在法國長大的瑞士人 Philippe Rahm 是當今設計界的世界級怪傑。他把「以人為本」這個設計理念做到了極致，他在改變人們看待設計和建築的角度，在Philippe Rahm的設計哲學裡，美學、內涵等等都不如人的最根本生理需求來得重要，他是後現代設計界最新銳前衛、特立獨行的設計師之一，工作態度很有理工男氣質，他是設計界的科學家，是實用主義踐行者。
生理建築學 Physiological Architecture
生理建築學這個概念始於2000年初。傳統建築界普遍注重建築的文化內涵與造型，後現代主義建築則主要關注與人文相關的層面，「生理建築學」更像是回歸建築本身的立意，重新思考最基本的問題：為什麼人類需要建築？
人類對建築的需求源於動物特性：人的體溫恆定在37℃，需要抗寒散熱，需要呼吸新鮮空氣，需要光線照明才能進行活動，適宜在20-26℃的環境內生存，人的身體不斷在散熱，熱量會傳導到周圍的空氣中，因此需要有一個低於人類恆定體溫的涼爽環境。人的身體無法承受過度的寒冷與炎熱，沒有人能在零度以下的嚴冬和酷熱難耐的沙漠中赤裸著存活。建築的最初的和根本的作用就像衣服，房屋像衣服一樣為人體防護嚴寒酷暑。建築的存在意義，是在炎熱的地方創造涼爽，在寒冷的環境提供溫暖——是人的生理需求催生了建築，然而在建築的發展過程中人們漸漸忘了初衷。
人體的知覺維繫了人與外界的關係，光、空氣、濕度等等。建築並不僅僅是可見次元的設計，不是簡單的顏色選擇或外觀創新，而是更多地與不可見次元掛鉤，建築師要畫出溫度與濕度、畫出空氣品質、畫出光線。一旦人們意識到這個基本概念，就不得不面對一些「棘手」的問題，比如空氣污染。城市裡像PM2.5等可吸入細顆粒物帶來的空氣污染越來越嚴重，可視度越來越低，影響健康甚至誘發各種疾病。在這種環境下，建築的外形就算再美再獨特，也無法得到欣賞，不實用。
空氣品質顯然是建築設計需要考量的一個重要因素。室內建築設計也是同樣的道理，很多設計會使用含揮發性有機物的材料，這些材料也具有一定的致癌性。至於照明方面，自上世紀80年代以來，設計團隊就清楚建築內需要有自然光線，自然光線會調節人的荷爾蒙分泌，進而形成人的晝夜節律——即生物鐘，支配人的睡眠、覺醒的節奏。如果室內日光不足，會導致荷爾蒙分泌失調，使人容易產生神經緊張和疲憊等感覺。
總之，「生理建築學」的概念試圖喚起建築設計師的責任感，無論是室內還是建築設計師，都要重視建築中的不可見要素——溫度、光、濕度、空氣等等。從這個視角著手建築設計，整個學科投射的方向會有所改變，涉及的定義、構思等步驟與手段也隨之改變。
系列光源(Spectral light)作品，為室內生活而設計光譜©Philippe Rahm
建築與氣象的關係
Philippe Rahm 寫過一本名叫《氣象學建築》（Meterological Architecture）的書。這些年來，設計團隊不斷摸索能應用在生理建築領域的設計構成和設計語言。
一般而言，建築離不開的是幾何工具，畫矩形的平面、圓形的廣場，更重要的設計元素處在不可見的次元。是否存在全新的工具能在設計過程中具象化光線、空氣、溫度等參數，使得建築能更好地回應人的生理需求呢？就在這個探索過程中，Philippe Rahm 逐漸開始使用「氣象」這個術語，因為 Philippe Rahm 發現氣象或物理科學的語彙能應用於建築設計中。
比如，「對流」是一個氣象和物理現象，指的是熱空氣比冷空氣輕，熱空氣上升而冷空氣下沉，氣體因相對溫度的不同而流動。這種大氣對流產生了地球上的風，就像赤道的熱空氣和極地的冷空氣之間的溫度差會帶來各種洋流和季風。而對流這個概念也能運用在房屋建築和城市建設上，也就是說建築師可以根據對流的形成機制來設計房屋。通常人們會感到建築的上層較熱，下層較冷，這時就可以根據體感來安排窗戶和暖氣片等設施的位置，以便給局部傳導熱量、引入流通的空氣。
「對流」只是其中一個應用例子，蒸發與傳導等氣候現象都應用到了新的建築構成之上。這裡所說的「應用」遠不止象徵性地引用氣候現象的寓意，而是把氣候現象的具體形成機制轉化為建築設計的方針和手段。「氣象建築」的想法在2005年得到了不錯的反響，契合治理全球變暖的方針。減少建築的能源消耗是全球變暖治理的首要階段——全球39%的溫室氣體排放源於此，尤其是冬季供應暖氣會帶來大量的二氧化碳排放。
在房屋建築不再依賴石油、煤炭、天然氣等化石燃料之後，在建築本身達到節能減排的目標之後，才能進入推廣可再生清潔能源的第二階段。而研究氣象和建築的關係，有利於直接在建築設計階段構想出節能建築。前面提到了寒冷環境中建築怎麼利用對流加溫，在炎熱的環境其實是用一樣的邏輯進行相反的操作。比方說剛洗完澡出來的人處於赤裸濕潤的狀態，熱量傳導性大大提高，如果浴室的溫度過低，人就容易著涼或生病，所以理想的情況是將浴室加溫保持在22℃左右；而在客廳時人們穿著整齊，即便坐著一動不動，20℃的環境就會感到舒適；廚房則適宜降低溫度至19℃，因為在廚房裡人保持著活動狀態，且爐灶會產生熱量；寢室更是能降至18℃，這是由於在床上設計團隊會蓋被子保持熱量。在房屋內部普遍維持較低的溫度是建築節能的一個有效率措施——試想一下所有的寢室都保持在18℃，而不是簡單粗暴地把全屋溫度恆定在21℃，這將節省多少能源消耗。
在設計一棟房子時，根據對流的冷暖空氣分佈，把浴室設於靠近暖空氣的上層，把寢室安排在靠近地面的冷空氣下沉區域，這就是藉由調節建築溫度來緩和全球變暖的方法。在安排每個房間的用處之前先繪製相關的高度、氣溫圖，並在樓層間、廳室間的地板或牆壁設計通風孔，使得房屋內能形成自然的空氣對流。
同樣的方式，Philippe Rahm 與設計團隊把蒸發、傳導等自然物理現象用作建築設計語言。當然還可以有更高的追求，即設計出順應這些氣象現象的建築外形，並融入美學元素，使其既符合生理需求又迎合審美取向。
城市規劃也不出其外，人們都知道城市的熱島效應越來越嚴重，熱量積聚在人口密集、能源消耗大的地區。這時就需要「創造」風來驅散熱量，藉由建立溫度較低的區域，促使冷熱空氣交互運動，進而傳導熱量，給城市降溫——這在三伏天期間尤為重要。Philippe Rahm 就是這樣藉由結合常規的城市建築設計手段與氣象語言，減低城市的能源消耗，以達到減緩全球變暖的目的。
解域化地域作品，法國設計VIA 對當代傢俱與生活型態的研究中的「空氣交換器」
回到傳統模式
人類幾千年來積聚並使用的智慧，直到空調和中央供應暖氣的出現，中央供應暖氣首先於1855年左右出現在像倫敦、紐約這種冬季氣候較為寒冷的城市，藉由大量無節制地燒煤采暖禦寒。空調出現在20世紀初，一開始是大塊頭的機器，50年代以來逐漸小型化，冷卻的便利使得本來是一片荒漠的美國南部得以開啟城市化進程。然而在無節制使用這兩種禦寒和消暑的機器過程中，人類加劇了地球變暖。
為了對抗全球變暖，設計團隊又回歸到建築史上。早在公元前一世紀，羅馬帝國的建築師維特魯威就編寫了《建築十書》，提到如何在建築配置上應用氣象知識。在文藝復興時期，歐洲到處可見的建築圓頂實際上具有散熱機能，它使建築內部的熱空氣有足夠的上升空間，聚攏在穹頂後藉由頂棚外散。在氣候較熱的地區，設計鏤空的壁板來改善房屋通風與散熱。這些都是20世紀下半葉建築發展逐漸遺忘的智慧，在石油危機（1973年）導致石油價格大幅上漲時，人們一度回溯這些最初的解決提案，但總是不了了之。而設計團隊今天提出來的概念，確實是沿用了前人的散熱、通風等技巧並使之現代化。這裡所說的現代化指的是藉著資訊技術，如CFD（計算流體動力學）軟體，構建建築中空氣、溫度、輻射等要素的模型。氣候流場圖的繪製是設計團隊作品設計開展的重要一環，就跟設計室內照明一樣，要建模分析光強和牆面反射。
推廣建築理論時遇到的困難
Philippe Rahm 著手的是建築學研究，而且課題還在不斷發展中，需要時間來慢慢地勘探更多可用的工具、定義更完整的建構。因此 Philippe Rahm 手上把握的研究工具並不多，且這條研究道路基本只有 Philippe Rahm 一個人在開拓，往往需要藉由教課、開辦展覽和出版書籍來積累研究成果，使其越來越成熟。
另一方面，Philippe Rahm 與設計團隊一度在建築學和城市建設的政策方針上感受到很強的惰性：建築設計總是想著創新外形、關注建築呈現的文化底蘊，城市建設的的政策也是主張打造地標性建築來提振旅遊業。研究的氣象和建築的關係在前些年不太契合以旅遊業為重的商業趨向，而近年來，城市的熱島效應日益嚴重，治理全球變暖被提上了國際日程，空氣污染無論在中國、巴黎還是公尺蘭都一樣不可忽視。研究的課題便受到了重視，得到了更多的反響，人們也進一步理解 Philippe Rahm 所提倡的概念。這十年來Philippe Rahm 與設計團隊打破了以美學造型為根據的設計理念，捨棄了十年前的城市建設慣性思維，專注應用氣象建築學，比如Philippe Rahm 與設計團隊在台灣設計的台中中央公園（Jade Eco Park）就是具有一定開創性的作品。
台中中央公園
關注科學界的最新動態
2000年左右，Philippe Rahm 與設計團隊開展了幾個和光研究相關的作品，尤其是研究褪黑素和光的關係，在舊金山現代美術館（SFMOMA）辦了一個展覽，命名為「褪黑素房間（Melatonin Room）」, 呈現了兩個不同光譜支配下的展廳：一種是偏藍色，另一種是偏紅色。這個裝置的設計跟上世紀80年代興起的一項研究密切相關，《科學》雜誌上曾刊登過相關文章，研究光強與褪黑素分泌節律的關係。設計團隊能觀察到，如果身處紅色光譜中，設計團隊更容易產生睏意。而在藍色光譜的環境下，比較容易失眠。
設計該裝置的過程確實很像科幻小說中的情節，建築師不再是僅僅琢磨木材等建築材料的設計師，還是需要精密調整電磁波的「科學家」。在當時，正是這項課題的前沿性賦予了研究一種「科幻感」。20年後的今天，人們再看這項課題就不覺得有什麼新鮮了，像iPhone手機的設計已經直接利用了課題的研究成果，在系統中加入夜間模式（Night Shift），自動在日落後調整顯示屏顏色，減少藍光對用戶夜間睡眠的影響。
褪黑素房間舊金山現代美術館（SFMOMA）Jean-Gilles Décosterd
選擇契合「氣象建築」的材料和相關工藝
Philippe Rahm 參與過很多建築設計雙年展：威尼斯、芝加哥、首爾、公尺蘭、舊金山……，在展覽上呈現的是一種「人類世（Anthropocene）」風格，這是與裝飾藝術有一定關聯的研究。說到裝飾藝術，設計團隊會想到路易十四風格、瑪麗皇后風格、現代或後現代風格等等。那麼今時今日，是否存在一種新的風格呢？
裝飾藝術曾一度陷入迷茫又盲目的時期，為了好看在屋裡掛上各種簾子，單純為了悅目而選擇這樣那樣的建築和裝飾材料，僅僅考慮文化象徵和美學意義。很多人忘了這些裝飾材料的原始作用：地毯能使人赤腳著地也不覺得冷；牆上掛毯能防止冰冷的牆壁產生冷輻射；窗簾是為了遮光、阻擋牆體和窗框間隙的透風；屏風則顧名思義，發揮擋風的作用。而在20世紀，屏風更多地是被看作隔斷空間的裝飾物。裝飾材料逐漸失去了其存在的氣象層面意義，甚至失去實用價值。
在電力照明出現前，昏暗的內室是由水晶吊燈照亮的，吊燈的各個分枝鑲嵌著水晶或鏡片，用於增強燭光的亮度。現代化進程帶來了空調和暖氣，剝奪了裝飾材料的實用性，流行風格開始趨向全白、平淡的極簡主義。70年代起，建築開始使用石棉或玻璃棉來隔熱保溫，減低室內能量流失。當時建築設計隔熱層並不普遍，厚度大概是3公分。而今天，像瑞士和德國等國家的房屋隔熱磚可厚達20公分。隔熱層的應用實際上就是現代版的掛毯——觀察後得到該結果的Philippe Rahm 開始思考：要挑選什麼樣的材料才能兼顧審美和實用性，既能符合永續發展所要求的節能環保，又能創造足夠的人體舒適度？
Philippe Rahm 曾經為法國國家電台（Radio France）的大樓改造一個中心廣場，使得公眾可以參與到電台策劃的各種文化活動：科普、戲劇、節目現場放送……等，為了達成冬暖夏涼的效果，並充分利用已有條件——即透過大樓玻璃穹頂照射的陽光，需要從熱擴散率和吸熱係數為指標挑選材料。如何能在冬日利用玻璃穹頂的陽光溫暖廣場，而在夏日提供涼爽的庇蔭？
於是 Philippe Rahm 繪製廣場的流場圖，來分析夏季要從哪裡入手給廣場降溫。吸熱係數高的材料，比如金屬，就是人們所需要的，當人們觸碰金屬製品時常常會感到冰涼，而觸碰棉製品時往往會覺得熱。這是因為金屬的吸熱係數高，熱傳導極快，37℃的人體在接觸20℃的金屬時熱量會快速流失，進而產生涼爽的感覺。
Radio France，Nicolas Dorval-Bory
除了熱量外，輻射也是設計團隊要考慮的要素。還有一個要素——材料的顏色，跟反照率息息相關。反照率指的是物質反射或吸收太陽輻射熱的能力。如果地面的塗料是黑色，那麼它的溫度便很容易升高；如果是白色，則能反射太陽輻射、保持涼爽，因此現在城市建設都提倡把房屋的屋頂塗成白色，以減少太陽輻射的吸收，緩解城市的熱島效應。
最能代表「氣象建築」概念的作品
每個作品在不同時期都探索了不同的「氣象建築」設計語言、補充與發展了「氣象建築」的整體內涵。比如德國漢堡的IBA公寓專注對流的設計：在公寓裡，Philippe Rahm 設計了許多不同高度的樓板，使得不同用途的空間會因樓板高度的不同而產生溫度差。越往低處走，空間溫度越低，往高處走則空間溫度升高，住戶就像在自己的住所內根據活動行為所需的合適溫度進行遷徙。
對流之屋,IBA-Hamburg ©Philippe Rahm
Philippe Rahm 在台中中央公園也建造了相似的對流型態咖啡廳。那是個九廳室的小屋，夏季可以把主要活動空間下沉到較涼爽的地面，冬日可以把活動空間遷移回較高處保暖。雖然公園已經對外開放了，但由於訪客中心還沒完工，咖啡廳還沒啟動運營。除了咖啡廳外，台中中央公園作為台中重要的城市綠帶，包含了大大小小二十多個建築，它為Philippe Rahm 提供了在城市建設層面思考氣象建築的素材。
台中中央公園
基地位於在台中之前的水湳機場，250多公頃的面積上建設城市公共空間，包含博物館、圖書館等，公園是這個園區規劃的中心，佔地面積為70公頃，規模巨大。
Philippe Rahm 與設計團隊提出的公園設計提案完全依據氣象規則。台中是一個炎熱又潮濕的城市，且跟其他城市一樣受空氣污染問題困擾。要怎麼創造一個怡人的戶外空間，使得人們不再傾向於選擇有空調、感覺更舒適的購物商場？Philippe Rahm 運用了前述的手段和方法，繪製各種流場圖，畫出最涼快的地方。座落在北風吹過的地區相對而言比較涼爽，設計團隊藉由種植樹來引導靠近地面的風的走向，放大風的降溫效應。樹本身還是天然的避暑降溫裝置，能提供蔭蔽與蒸發吸熱，從熱傳導和太陽輻射兩方面雙管齊下，緩和悶熱。一定程度上，風的走向定義了該公園的形態。同理，濕度和空氣污染物也是藉由繪製流場圖，分析來源，再製定解決提案。空氣污染物大多來自於路上的汽車，根據其來源方位種植樹木。樹葉能吸收微顆粒物與廢氣，粗壯的樹幹則能阻隔噪音。
另外，台中中央公園內的訪客中心，設計團隊給它取名叫「氣象大廳（Climatorium）」。它佔地約3000平方公尺，是個展現與氣候變暖相關知識的小型博物館。建築內有3個空間，每個空間呈現一種氣候，就跟「儲藏氣候」的罐頭一樣，它們就是依據Philippe Rahm 前述的各項建築的參數指標塑造的。
全白的外牆反射輻射、減輕熱量吸收，建築內部進行了絕佳的隔熱保護。為了塑造不同的氣候，Philippe Rahm 在不同空間裡分解各個要素——反照率、輻射率、水密性、隔熱性、結構支承……一般而言這些要素會融為一體，均勻地呈現在建築的每個部分上。而在這個建築裡，減少空調用量到極致，主要靠自然風降溫，並把以上要素分別巧妙地安排在其合適的地方：不是所有的房間或走廊都需要隔熱層，需要干爽的空間才選取不透水材料，人員聚集的辦公場所才安裝冷氣。
氣象大廳
台中的這個作品無疑促使Philippe Rahm 與設計團隊把「氣象」原則從建築層面提升至城市規劃層面。在此之後，Philippe Rahm 和大都會建築師事務所（OMA）合作贏得了義大利公尺蘭兩個街區改造的設計競圖，該競圖作品也是以自然風傳導熱量為關鍵，所有的建築走向都與風向一致，使得自然風能不受阻礙地暢遊整個街區，順利驅散熱量和空氣污染物。