亲生物材料与系统作为建筑适应气候变化的潜力——环境机制分析

《Sustainability》：Biophilic Materials and Systems as a Potential for Architectural Adaptation to Climate Change—An Analysis of Environmental Mechanisms

　　

亲生物设计在建筑中日益流行，常被视为与建筑使用者身心福祉相关。同时，愈发严峻的气候变化要求更加重视基于材料特性的被动式（passive）策略，以支持建筑内的环境调节。文献中亲生物要素涵盖从天然材料、植物系统到光与水等环境因子的广泛组件，但其分类常依赖感知标准。本文旨在批判性分析并评估材料与亲生物系统在建筑适应气候变化语境下的问题，提出一种基于影响机制而非材料来源或美学特征的分类，从而将材料属性与温度、湿度等可量化室内环境质量（Indoor Environmental Quality, IEQ）参数关联。所提框架表明，亲生物材料与系统对用户的影响可能是间接的，部分源于对室内微气候与IEQ参数的塑造。该视角凸显了环境机制作为亲生物解读补充维度之潜在重要性，这一层面在既有文献中尚未被充分探讨。基于机制的方法可作为进一步评估亲生物材料与系统在建筑适应气候变化中潜力的基础。

研究背景方面，当代建筑面临气候变化带来的极端天气频发与升温挑战，被动式材料策略对稳定室内环境至关重要；与此同时亲生物设计虽广受关注，但既有研究多聚焦使用者感知、健康与心理福祉，对其材料与系统通过物理、生物机制调节温度、湿度、空气品质等IEQ参数的过程缺乏系统分类与机制化解读，存在明显研究空白。研究人员由此开展一项基于文献范围综述（scoping review）的批判性分析，提出以主导环境机制为核心的亲生物组分分类与原创统一模型，论证其在建筑气候适应中的潜在意义。论文发表于《Sustainability》。

关键技术方法上，研究人员采用2000年后同行评审文献的范围综述，沿“亲生物设计概念框架—材料与系统环境机制—IEQ—建筑气候适应”四类检索范畴整合Google Scholar、Web of Science、Scopus、Elsevier等数据库证据；继而通过阶段式推导，将亲生物材料（木材、软木、石材、陶瓷、黏土/石灰/石膏抹灰、麻混凝土等）与植被系统（室内植物、绿墙、活体墙、绿立面、绿屋顶、主动生物过滤系统）映射到主导环境机制，再关联环境效应与IEQ参数，最后嵌入气候风险语境解释适应潜力，全程为解释性文献综合而非新增实验。

研究结果部分，第3节梳理亲生物概念自Fromm、Wilson、Kellert至Terrapin Bright Green“14 Patterns of Biophilic Design”的演进，指出现有趋势偏重心理感知，研究空白在于未将组分按物理/生物机制与IEQ参数系统挂钩。第4节提出原创统一模型，定义四类主导机制：热调节（Thermal Regulation, TR）见于石材蓄热与通风石材幕墙、软木隔热、陶瓷瓦冷屋面；湿缓冲（Moisture Buffering, MB）见于黏土/石灰/石膏抹灰与多孔陶瓷的吸脱附调湿；湿热交互（Hygrothermal Interaction, HI）以木材与麻混凝土同时交换热湿为典型；植被基调节（Vegetation-based Regulation, VR）涵盖室内植物蒸腾、活体墙遮阴与层间换热、绿立面遮阳蒸腾、绿屋顶滞水与蒸散及主动生物过滤系统的吸收与微生物降解。模型强调单组分的机制主导性分配及IEQ间接影响路径。第5节将机制对接气候风险，指出TR与VR类可通过蓄热、遮阳、蒸散减缓热浪过热，MB与HI类平抑温湿波动抑制霉变，绿屋顶/立面额外提供雨水滞留与城市热岛缓解，但效果受气候区、构造尺度、运维条件制约，不能替代机械通风空调。第6节结论重申，亲生物组分应被解读为兼具健康联结与环境机制调节的双重属性，基于机制的分类为气候适应设计提供补充性知识基础。

讨论与结论翻译：气候变化与极端天气频发同建成环境密不可分，亲生物材料与绿化系统可借由影响IEQ（含热舒适）支撑建筑适应；既有文献偏重心理感知维度，本文模型不以传统亲生物设计模型替代而是补充其物理功能维度，通过综合建筑物理、材料科学、环境心理学与气候风险文献，将组分—机制—环境效应—IEQ参数链条化；在建筑维持稳定IEQ能力即韧性的判断下，该机制化路径可作应对气候变化的具体设计依据。研究人员指出，单一材料或系统不构成适应属性，适应是机制改变室内参数或微气候的结果，且机制效力依组分类型、集成方式、结构体与当地气候而异；亲生物策略不能取代光伏、机械通风等能效技术，但作为被动调节层具有明确补充价值。