本期主题文章简介
《时代建筑》曾在2020年第5期策划了“面向未来的健康建筑”的主题，在当时新冠疫情的冲击下，如何创造更加舒适健康的人居环境成为热点话题。而在疫情仍未消退的当下，越来越多的人开始以个体视角关注并思考人居环境对人的身心多层面的影响，亦即人居环境所要关注的不仅是使用者的身体健康，同时还需关注使用者的心理与精神健康。因此，在健康建筑和健康城市的理念基础上，“疗愈建筑环境”成为进一步的研究重点，此主题重在探索空间环境如何从多方面实现对人的综合性疗愈，包括疗愈性应当如何融入城市的公共空间，它的设计和规划特征包括哪些等。
本期主题“疗愈的建筑与地方”正是基于以上背景而产生，此次收录的文章结合诸多跨学科内容，多落脚于具体的研究方法和技术路径，以期能够为未来更多的前沿研究寻求方向与路径。徐磊青等人的综述性文章总结出疗愈建筑环境的五类关键因素，以及若干环境维度和具体指标，由此构成疗愈建筑环境的基础空间导则。吕坤的文章关注了感官体验中的热感觉，通过模拟实验来研究使用者的热体验与环境的恢复性效益之间的关系。窦平平通过社会调研和循证设计，将亲生物设计策略应用于校园环境设计中，探索具有疗愈效益的校园环境。刘昆等人探索了半公共半私密街道界面的开敞程度对邻里交往活动的影响，并提供了通过设计手段促进邻里交往的眼动追踪和行为学证据，为睦邻社区的建设提供了一种可行的路径。胡宸豪等人提出以“微疗愈”绿色空间完善现有的城市游憩序列，利用其时间尺度上的疗愈即时性和高效性，以及空间尺度上的便捷可达和高使用率，实现城市绿地的心理健康促进效益最大化。陈崇贤及团队以广州市海珠区为例，结合街景图像数据、机器学习以及众包评分的方法，探究了大规模街道环境对情绪状态的影响。董贺轩、高翔基于愉悦度视角，以武汉市9个街道植物空间为样本，对其尺度特征进行现场调研及数据采集，同时对空间中步行愉悦度进行评价，并分析了两者之间的关联性。梁婉莹、姜斌的文章认为早期介入和能够提升自我能力的社会支持是减少香港露宿悲剧的关键措施，并从景观角度提出早期社会介入措施：草药种植计划。
主编：支文军教授
半室外空间恢复性体验中热感觉的作用
The Role of Thermal Sense in the Restorative Experience of Semi-outdoor Environments
吕坤 LYU Kun
Abstract
自然环境可以为城市居民带来包括恢复注意力、 减缓压力和提升积极情绪在内的多重心理效益。然而，由于当下大多数研究都着眼于环境的视觉和听觉属性，这使得热感觉在恢复性体验和过程中的作用常常被忽视。文章以办公建筑半室外空间为例，着眼于研究城市和建筑使用者的热体验与恢复性效益的关系。研究采取控制性实验，通过测量和采集前实验和后实验数据来得出心理恢复效益，以基于多感官（视觉、听觉和热感觉）虚拟现实技术的方法来模拟半室外环境。实验结果表明热舒适和热适应机会与实验对象获得的恢复性效益成正相关。在设计城市室外和半室外空间时，提供热愉悦体验和热适应机会不仅可以给使用者带来舒适感受，对处于都市化进程中的城市居民更具有广义的心理益处。
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从亲生物假说（biophilia hypothesis） 的角度来看，人们在工作和生活条件下所消耗的心理资源有可能被城市生活中各种形式的自然体验所抵消。现有的研究已经在不同的环境语境和背景下对自然体验带来的恢复性效益进行了广泛的调查。但迄今为止，大多数研究都集中在环境的视觉领域上，对于触觉和热感觉的研究则并不多见。
本文着重探索了人们在半室外环境中的热愉悦体验对其恢复性效益的影响，通过研究热愉悦与工作场所中的半室外环境的恢复性效益之间的联系，进一步了解不同感官模式对恢复过程的相对贡献。
1 前言
随着全球城市化的持续快速发展，目前地球上一半以上的人口生活在城市地区，这一比例预计到2050年将增加到68% [1]。与农村或郊区的居民相比，城市居民更有可能暴露在拥挤、噪音、热浪和其他环境压力源中 [2]，这可能会造成心理健康问题和生活质量的下降。而在具体的生活与工作环境中，压力和疲劳的来源可能是多方面的，例如，开放式办公室所存在的固有的噪音问题，以及与工作相关的问题，如延长工作时间和工作组织不当等。亲生物假说的诸多相关研究表明，城市生活中的自然环境有助于缓解上述各种压力带来的心理健康问题。
1.1 恢复性环境理论与研究现状
亲生物假说描述了人类寻求与自然和其他形式生命的联系的本能 [3]，在最近几十年里已经发展成为一种设计哲学，越来越多的人意识到将亲生物的设计原则（Biophilic Design） 融入建筑环境中会为心理上的恢复带来益处。
支持亲生物设计原理的恢复性效益有两个理论：注意力恢复理论（Attention Restoration Theory）和压力缓解理论（Stress Recovery Theory）。注意力恢复理论最初是由卡普兰（Rachel & Stephen Kaplan）提出的，用来解释人在体验自然环境后所观察到的认知能力的恢复[4-5]。当长期或高强度集中注意力后，抑制竞争性刺激和保持注意力的能力将会减弱，并导致认知疲劳。对自然环境的体验拉近了人们与日常工作和需求的心理距离，并能毫不费力地吸引我们的注意力，在此期间我们的直接注意力可以得到恢复。
压力缓解理论则从进化论的角度关注自然体验所带来的情绪反应。乌尔里奇（Ulrich）的研究表明，自然环境的恢复性效益会让人们获得更积极的情绪状态，并伴随着生理活动水平的持续的积极变化[6-7]。人类可能有一种与生俱来的本能来对环境做出适应性的反应，对于有益于人类生存的环境会迅速引起积极反应，这会促进适应性资源的恢复，从而长期有效地发挥作用。相反，在遇到存在潜在危险的环境时，人类就会产生应激反应。
针对体验自然而获得的恢复性效益的研究，多数集中于环境的视觉领域，其他的感官领域则较少涉及，例如，关于触觉和热感觉的恢复性体验研究，但其重要性不应被忽视。[8-9]
1.2 半室外和室外环境中的热体验
办公环境中同质化和静态化的室内热环境经常因其在感官上的乏味及其对使用者福祉的不利影响而广受批评，这可能是当前室内环境质量标准所导致的必然结果[10]。先进的空调制冷制热设备和控制系统、完全密封的外墙系统，以及随之而来巨大的能源消耗都旨在保持室内环境的热中性——既不过于温暖也不过于凉爽。然而，这不可避免地打破了居住者与建筑周边环境的多感官联系，极大程度地削弱了建筑使用者从疲劳和压力状态中得到缓解的可能。
与之相反，半室外和室外空间的热环境是多样和动态的，因此，为建筑使用者提供了充足的机会来体验热愉悦（thermal pleasure）。米歇尔·卡巴纳克（Michel Cabanac）提出了 alliesthesia ①理论作为对热愉悦的生理基础的解释 [11]。这一理论随后由理查德·德·迪尔（Richard de Dear） 和 帕金森（Parkinson T） 引入对于建筑环境的热舒适研究中，并开展了一系列实证研究[12-14]。环境中热刺激的情绪基调（愉快或不愉快），不仅取决于刺激本身，同时也取决于体验者身体的内部热状态。环境中有助于恢复人体的体温恒定（thermostasis）的热刺激会引起热愉悦的感受。其中包括了两种类型，局部热刺激相对于全身的热状态（空间热愉悦Spatial alliesthesia）或是时间上的热环境变化（时间热愉悦 temporal alliesthesia）。根据 alliesthesia 理论，稳定和中性的室内气候失去了为建筑使用者带来任何感官愉悦的潜力。相比于用于室内的传统稳态舒适模型，alliesthesia理论提供了理解室外和半室外环境下热感知情况的相关框架。
1.3 研究目的
通过以上对研究现状和研究空白的阐述，可以发现，热环境中的热愉悦体验对于建筑使用者的恢复性效益有重要关联。因此，研究热愉悦与工作场所半室外环境的恢复性效益之间的联系，进一步了解不同感官模式对恢复过程的相对贡献是具有重要意义的。
2 研究方法
由于研究室外环境多感官体验固有的复杂性，本研究采用了基于虚拟现实技术的实验室实证研究。在人工气候室（climate chamber）中模拟了多感官（视觉，听觉和热感觉）的半室外环境，并测试了受试者对此环境的主观体验及环境带来的恢复性效益（主要包括认知能力、情绪和压力）。42位受试者参与了本实验，平均年龄为25±6岁。实验采用了前后测量设计（pretest-posttest experimental design）。受试者环境暴露前后的认知能力测试的结果、主观情绪和生理压力测量被作为衡量恢复性效益的指标。本次实验对同一个半室外空间的两种不同的热环境情况进行了测试，第一种只包括接受太阳辐射而没有任何在遮阳处停留的适应性机会（adaptive opportunity）， 第二种情况受试者可以自行选择暴露在阳光中或停留在阴影中。
2.1 半室外环境模拟
本实验在人工气候室内模拟了多感官的半室外环境，利用虚拟现实头盔、风扇和热辐射灯模拟了动态逼真的体验。
2.1.1 视觉环境模拟
虚拟现实视觉环境的模拟通过在Rhino 3D中建模以及在Unity中构建虚拟环境而实现，其中包括了材质渲染、动画效果和自然光的模拟，并最终通过Oculus Rift S 头戴式显示设备呈现给受试者。位于墨尔本的SkyPark被选为案例场地，该场地地处密集的都市中心，采用了亲生物的设计，与本研究的背景相符。
2.1.2 热环境模拟
半室外热环境的模拟由以下三个部分实现：（1）人工气候室的空调制冷制热系统；（2）自然通风模拟；（3）人工阳光模拟（卤素灯）。具体工况可见表1。
表 1. 实验热环境工况
2.1.3 声环境模拟
研究通过Unity VR的音频系统创建了一个沉浸式的声景体验，该系统支持具有头部追踪的声环境双声道渲染。VR中的环境立体声使听觉输出能够跟踪头部的运动，从而实现更多的互动体验。
2.2 实验过程
为了研究半室外环境体验的恢复性结果，我们采用了前测—后测的实验设计，测量了室外VR干预前后受试者的认知表现和心理生理压力水平。实验分为适应性与非适应性两个环节，采用了被试者组内设计（within-subject design）。受试者在不同日期的相同时间段里参加了两个测试场景。每个受试者的两个环节的顺序是随机和平衡的，这样可以消除顺序的影响。每个环节都包括测试前、干预和测试后阶段。图1显示了实验过程的时间轴。
1. 两种视觉环境情景及对应的实验架设
前测（pre-test）阶段包括了一系列的认知测试和Trier社会压力测试 [15]。为了客观地研究对认知能力的恢复作用，参与者完成了三次倒背数字任务（backward digit-span）测试，以诱发认知疲劳，同时消除学习效应对实验结果的影响 [16]。在特里尔社会压力测试（Trier Social Stress Test）后，受试者进行了一次持续性注意任务（sustained attention to response task）和倒背数字任务测试，以此作为前测阶段的认知测试结果。恢复性环境暴露（restorative environmental exposure）是在气候室2（见图2）中模拟的半室外环境中进行的。在对VR系统进行简短的介绍后，参与者在VR半室外环境中体验25 min。在此过程中，受试者在虚拟环境中进行探索并在任何他们感觉最愉快的地方停留休息。在此之后，他们填写了关于主观感受和体验的调查问卷（见图1）。后测（post-test）阶段在气候室1进行，包含了另一轮的认知测试。
2. 实验设置和过程
3 研究结论
3.1 感官愉悦反应
在两种条件下，半室外环境的热愉悦评价有明显的不同。在没有适应性机会的纯阳光情景（UTCI = 31.4 ℃）下，受试者中感到热愉快和不愉快的人数各占一半左右，这表明半室外环境的热感知存在很大个体差异。对于有适应性机会的阳光+阴凉场景（UTCI=28.4 ℃），受试者普遍感到热愉快（平均值=1.91，SD=0.64），比 “无适应性机会”场景有明显的统计学改善 （95% CI [ 0.99—1.94], pairwise t41 = 6.27, p < 0.001）。以感官愉悦度评分（热愉悦度、视觉愉悦度、听觉愉悦度）为自变量，以总体愉悦度为因变量进行逐步多元回归分析[F (2，81) = 134.99，p < 0.001，adj. R2 = 0.76] ，从中可以发现，热舒适度是最重要的，相关性占总体舒适度投票变量的66.6%（β = 0.63，p < 0.001）。
3.2. 热愉悦与恢复性效益的联系
3.2.1 认知表现
受试者在经历了热愉快的恢复性体验后，似乎经历了较少的思维游移（mind wandering）和注意力失调（attentional failure）。研究以感官愉悦（视觉、听觉和热觉）为自变量，以SART表现的变化（Delta Errors、Delta D-prime和Delta CV）为因变量，进行了逐步多元回归分析（见表2）。从分析可以看出，热愉快与受试者对任务刺激的敏感性Delta D-prime（β = 0.24，p < 0.05），以及注意力涣散产生的反应时间差异Delta CV（β = -0.27，p < 0.05）有明显的关联。视觉愉悦感与Delta Errors错误率相关（β = - 0.34，p < 0.01）。
表2. 感官愉悦与SART表现变量变化的统计学相关（统计检验：逐步多元回归分析）
3.2.2 环境对主观情绪的影响
回归分析以热愉悦感为自变量，以各个情绪维度为因变量（见图3）形成的分析图表明，热愉悦感与所有维度的环境对主观情绪的影响呈正相关。详细的分析结果见表3。
3. 热愉悦感与环境对情绪的影响之间的关系（其中环境对主观情绪总体影响由各个情绪维度求和而来）
表3.各感官愉悦评价与环境对主观情绪的相关度分析
表3中以单个感官愉悦度作为预测环境对感知情绪的总体影响（单个情绪维度的总和）的逐步多元回归显示，在各种感官模式中，热愉悦度是环境对感知情绪的影响中最重要的预测因素（β = 0.52，R2 = 0.43，p < 0.001）。视觉愉悦感的评价和环境对感知情绪的影响之间也有显著的联系（β = 0.27, R2 = 0.06，p < 0.05），尽管其所能预测变化的比例要小得多；而听觉愉悦度并不是一个重要的预测因素。
3.2.3 主观恢复因素
我们进行了逐步多元回归分析，以研究个别感官愉悦度评价与主观恢复因素（perceived restorativeness component）的关系。在表4中可以看到，视觉愉悦感与迷恋（Fascination）（β = 0.50，p < 0.001）、远离（being-away）（β = 0.37，p < 0.01）、条理性（coherence） （β = 0.30，p < 0.01）、范围（scope）（β = 0.38，p < 0.01）和兼容性（compatibility）（β = 0.48，p < 0.01）正相关。远离感和热愉悦感之间存在正相关（β = 0.25，p < 0.05）。散点图表明，对于热感觉不愉快的情况而言，热愉悦感和远离感之间的关系更强（见图4）。
4. 热愉悦与远离之间的关系
4 热感觉在自然的恢复性体验中的作用
4.1 热愉悦与注意力恢复的联系
在实验中，远离感（sense of being-away）与半室外环境暴露的热感觉和视觉愉悦度都有明显的关联（见表4）。图3表明，与对热环境感觉愉快的受试者相比，对于认为热环境感觉不愉快的受试者中远离感的主观评价与热愉快的关联更强。一个不愉快的热环境作用就像一个环境压力源（environmental stressor），令个体产生心理和生理上的需求。随之而来的应对机制（coping mechanism）将需要更多的直接注意力（directed attention），从而影响任何可能发生的注意力恢复。
表4. 各感官愉悦程度与主观恢复因素的关系
4.2 热愉悦与压力缓解的联系
压力缓解理论提供了一个理解与自然体验相关的情感效益的框架。当我们遇到一个新的环境时，会立即产生一种潜意识（pre-conscious）的反应，进而产生一系列从压力和回避行为到恢复和接近行为的反应[7]。从生物进化学的角度来看，这种适应性反应似乎植根于我们物种的生存本能。为了能够应对环境的挑战或威胁，快速的情绪反应是必要的，由此我们得以启动适应性的生理调动（physiological mobilisation）和回避行为（avoidance behaviours），但这种本能的反应是有成本的，包括负面情绪和能量的消耗。为了维持足够应对未来事件或探索新环境的能量，当遇到有利于当下的福祉或生存的环境时，恢复过程就会发生，其特点是积极的情绪状态和生理压力的减少。
对于一个稳态生物（homeostatic creature）来说，人类的热感觉在维持内部环境的稳定方面起着关键作用。正如卡巴纳克所建议的那样 [11]，外部热环境刺激的愉悦色调（即快乐/不快乐）既取决于主体的内部热状态，也取决于热刺激本身的特征。从这个功能主义的角度来看，如果热感觉引起的情感反应足够强烈，足以促使人们对不断变化的外部热环境做出适应性行为，那将具有很大的进化优势。Alliesthesia描述了感官愉悦的生理作用，即驱动接近（快乐）或回避（不快乐）行为以维持生理平衡。
5 研究的现实意义
本研究中测试的恢复性效益假说意味着巨大的经济、社会、健康和福祉效益。目前的实验结果表明，热愉悦和热适应机会与暴露于半室外环境的恢复性效益密切相关，包括降低压力水平、改善认知表现和情绪状态。
这些心理能力的改善可能对认知表现和工作场所的生产力至关重要。在以认知为基础的工作场所（knowledge-based workplaces）和容易分散注意力的社会中，持续有意识地处理重复性和无趣的任务而不被外界刺激所分心，对认知表现非常重要。现有研究表明，增强我们的持续性注意力（sustained attention）可能会提高工作场所的生产力。在半室外环境暴露期间，与热愉悦和适应性机会相关的压力缓解和情绪改善也可能通过对心理和身体健康的积极影响来改善工作场所的缺勤和缺席问题 [17-19]。除了工作场所的影响，认知和情感方面的改善可能会带来更广泛的影响，包括促进治疗[20]、减少暴力和犯罪率[21]、促进帮助他人的行为[22]，甚至能够因为在处理生活问题时注意力能力得到提高而有效应对贫困 [23]。
在目前的实验中，热感觉与恢复性效益的关联强调了有意识地将多感官体验（包括热刺激）纳入半室外环境设计的重要性。感觉模式在人类体验中的相对重要性一直是许多假设学说的主题。西方哲学将视觉感官优先于所有其他方式 [24]。尽管视觉感官在处理有关外部世界的认知信息方面具有非常重要的意义，但仅凭这一种感官不会对我们的世界体验产生最重要的影响，尤其是对情感体验。本研究表明，热感觉对恢复性体验有实质性的贡献。围绕外围感知（peripheral perception）在建筑中的重要性的哲学命题[25-26]在本研究中得到了可量化的恢复性效益的有力支持。
在建筑环境中，视觉感知长期以来一直被设计专业所推崇，自然界的体验品质通常被简单地以视觉的表达方式引入，而不是一种综合的和沉浸式的体验。目前的气候工程（climatic engineering）实践旨在实现热中立（既不热也不冷），但我们需要重新思考，以实现环境热愉悦的潜力，为建筑环境的使用者提供更好的恢复性效益。德·迪尔的alliesthesia理论提供了一个从热环境在时间或空间上的变化来理解热愉悦的框架。这些原则提供了目前在半室外环境设计中通常被忽视的体验性的设计机会。例如，一连串的动态热体验可以通过不同的空间设计、不同的遮阳模式或自然通风设计来实现，从而创造有利的“temporal alliesthesia”。在温暖或炎热的气候环境中，微风可以部分地被动式引入或机械加强，以丰富半室外空间的热环境多样性。温暖气候下的半室外空间的温度可以通过喷雾系统来调节，或者在能源密集型设计中，使用局部空调。具有不同热属性，如反照率和热质量的材料，可用于设计室外座椅（如大理石与木材），以促进积极的“spatial alliesthesia”。鉴于城市气候工程行业的出现[27]，在恢复性半室外空间设计时对alliesthesia理论的策略性利用值得我们进一步研究。
6 结语
虽然当前学界从视觉和听觉的角度对接触自然的恢复性效益进行了广泛研究，但热感觉在恢复性过程中发挥的作用在很大程度上仍然被忽略了。本文的研究探讨了在半室外环境中热愉快、热适应机会和恢复性效益之间的联系。热愉悦与半室外环境暴露的恢复性效益明显相关，包括改善认知表现、降低心理生理压力水平和主观情绪改善。在目前的研究所调查的感官模式（视觉、听觉和热觉）中，热觉愉悦成为主观情绪状态的最重要预测因素。此外，在半室外环境中的适应性机会与热愉悦、着迷和远离等恢复性成分的改善有关，能够产生更好的恢复性结果。
虽然视觉方面是恢复性环境的一个必要组成部分，但多种感官模式的协调工作才是定义非凡自然体验的关键。我们的研究结果表明，目前的环境质量标准以及努力创造热中性的建筑环境的设计和工程实践实际上可能限制了半室外环境的恢复性效益。我们相信，这些恢复性场所的设计将从alliesthesia理论和适应性设计策略中获益良多，不仅能够丰富空间的体验，而且还会获得广泛的社会和经济价值。我们鼓励未来的研究人员研究与其他适应性设计策略相关的恢复性品质。热领域和恢复性体验之间的相互作用也值得在不同的背景和实地研究中进一步深入探究。
（图片来源：文中图表均由作者自绘）
注释：
① “alliesthesia”一词的含义较为丰富和复杂，笔者目前尚未找到关于“alliesthesia”的权威中文翻译，因此在正文中均以英文形式出现。
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完整深度阅读请参见《时代建筑》2022年第5期 疗愈的建筑与地方吕坤《半室外空间恢复性体验中热感觉的作用》，未经允许，不得转载。
作者单位：悉尼大学建筑设计与规划学院
作者简介：吕坤，男，悉尼大学建筑设计与规划学院 博士研究生
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本期杂志责任编辑：邓小骅 ，周逸坤
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