空间相关文献。通过文献图谱分析梳理其研究脉络与热点,主要包括过渡空间的属性与作用研究;传统建筑中

  建筑过渡空间的微气候调节与节能作用对于“双碳”目标的实现具有重要意义。系统梳理了21世纪以来国内外两大主流数据库中国知网CNKI和Web of Science核心数据库的建筑过渡空间相关文献。通过文献图谱分析梳理其研究脉络与热点,主要包括过渡空间的属性与作用研究;传统建筑中过渡空间的营建智慧;空间的气候适应性研究;空间行为活力评价与作用机制研究等。形成了由空间、微气候与人三个研究主体相互联系而构建的研究系统。结合相关研究的发展趋势,从热舒适评价、空间与行为关联机制、多目标导向的过渡空间优化设计研究和绿色建筑形体评价指标研究等方面挖掘未来研究可能的发展方向。

  关键词:过渡空间;研究脉络;气候适应性;行为活力

  论文《气候_人与空间__建筑过渡空间的研究综述与展望》发表在《南方建筑》,版权归《南方建筑》所有。本文来自网络平台,仅供参考。

建筑过渡空间及相关概念的研究的国内外年度文献数量分布

  引言

  建筑的过渡空间介于室内外之间,起到室外环境与室内空间的过渡缓冲作用。它可以容纳人的行为活动,同时作为建筑内部空间的有效延伸甚至取代部分内部空间。古往今来大量实践表明,过渡空间是建筑中广泛采用的空间形式,具有普遍性与多样性,甚至成为一些地区的建筑文化基因。

  我国传统建筑中的过渡空间体现了与自然调适的建筑智慧。19世纪50到60年代,夏昌世、陈伯齐、龙庆忠等专家研究岭南传统民居,认识到建筑中利用过渡空间形成通透的空间布局可以满足人们的生活需求,并能解决亚热带建筑的隔热、遮阳与通风等问题,成为岭南建筑实践中显著的空间标志;几乎同时,在国外,拉尔夫·古特曼(Rolf Gutman)和居·曼兹(Theo Manz)提出“门阶”(Doorstep)理论、阿尔多·凡·艾克(Aldo Van Eyck)在其基础上提出“中介”(In-between)理论、黑川纪章提出“灰空间”概念。

  根据研究的侧重点不同,建筑过渡空间有多种定义以及分类方式,在不同语境下具有不同的释义和侧重。但有关研究都具有以下特点:此类空间的空间界面相比典型建筑空间具有模糊性与“第三空间”的特质,是兼具室内适宜的热环境、私密性与室外自然要素、公共性的特殊开放空间[4]。

  本文从过渡空间相关概念出发,探究21世纪以来的国内外相关研究热点,通过VOSviewer与CiteSpace文献可视化分析软件对其进行图谱分析,并进行二次筛选、文献补充与正文阅读,梳理出其研究脉络与框架,分析现有研究的特点、分类、发展趋势与尚待推进之处,尝试认识和发掘过渡空间的实际使用价值与潜力,以期对后续研究提出可供借鉴之处。

  1 研究文献概述

  本文以中国知网(CNKI)核心数据库(来源类别为SCIEI北大核心、CSSCI、CSCD)以及Web of Science核心合集数据库进行文献收集,文献发表区间设定在从2000年1月1日到2024年3月20日。中文文献检索主题为“过渡空间”+“灰空间”+“中介空间”+“气候空间”+“建筑腔体”+“缓冲空间”+“架空空间”+“半室外空间”。英文文献检索主题为TS=“Transition* space*” or “Gray space*” or “Intermediary space*” or “Climate space*” or “Buffer space*” or “Cavity space*” or “Chamber space*”,研究领域限定为“Architecture” or “Environment Science Ecology” or “Science Technology Other Topics” or “Construction Building Technology” or “Urban Studies”。基于以上两个数据库收集到的文献,对检索结果进行标题与摘要阅读,剔除掉与相关度较低的文献,最终共获取英文文献138篇,中文文献120篇。

  从近20年的文献数量的年度分布来看,Web of Science核心期刊的英文文献数量与CNKI核心期刊的中文文献数量整体呈增长趋势,表明过渡空间的相关研究正在逐步得到广泛关注(图1)。

  图1 建筑过渡空间及相关概念的研究的国内外年度文献数量分布

  Fig.1 Annual distribution of domestic and foreign literature on the research of architectural transition space and related concepts

  2 整体研究趋势分析

  2.1 外文文献

  通过国外文献的关键词聚类视图和标签视图可以看出,国外相关研究主要针对“热舒适(thermal comfort)”与“过渡空间(transitional space)”的概念展开,并且较早就出现了此类研究,研究多集中于湿热地区,主要可分为3类:以定性研究为主,以改善调节微气候与节能为目标的相关空间的被动式设计策略探讨,关键词主要涉及“natural ventilation(自然通风)”“design(设计)”“climate(气候)”等;基于CFD(计算流体动力学)与能耗分析等方法,通过对建筑的风热环境与能耗的性能模拟,寻找最优设计策略,关键词主要涉及“performance(性能)”“cfd simulation(计算流体力学模拟)”等;以实地考察与问卷调研等方式,对相关空间进行主观热感觉与客观热舒适指标进行探讨与修正,关键词主要涉及“transitional space(过渡空间)”“temperature(温度)”“sensation(感觉)”“field study/survey(实地调研)”。其中,基于热环境实测与问卷调研的过渡空间风热环境研究被较早提出,风热环境研究整体早于能耗相关研究,“CFD模拟”“性能优化”“covid-19”“热感觉”“城市”等关键词是较晚出现的研究热点(图2)。

  图2 外文文献分析图谱

  Fig.2 Analysis maps of foreign literature

  (说明:2a为外文文献(WOS)聚类视图;2b为外文文献(WOS)标签视图;2c为外文文献(WOS)时间线图;2d为外文文献(WOS)时区图;2e为外文文献(WOS)突现词分析)

  2.2 中文文献

  通过国内文献的关键词聚类视图和标签视图可以看出,“微气候”“过渡空间”“传统民居”等是近几年的高频研究词汇,“灰空间”的概念出现时间较早且相关文献数量较多,“过渡空间”的概念出现较晚,有关研究多集中于2016年之后。国内相关研究主要体现在以下几个方向:风景园林学科中的微气候与空间形态的关联研究;过渡空间与灰空间的定性设计策略研究;气候适应性与低碳导向下的建筑空间形体优化研究;传统民居中过渡空间的热环境的调控研究等(图3)。

  图3 中文文献分析图谱

  Fig.3 Analysis maps of Chinese literature

  (说明:3a为中文文献(CNKI)聚类视图;3b为中文文献(CNKI)标签视图;3c为中文文献(CNKI)时间线图;3d为中文文献(CNKI)时区图;3e为中文文献(CNKI)突现词分析)

  3 研究脉络梳理与热点分析

  在经过初步筛选的中英文文献中,部分文献的相关概念并非指代单体建筑尺度下的相关概念,通过对其摘要或全文的阅读进行二次筛选。结合文献的关键词聚类分析和标签视图,对文献进行纵向时间轴与横向类型分析,研究总体可分为侧重定性的研究和侧重定量的研究两大类。定性研究主要集中于早期,重点是关于过渡空间的属性与作用的探究;其后展开的定量研究主要包含以下3个方面:传统建筑中过渡空间的热环境作用探究;过渡空间的气候适应性与节能潜力研究;过渡空间中的行为机制研究。

  3.1 早期研究——过渡空间的属性与作用

  针对过渡空间的讨论从空间形态设计及其对空间性能和行为影响的定性研究开始。

  21世纪以来,作为建筑与城市、室内空间与室外环境的“过渡体”,过渡空间这一在传统建筑早已得到应用的空间逐渐受到人们有意识的关注。过渡空间在促进公共空间活力、丰富建筑空间语汇的属性和作用得到了初步发掘[4,5]。此后,学者们针对该类空间的内涵进行了拓展和丰富,其气候调节作用与环境效益也受到学界的重视,对此类空间的类型学研究也将建筑系统与外在环境的能量和物质交换纳入考虑[6,7],有学者提出中庭作为建筑室内与室外环境之间的过渡区,能起到气候控制和调节的积极作用[8]。根据其气候调节作用的不同,在湿热地区,此类空间多被称为过渡空间、气候空间[10]等;在寒冷及严寒地区,多被称为(热)缓冲空间[11]等。此外,也有学者提出了过渡空间对于人的心理感受与行为具有一定的引导作用[12]。可以发现,研究方向呈现分化趋势,除了对其本身设计策略的探讨,其对于行为的引导作用与微气候的调节作用也受到关注。

  3.2 传统建筑中的过渡空间的气候调节作用

  乡土建筑中过渡空间的气候调节作用也是国内21世纪以来的研究热点。早在1963年,Olgyay V等人就指出了乡土建筑隐含了关于室外气候和室内小气候之间适应性热过渡的作用[13]。伊纳吉·阿巴罗斯曾(Iñaki Ábalos)拓展并得出了过去(前现代)、现代主义与当代建筑的历史进化图解,从建筑气候调节的视角揭示了建筑学主动、被动式与建筑形式在不同时代的权重关系(图4),表明建筑形体的气候调节作用正在重新受到重视。从改革开放后到21世纪初,中国经历了高速城镇化和人口增长,机械环境控制手段的丰富以及现代建筑材料的耐候性和力学特性的提高,在一定程度上减少了气候条件对建筑形式的约束[15],造成了建筑能耗和碳排放量的持续增长。近些年,国内建筑转化为高质量的存量发展,随着可持续建筑理念的发展,传统民居因其在没有机械设备条件下体现出的环境调控与生态节能潜力,再次受到学界关注。

  图4 不同时代中建筑要素在气候调节中的权重关系[14]

  Fig.4 Weight relationship of architectural elements in climate regulation in different eras[14]

  在研究对象方面,中国西北地区由于其独特的生态气候、文化和经济特点,从传统民居中汲取营建智慧,基于计算数值模拟技术、热环境测量设备以及建筑材料的进步,发展以被动式调节手段为主的过渡空间,以温和的可持续良性发展为目标介入乡村建设的目标逐渐受到学者重视。根据微气候调节作用的差异,“热缓冲空间[11]”“中介空间”的概念在严寒和寒冷地区较为常见,主要指民居中的庭院、门廊、阳光房等具有缓解恶劣室外热环境对室内产生不利影响的空间。也有学者在此类空间基础上,基于现代建筑材料对其进行优化设计,以优化建筑能耗和室内外微环境[16]。湿热地区的“过渡空间[10]”“气候空间[17]”等在内涵侧重上则偏向其通风隔热效果。目前,过渡空间的微气候调节作用在现代建筑中已经得到广泛应用[9]。

  3.3 气候适应性与节能潜力

  气候适应性的概念与“climate response”的含义接近,也可译为“气候应答”[15],有学者针对亚热带绿色建筑提出其概念包括适应日常气候条件的热舒适性设计、适应灾害气候条件的弹性设计以及适应长期气候条件的耐候性设计[18]。

  国外学者则较早展开了该方面的定量研究,如Chun C等人在2003年就系统对过渡空间的概念进行了辨析和分类,并对物理环境参数和人的行为进行实测与记录,得出了3种过渡空间的微气候调控效果[19]。大量相关研究已经表明,过渡空间作为一种高效的被动式冷却系统,对于自身和周边空间的热环境与热舒适度具有明显的改善调节作用[20-22]。

  3.3.1 热感知与热舒适研究——微气候与人体热反应

  学者们自20世纪70年代开始就一直在探索温度随时间变化的人体的热感知研究。早期研究主要聚焦于过渡空间中热环境参数对人体主观(TCV、TSV、TPV等)或客观(PMV、PET、UTCI等)热舒适的影响。

  由于过渡空间会承担更多的动态与步行活动,人们在这种空间中对微气候的热感觉和热偏好与室内空间存在显著差异[23]。过渡空间中,常见客观热舒适指标的热中性温度也与国际标准化组织的相关标准有明显差距,目前,学者们已经开始评估热舒适指标在过渡空间中的适用性[24],已经有学者得出了基于稳态传热模型的热舒适指标PMV不适用于过渡空间人体热舒适预测的结论[19]。为了准确对不同环境下的热舒适度进行评价,研究者们主要通过两种方法得到热舒适评价范围:(1) 将热感觉投票结果与其后参数进行多元回归分析,得出由气象参数定义的预测公式;(2) 将主观热感觉投票与客观热舒适指标进行拟合,从而得到地域性的热中性范围[25]。目前对过渡空间热舒适的相关研究,多是选择被广泛用于室外热舒适研究的指标,如PET、UTCI和SET*等[26],采用第一种方法进行热中性校正[24]。

  学者们发现,相比室内建筑空间,过渡空间的气候更加不稳定,人们会在较短时间内持续感受到温度变化。Chun C等人研究了过渡空间中人体主观热感觉与其温度序列分布的关系[27]。Zhang等人研究了中国湿热地区过渡空间温度梯度变化对人体的冷热感觉过冲效应,研究提出了不大于3℃的可接受温度梯度,为湿热地区的过渡空间设计提供了参考[28]。

  除了对于其本身的温度分布序列探究,学者们也发现过渡空间通过恰当的设计,可以具有一定的室内外温度梯度缓冲作用。人们经历不同温度的顺序(即短期热历史),可以延迟或提前改变人们的热感觉,而过渡空间提供的平缓的渐进式热感觉可以改善受试者进入建筑物后的热适应性[29,30]。通过减少进出这些空间的人所受到的热冲击,过渡空间也可以改变人们对舒适度的热期望[31]。

  此类研究多集中于亚热带与热带气候区,研究的活动类型逐步拓展,优化目标也从主客观热舒适度拓展到各类主客观生理指标,如通过代谢率、听道温度、自我健康状况评估等来体现人体对热环境的反应,研究整体呈现精细化与复杂化的趋势。近几年,在COVID-19疫情的影响下,过渡空间中穿戴个人防护设备(PEE)时物理环境对于人们的热感、个人表现与生理参数的影响受到了学者的关注[32,33]。在穿戴设备的影响下,人们的热感觉和生理参数与正常状态具有显著差异(表1)。

  表1 过渡空间的热感知与热舒适方向的相关研究梳理

  Tab.1 Summary of relevant research on thermal perception and thermal comfort of transition spaces

  | 研究者 | 气候特点 | 地区 | 年份 | 空间概念 | 空间类型 | 研究对象 | 活动类型 | 自变量 | 优化参数 |

  | Jitkhajornwanich K,等[23] | 热带季风气候 | 泰国 | 2002 | 过渡空间(transitional space) | 入口大厅、大堂区、门厅、雨篷 | 行人 | 步行活动 | | 热舒适、能耗 |

  | Chun C,等[27] | 亚热带湿润气候 | 韩国 | 2005 | 城市过渡空间(urban transitional space) | 城市走廊、商业街、开放式廊道 | 行人 | 步行活动 | | 热舒适度(SET*)、热感觉 |

  | 金玲,等[34] | 亚热带季风性气候 | 中国广东 | 2013 | 灰空间 | 敞厅、门廊 | 当地居民 | 休憩活动、日常活动 | 空气温度、相对湿度、黑球温度、风速等 | 热感觉、热可接受度、热期望 |

  | 杨志红,等[35] | 亚热带季风性气候 | 中国湖南 | 2015 | 过渡空间 | 商场入口 | 商场人员 | 步行活动 | 空气温度、黑球温度、相对湿度、风速、皮肤温度 | 皮肤表面温度、热感觉 |

  | Lu P,等[36] | 亚热带季风性气候 | 中国广东广州 | 2020 | 半室外空间(semi-outdoor space) | 走廊与室内办公空间 | 行人 | 静坐、室内外步行(不同速率) | 空气温度、湿球温度、风速、相对湿度、平均辐射温度 | 代谢率、可接受工作温度梯度、热感觉 |

  | Wang W,等[37] | 亚热带季风性气候 | 中国广东广州 | 2022 | 半室外空间(semi-outdoor space) | 底层架空空间 | 运动人群 | 体力活动 | 湿球温度、运动强度、操作温度 | 热感觉、生理指标 |

  | Fang ZS,等[32] | 亚热带季风性气候 | 中国广东 | 2023 | 半开放空间(semi-open space) | 底层架空空间 | 穿戴个人防护设备(PEE)的医护人员 | 体力活动 | 湿球温度、操作温度 | 心率、听道温度、平均皮肤温度等 |

  | Jiao Y,等[38] | 亚热带季风性气候 | 中国上海 | 2023 | 过渡空间(transitional space) | 外部走廊、内部走廊、建筑入口 | 老年人 | 休憩活动 | 室内外与过渡空间的温度、湿度梯度 | 热满意度、自我健康状况 |

  3.3.2 空间表征参数对微气候的作用机制研究——空间形态与微气候

  随着计算机数值模拟技术逐渐成熟,学者们开始关注过渡空间的空间表征参数与热环境和热舒适之间的作用机制。Pitts A较早基于电子表格分析法来探究简单过渡空间的能耗以及节能潜力[31]。

  如果利用空调系统对过渡空间进行温度控制,过渡空间的单位面积或体积的能耗远远高于其他空间。事实上,这些空间不需要像室内空间那样对温度进行精细控制,还可以对这些空间进行积极设计,以改变人们的热体验和期望。学者们通过研究中庭、敞厅、廊道等过渡空间的空间形态表征参数,如布局形式、朝向、长宽比等,优化过渡空间的形体设计,从而提高该类空间的热舒适度,以引导部分用能行为转移到此类空间中(表2)。

  除此之外,过渡空间对周边室内空间与室外环境也具有一定的气候调节作用,通过合理的形体设计,可以优化建筑周边室内外空间的微气候和建筑能耗。Song D等人通过热环境与能耗模拟,发现相较于有半室外阳台的居住单元,没有半室外阳台空间居住单元的供热和制冷负荷分别高出39%和22%[47]。随着建筑技术的发展与城市化进程的加快,高层住宅逐渐增加,在提升城市形象与土地集约化利用方面产生了重要作用,但密集的城市建筑导致了城市热岛效应,高层建筑的主动式调节系统带来巨大的能耗问题,过渡空间在高层建筑中的气候调节作用受到关注。Taib N等人评估了高层建筑中过渡空间的设计参数对于热舒适度的影响[39];Kim D D等人探究了双层幕墙(DSF)的参数对于风热环境的调节作用[48]。

  目前,相关研究的空间参数逐渐复杂和细化,从基本空间表征参数逐渐发展到外表接触系数、缓冲空间面积比[49]、建筑架空率、开放空间比率[43]等。学者们开始尝试通过实证研究,评估这些综合空间表征参数与风热环境指标的相关性,构建绿色建筑形体评价指标与评价体系。研究对象与优化目标也呈现复合化、多目标的发展趋势(表2)。研究多集中于湿热地区,如You等人探究了高密度高层住宅中厨房污染物扩散与内庭院形式的关系[44];还有学者们探究了不同类型过渡空间[50]、过渡空间与不同透明界面[45]、过渡空间和绿色表皮[51]、绿色表皮过渡空间与光伏组件[52]对于热环境的协同作用机制。

  表2 过渡空间的空间表征参数与微气候作用机制的相关研究梳理

  Tab.2 Summary of relevant research on spatial characterization parameters and microclimate mechanism of transition spaces

  | 研究者 | 气候 | 地区 | 年份 | 空间概念 | 空间类型 | 优化变量 | 优化目标 | 研究方法 |

  | Pitts A,等[31] | 温带海洋性气候 | 英国 | 2007 | 过渡空间(transitional space) | 门厅、大堂、中庭等 | 过渡空间布局形式、朝向 | 热舒适度、能耗 | 电子表格分析法 |

  | Taib N,等[39] | 热带雨林气候 | 马来西亚 | 2014 | 过渡空间(transitional space) | 空中花园、阳台花园和屋顶花园(高层建筑) | 地理位置、过渡空间类型、朝向 | 空气温度、热舒适度(PET) | 现场调研、热环境实测、重复测量分析法 |

  | Kwon C W,等[40] | 温带海洋性气候 | 英国 | 2017 | 过渡空间(transitional space) | 建筑雨棚 | 材料透光率、朝向、地理位置 | 热舒适度(PET) | 计算机数值模拟 |

  | Xu X,等[41] | 亚热带季风气候 | 中国江苏 | 2018 | 缓冲空间(buffer space) | 庭院 | 空间布局、长宽比 | 风速、操作温度、能耗 | 计算机数值模拟、热环境实测、统计学分析 |

  | Diz-Mellado,等[42] | 地中海气候 | 西班牙 | 2020 | 过渡空间(Transition Spaces) | 庭院 | 反射率、植被 | 与室外空气温度差值 | 计算机数值模拟、热环境实测 |

  | GameroSalinas,等[43] | 热带雨林气候 | 新加坡 | 2021 | 半室外空间(semi-outdoor spaces) | 高层建筑空中花园、阳台、通风廊道、中庭等 | 空隙与固体比率、高度、高深比、虚实比、距地面高度、绿地率、开放空间比率、体形系数 | 空气温度、平均辐射温度、空气流速和相对湿度、热舒适指标、热舒适度(SET*,PMV) | 热环境实测、统计学分析 |

  | You JQ,等[44] | 亚热带季风气候 | 中国湖北 | 2022 | 过渡空间(Transition Spaces) | 高层建筑内庭院 | 内庭院形式与布局 | 烹饪污染物污染与扩散水平 | 计算机数值模拟、热环境实测 |

  | Wen BH,等[45] | 温带季风气候 | 中国河北 | 2023 | 过渡空间(Transition Spaces) | 庭院 | 加盖庭院的类型、材料 | 能耗、温度 | 计算机数值模拟、热环境实测 |

  | Han J,等[22] | 温带季风气候 | 中国华北 | 2023 | 过渡空间(Transition Spaces) | 庭院 | 底面类型、覆盖率 | 温度、相对湿度 | 计算机数值模拟、热环境实测 |

  | Lin HK,等[46] | 亚热带季风气候 | 中国广州 | 2023 | 过渡空间(Transition Spaces) | 阳台 | 绿色外墙布局 | 风速、气温、辐射温、热舒适度(PET) | 计算机数值模拟、热环境实测 |

  3.4 行为活力的评价与作用机制研究——空间形态与人的行为模式

  扬·盖尔最早研究了空间与行为的作用机制,强调了过渡空间与空间尺度对于行为和城市空间活力的重要影响[53]。众多研究也表明,空间形态设计对人的行为模式具有显著的调控作用[15,54]。空间与行为相关性的评价大多以行为活动要素为因变量,以空间要素为自变量,主要包括指标体系评价方法、基于大数据或软件模拟(空间句法、GAMA等)的评价方法和基于行为感知的评价方法等,可以采取问卷、实测、模拟或多手段结合的方式获取主观与客观空间评价数据,寻找对行为活动产生影响的空间因子,并通过数理统计的方法,探究二者之间的作用机制,构建评价体系。

  随着经济和社会的不断发展,城市中的工作人群出现心理健康问题的风险也在增加[55],过渡空间也被证实对于人的行为和心理感受具有重要的调控作用。既往相关研究多是定性探讨过渡空间设计策略对于行为的引导作用。有学者提出从空间和建筑形态入手,公共空间室外化、“冷巷”的嵌入、围护界面的灵活性、消极空间的再造等通过空间形态引导行为的绿色建筑设计策略[56]。刘燕南等以办公建筑为例,对行为特性与缓冲空间的相互作用关系进行了匹配,提出了行为引导的缓冲空间设计方法[57]。

  后期也有学者提出了定量评估方法,如焦尔桐等通过对小学教学区内行为与活动空间的关联研究,及开放活动空间的案例分析,提出开放空间的基本量度Ka应为0.13~0.2之间[58]。Li等人基于虚拟现实(VR)技术证实了过渡空间环境对压力恢复的效果[59],评价指标包括客观生理表现如心率、血压和主观评价量表。Lasagno C M等人通过实地调研与问卷调研等方式,提出解决由过渡空间进入室内空间所面对的光环境的突然变化所产生的功能性视觉障碍对于老年人的重要性[60]。

  4 既有研究总结

  从上述研究中可以发现,建筑周边微气候、建筑形体空间以及使用者的空间行为方式对建筑舒适性及能耗有着重要影响,过渡空间在其中可以起到重要作用:(1) 过渡空间的合理设置可以改善周边微环境或室内空间的热舒适性;(2) 在部分时间过渡空间可适应部分行为活动,从而替代室内用能空间,减少建筑综合能耗,它体现了以“部分时间+部分空间”用能模式取代粗放的全时全区用能模式,促进人与建筑空间和自然环境和谐共生[20]。

  4.1 研究的发展脉络

  通过文献图谱可视化分析和文献阅读等方法,对2001~2023年的国内外过渡空间及相关概念研究的发展趋势、研究热点进行挖掘和分析。可以发现,相关研究具有以下特征:

  国内外相关研究的年度发文量整体呈现波动增长的趋势,研究主体随时间发生变化,从建筑以过渡空间为主体的设计策略与类型学等方面的研究,到微气候对人体热感知相关指标的影响,再逐渐发展到空间参数对微气候的作用机制,量化研究方法逐渐成熟,研究逐渐向纵深、精细化方向发展,并呈现学科交叉融合的趋势,过渡空间的语义和内涵逐渐丰富。从相关研究的地域与气候分布来看,空间-微气候作用机制研究多数集中于湿热气候区,表明了其在湿热气候区的重要微气候调节作用。随着全球化与可持续语境下建筑学的自我觉醒,21世纪以来传统民居中的相关概念持续受到学者关注,寒冷、严寒地区与湿热地区的过渡空间类型与其微气候调节作用具有明显差异。

  从研究对象来看,过渡空间的微气候调节作用对象从过渡空间本体逐渐发展到周边室内空间与室外环境,研究对象和优化目标呈现复杂化、复合化的趋势。

  4.2 气候、人与空间的研究系统

  通过前文的文献梳理,建筑过渡空间的研究有三个相关的主体,即空间、行为与微气候[61],基于主体间的作用关系,过渡空间的研究形成了一个关联系统,其热点可以归纳为4个方向(图5):(1) 以过渡空间为研究主体的早期研究中对其设计策略、属性与作用的探讨;(2) 以过渡空间与微气候为研究主体,从早期对于其微气候调节作用探讨,发展到通过环境实测、问卷调查、计算机数值模拟和数理统计分析等方法,挖掘过渡空间表征参数与风光热环境参数或客观热舒适指标之间的作用机制[62,63],从而提出空间优化设计策略,以优化热环境,减少主动式建筑设备调节的介入的相关研究;(3) 以微气候与人为研究主体,基于物理环境与生理数据的实测,以及主观热反应的调查,挖掘过渡空间中物理环境变量与人体热表现及行为之间的作用机制;(4) 以空间与行为为研究主体,基于问卷、观察调研等方式,挖掘过渡空间要素与行为机制之间的作用关系,探究过渡空间设计对行为的引导和影响,建立评价体系。

  图5 研究主体与方向关系图

  Fig.5 Relationship diagram of research subjects and directions

  5 对未来研究的展望

  5.1 热舒适评价方向的拓展

  评价空间热舒适度的方法包括主观热感觉投票和客观热舒适指标计算。目前研究中已经发展了很多基于稳态或动态传热模型建立的人体热舒适的客观评价指标。但是对于过渡空间中热舒适评价指标的适用性尚缺乏系统的对比与论证。且目前通过将主观热感觉投票与客观热舒适指标进行拟合以修正客观热舒适的方法存在一定局限性——缺少针对性的预测评价作用。今后的研究中需要针对过渡空间建立物理、生理与心理因素的数学模型的评价指标。

  5.2 空间与行为的关联机制研究

  目前对于过渡空间与行为活力的关联机制的研究较少,既有研究主要是从环境心理学出发,定性探讨过渡空间设计策略对于人的行为和心理感受的调节和引导作用,缺乏基于量化的客观行为活力数据对过渡空间的空间要素与行为活力的关联机制进行挖掘的研究。未来研究可尝试将针对其他微观尺度建筑空间中发展出的基于深度卷积网络的图像识别技术、虚拟现实技术等新方法和新技术,在过渡空间研究中进行拓展应用。

  5.3 多目标导向的优化设计研究

  对于建筑空间的评价包含多个方面,目前针对过渡空间评价主要集中在两个方向:基于空间感知的使用者满意度主观评价和基于气候调节作用的风热环境评价,已经发展出了众多评价指标。未来研究可进一步对过渡空间的多个评价指标同时进行统筹决策,通过解决定性问题的层次分析法(AHP)、模糊评价法和解决定量问题的遗传算法(GA)、多目标粒子群优化算法(MOPSO)等对过渡空间进行多目标导向的建筑形体参数优化。

  5.4 绿色建筑的形体评价指标研究

  过渡空间的气候适应性作用逐渐受到学界重视,对于绿色建筑形体空间的客观量化指标评价,已有学者在形体、空间与界面的建筑设计维度上提出过渡空间相关的评价指标。然而根据气候条件的不同,绿色建筑形体评价指标的适用性具有差异。在后续研究中,针对具体气候条件,通过实验量化的方式对于该类综合表征指标的系统比较与探讨,将有助于为地域气候适应性绿色建筑设计方法提供更多指导。

  图、表来源

  图4:引自参考文献[14];

  表1:作者基于对参考文献[23]、[27]、[32]、[34-38]的信息进行整理绘制;

  表2:作者基于对参考文献[22]、[31]、[39-46]的信息进行整理绘制;

  其余图片均由作者绘制。

  注释

  1) 1953年,陈伯齐与夏昌世、龙庆忠等人开展民居建筑研究,其后还成立民居研究所,研究南方传统民居的特征及其形成的原因,陈伯齐等人认为,骑楼具有遮阳防雨的作用,在岭南地区具有很高的实用价值。1958年陈伯齐主持创立了华南工学院亚热带建筑研究室,奠定了亚热带建筑研究的基础。以陈伯齐、夏昌世、龙庆忠三位教授为主的教学团队,坚持现代建筑的教育思想,坚持建筑创作中的技术理性态度和对现代性的追求,强调对地方历史文化和地域气候的关注。

  2) 1952年瑞典锡格蒂纳(Sigtuna)会议中,拉尔夫·古特曼(Rolf Gutman)和居·曼兹(Theo Manz)对“门阶”理念(Doorstep)表达关注。其认为在城市与建筑之间,也需要创造出具有类似“门”这种意义的“中性空间”,这种观念能够更好的认识空间的界定、连续以及空间的多样性特征。

  3) 阿尔多·凡·艾克在1959年的《论坛》杂志中讨论了“中介”理论(In-between)。“中介”概念所表达的是一种介于属性相反或者相对的要素之间的部分,即“非极端”“非对立”。他认为中介空间在形态与功能上并非严格界定,其内部存在着丰富的感知体验和活动可能性,可以满足不同人群的心理和行为需求。

  4) 在1960年的东京国际设计会议上,黑川纪章与菊竹清等人提出了“新陈代谢论”,标志着新陈代谢运动的开始;70年代,开始讨论中间空间和模糊性,这一时期,他的作品发展了过渡空间、模糊性、矛盾心理和多价性的理论,使用了“灰色建筑”和“灰色文化”这类词语。

  5) 美国社会学家雷·奥尔登堡(Ray Oldenburg)在20世纪80年代提出了“第三空间(The Third Place)”的概念,指的是除了家庭和工作之外的非正式公共场所,他认为这是促进人际互动、提高城市活力的重要场所类型。

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