建築的科學設計–Microclimate Study

微氣候設計必須結合科學理論，避免落入圖像化的迷思

這些年幾乎所有建築人都對永續建築朗朗上口，也都了解自然通風及採光的重要性，市面上可見許多電腦模擬所產的彩圖、動畫輔助建築進行環境設計，但是，部份人對其所宣稱的效果抱持懷疑，且對其中的合作方式仍是懵懵懂懂。事實上，這些絢麗的彩圖僅佔科學設計一部份，而另一部分才是輔助設計的重點：數據。

圖片說明：諾丁漢大學Jubilee Campus採用多項永續設計方法，是英國著名永續校園；圖片提供／Arup

科學是以可見證據為基礎來研究大自然運作，是實證主義的核心，因此，當我們開始談論溫度、濕度、風速等物理辭彙時，所推崇的即是實證主義，是以理性的科學方法將設計概念層層剝開。

我們認為科學性的建築物理設計可以分成幾個步驟，其中，最容易被誤解或忽略的是Target、Methodology、Reference及Calculations等四項，若以自然通風為範例說明：
1.Target: 自然通風不是目標，藉自然通風提升室內舒適度才是目標
2.Methodology: 以自然通風帶走空間熱量
3.Reference: 以既有的科學文獻及學會論文等研究成果為基礎
4.Calculations: 以熱學及流體力學等物理公式計算

圖片說明：科學性的建築物理設計步驟，包含參考文獻及理論計算；圖片提供／Arup

圖像化的模擬成果可以協助建築師檢討設計成效，但是卻難以主動提供設計建議，這裡所定義的設計建議是指開窗面積、位置及型式等明確的內容，這是圖像化模擬不足之處，必須藉由物理計算等數據化的研究才能獲得明確的建議，以導入建築設計。大部份建築人都學過基礎的熱學及流體力學，只是都遺落在圖桌底下，藉由各項先進的電腦模擬軟體及基礎物理公式的計算，建築設計所期待的舒適環境將不再只是想像。

圖片說明：圖像化的模擬成果可以檢討設計成效，但是不足以提供明確的設計建議；圖片提供／Arup

以鄰近的香港為例，香港房屋署於2001年首先在公屋規劃及設計階段採用微氣候研究，自2004年起，規範所有新建公屋都需導入微氣候研究，目前已超過25件公屋設計藉由多項數據化的科學研究，確保其舒適性。透過媒體採訪，公屋居民的反應相當正面，這套方法也逐漸影響私人住宅設計。香港房屋署公屋微氣候研究內容包含許多項目，大致涵蓋：
1.戶外風環境
2.室內風環境
3.惡臭排氣
4.遮陽分析
5.垂直採光係數分析
6.眩光分析
7.太陽輻射熱分析
8.熱舒適度分析

這些分析作業都必須搭配電腦模擬及物理公式計算，並提出一份完整的研究報告，以科學化的方式檢討公屋設計在各方面是否符合舒適要求。

圖片說明：香港新建公屋必須導入微氣候分析，以確保居住品質；圖片提供／Arup

永續建築絕對是近年的設計顯學，但是住宅作為居住的機器除了工業生產的意涵外，另一項重點是其「居住」的基本功能，不論永續建築或低碳建築都必須滿足「居住」的基本需求，也就是我們強調的「健康」及「舒適」。

台灣建築設計慢慢可以見到電腦模擬分析的蹤影，那些絢麗的彩圖跟動畫非常迷人，但是卻沒有太多人去誠實面對這些作業的實用性及其缺乏的科學性。各縣市目前都在呼喊社會住宅或青年住宅，這些新建案除了滿足各種標章追求的快感外，實際上更適合作為微氣候設計的示範點，以建立制度並推廣到私人案件開發。

居住密度驚人的香港已經走了十年，相信有許多值得參考之處。

圖片說明：香港住宅已經普遍採納微氣候分析，以科學化的研究方法協助建築設計，對抗密度過高的居住問題；圖片提供／Arup

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>Arup 英商奧雅納工程顧問有限公司
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圖文提供/ Arup 鄭長芳
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編輯／蘇琨峰



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