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一室之不治,何以安居(二)

2008年05月

俞静静

三、保温体(Thermal Mass)

现在,我们已大致了解了现代建筑工法之所以造出「生病的建筑物」的几个主要原因。那么应如何避免与改善呢?其实,翻开世界建筑史,再放眼亚、欧、非的一般民居,我们的祖先早已给了我们很好的答案:厚墙与实地。

在四季分明,温差大的区域,寒带、温带以及干热带,建筑物多以土、石、草或灰泥筑成厚墙,利用这些天然材料比热较大的物理特性,形成很好的保温体(Thermal Mass);也就是说,比热大的材质其吸热与散热比较慢,贮存热能的时间就比较久。如果体积大,那么吸的热也多一些。因此,在需要取暖的冷天,厚墙(保温体)在白天所吸收的太阳的辐射热,到了夜晚温度下降后,便会慢慢散发出来,而成为完全天然、不假机械的调温机制。反之在夏日,经过了夜晚冷却的土、石,仍旧能提供白日一丝清凉。所以台湾乡下早期土墙泥地的老屋,总是冬暖夏凉。在美国科罗拉多州有许多以麦杆包(Straw Bale)或用黏土混合麦杆(Straw-Clay)筑出的草泥墙;新墨西哥州、亚历桑那州一带也四处可见中美洲传统的土坯屋(Adobe)。可别小看这些「土」房子,其保暖与省能性一流,如果略加用心设计建造,往往可以达到全年不必使用人工空调的程度(Zero Energy)。即使冬天户外为冰雪所封,只要白天有太阳,室内也可保持华氏六、七十度(约摄氏二十度)的舒适温度。

您知道世上最佳的隔热材是什么吗?答案是「空气」。正是因为此一物理性质,使得保温材质低密度、孔隙多的特性,将热空气或冷空气贮存其中,需经很长时间才会逐渐释出。以保温材砌一堵厚墙,那么在墙这一边的温度,需经过数小时才会渐渐传到另一边去。它的厚度,造成一种延迟传导的特性。换言之,也就是其阻隔性能佳之意。不仅如此,我们回到上一期所谈到的建材是否透气的问题,若材料本身孔隙多,密度低,就意谓着空气分子可以自由出入;那么只需将此种材质的墙加厚,使得传递路径加长,则室内外的空气会自然而缓慢的交流,达到换气的效果,湿气也不会留滞在屋内或墙内,能够自然排出。而室外的污染,则在随着空气穿越很长的路径之后,大部分也都被细微的孔隙过滤了,无法进入室内。所以,天然保温体同时具有保温、隔热与透气三项优点。

反观美国现行的木构造住宅,为了造价低廉而且工期很短(三个月就可盖一栋),其外墙既轻且薄,只有六至七吋厚(可参考前期之标准墙剖面),其保温时效只有十分钟。也就是说,耗费了宝贵的能源来运转机械设备、好不容易才得来的室内温暖,只能保持十分钟,就又散失了。这也就是为什么在很冷及很热的天气里,家中的冷暖气差不多十分钟就要启动一次,才能维持室内的恒温,这是多么不经济又不合理的事!

地球的石化能源已逐渐枯竭,火力发电还会造成极大空气污染。不论是用燃油还是电力还是天然气,大家都应想想:如果有一天没有了怎么办?不必仰赖机械而能维持室内环境的舒适与平衡,实在是个根本解决之道,也是人类必然要走的方向。至于在照明、电器等其他方面所需使用的电力,也应以太阳能、火力、风力等干净的「绿动力」为主。

谈到这里,我们就能明白,如果室内需要装置水管式调温系统辅助的话,最好配合保温厚墙,如此一方面墙内水管的温度不易散失,一方面水管辐射式能源也与厚墙相辅相成,成为效能极高的调温设备。与送风系统比较,以辐射能供暖或取凉有以下几项优点:

  1. 室内空气品质良好。
  2. 室内温度稳定舒适。
  3. 湿度自然平衡,不生鰴菌。
  4. 安静。
  5. 耐久、维修少。
  6. 能源耗损少。
  7. 电磁平衡。

在这样的屋子里生活,身体当然容易健康。

上述几项优点的第七项,提到电磁平衡。材料也有电磁平衡的问题吗?是的,建材本身的电磁场是否平衡,大大影响人体的健康。每一种物质都由原子组成,每个原子都带着正电或负电,这是种极细微的能量(Subtle Energy),其平衡与否,决定了该材质适应外界能量场的能力。简言之,天然材质(未加以不当处理)的电磁是平衡的,而人造材料的电磁则不尽然。所以就隔热材来说,天然棉花若打湿了很快就会干,而玻璃纤维泡棉干的速度就比棉花慢许多,这与电磁平衡有关。因此之故,身上若穿着人造纤维的衣服,会觉得比较燥热、不透气;若盖的是人造纤维的被子,会影响睡眠,不易安稳;可想而知,如果居住的房子其墙、地、顶的电磁不平衡的话,会怎么样呢?

别忽视这微小正负电之间所产生的一收一放的作用力,它在自然界中担负着很重要的功用。以人体为例,骨骼带着正电,肌肉组织带负电,人体内细胞的维护、汰旧与更新、循环运输等等,很大部份需藉助这个力量。曾有科学家换算过,如果人类的心脏只是个单纯的泵(帮浦),那么为了要能把血液在总长六万多英里的大小血管中推动,这心脏必须要大到如一间小房子那样才够。而我们的心脏,只比拳头大一些。

接下来,要来探讨一样电磁不平衡,但是在现代用得最普遍的建材 — 水泥。

四、水泥与混凝土

水泥(Cement,亦可称灰泥)在近代建筑中占了很重要的地位,木造住宅、金属房屋多半仍以它作基础与地坪,道路桥梁、大型公共建筑少不了它;在台湾,更是普遍的以混凝土作为一般建筑的方式。(在此可能需要说明一下定义:水泥是原料,水泥混合了水及沙或石就称之为混凝土;水泥加水加骨材与钢筋一同浇灌,便是钢筋混凝土。)其实水泥并不是什么新材料,自古以来所采用的灰泥,便是取自氧化镁矿土与石灰岩;但是自从十九世纪前叶波特兰水泥(Portland Cement)发明之后,就逐渐取代了原本天然的灰泥。所以当今一般若提起水泥,大都是指波特兰水泥而言。

一八二四年,一位英国约克夏的石匠偶然发现将白垩(Chalk)及黏土(Clay)放到窑里烘烤后磨碎,再加入硅(音霍)酸钙(Calcium Silicate)的灰粉,加水搅拌后,就会凝结成坚硬如石的东西。他称之为「人造石的大进步」,并申请了专利。由于用波特兰水泥所铸成的混凝土其强度确实比老式灰泥大,而且能用模板浇灌成各种形状,便宜且又易于设计施工,所以很快的就席卷了全世界,成为最通用的建材,往昔的镁灰泥已被人遗忘。然而,一百多年后的今天,水泥盒子已在世界各地林立,在这个地球环境被逐渐腐蚀的时候,在人类因为房屋生病而跟着生病的时候,我们才又开始觉醒,回头重拾古老的智慧。

波特兰水泥究竟有什么不好?是我们需要探讨的第一步。现在全世界每年要生产约十七亿公吨的波特兰水泥,几乎等于每六个人就有四分之一公吨。炼水泥的窑中的温度必须达到1,450度(约2,700度),因而产生极大量的二氧化碳,一部分由燃料产生,一部分由制造过程中的化学反应而来。生产一公吨的波特兰水泥,就会制造出一公吨的二氧化碳,散向大气中。以全球平均计,水泥工业所产生的二氧化碳占人类所制造二氧化碳的百分之七,而在蓬勃发展的国家(如中国大陆),这数字更上达百分之十。在今日大气污染、臭氧层破坏、气候暖化情况如此危急的时候,我们应该要有具体行动来改善。

至于波特兰水泥本身,由于经过华氏近三千度的高温烧制,令原本所含的天然结晶水消失,生产出的水泥原料已经失去了原有的「生命力」(Life Force or Subtle Energy),其分子之间不再具有微细的推、拉力量,使其电磁呈不稳定状态。如果以波特兰水泥浇灌混凝土,更会由于其所含水分高,而具高导电性,人如果光脚直接站在这种水泥地上,则细胞内的电子会被水泥吸去,使人的电磁场不正常。德国一位生物建筑专家庞赫柏(Hubert Palm)根据他的观察,认为波特兰水泥铸出的混凝土有以下坏处:

  1. 会干扰人类生存所需的一些有益的宇宙辐射线与大地辐射线,而有损人的气(能量),使人容易疲累。
  2. 本身无生命力,或曰微细能量,而导致生活在其间的人产生种种症状,称为混凝土病(Concrete Sickness)。

而如果再加上钢筋,则更严重,会:

  1. 干扰人类赖以生存的天然电磁场,使人体失衡。
  2. 会将建筑物内机电设备所带的人工有害电磁辐射扩大效应。
  3. 钢筋甚至带有有害辐射。

于是,有人开始注意、观察,发现古早的土墙泥地用的是含镁的材料,古老的智慧一点一点揭露出来。

镁(Magnsium),存在海水盐卤中,存在百分之八的地壳里,无处不在,伴着人类在这个地球上生存与进化,如果体内缺镁,就算补充多少钙,身体也不能吸收利用。将氧化镁(Magnesium Oxide, Mgo, or Magnesia)与磷或氯化镁混合起来,就是最好的建材,欧洲、亚洲、拉丁美洲乃至纽西兰,处处都是这种建材的踪迹。中国的古长城,印度的塔(浮屠),经数千年迄今仍屹立,其灰泥中便含有镁。近者即便在美国,一九三○年以前的磨石子地坪也都含氧化镁或氯氧化镁(Magnisium Chloride);在波特兰水泥兴起之前,美国所用的便是含镁灰泥,它的好处可归纳为以下几点:

  1. 它与疏质(多孔隙)材料的结合力强。而波特兰水泥就需要介质,这些介质又令波特兰水泥更加不能透气。
  2. 能够自然呼吸,保留了原本平衡的电磁场,不会引生室内的鰴菌。
  3. 抗压力强,达 9,000psi 至 45,000psi,抗拉力亦可达 800psi。
  4. 生产氧化镁只需650度,所需温度不及生产波特兰水泥一半;生产镁土灰泥所需能源只有生产波特兰水泥的20%到40%。
  5. 含镁水泥不导电,高度绝缘,而且保温、隔热性能都很高。
  6. 若将氧化镁与黏土及疏质材混合使用,则有互补作用,黏土可帮助吸收水分,不致过潮,而镁则助快干。
  7. 施工时,镁灰泥加水在凝固的过程中不仅会吸收二氧化碳,在干了以后还会继续缓慢的吸收。一吨这种「生态混凝土」(Eco-Concrete )可吸收0.4吨的二氧化碳,有助减低温室效应。因此之故,东尼.史密斯(Tony Smith)在其「混凝土雨林」(Concrete Rainforest)一文中,称赞其为生态水泥(Eco-Cement),可以把混凝土的建筑物改造成吸收二氧化碳的「人造雨林」。

目前只有一个缺点,就是碳酸镁的主要来源菱镁矿(Magnesite)或白云石(Dolomite)的开采费用比波特兰水泥的原料碳酸钙高,但是相信日后开采量大以后价格便会下降,能够更加有竞争力。

(待续)

 

参考资料:

  1. “Homes That Heal ( And Those That Don’t ) : How Your Home May Be Harming Your Family’s Health” , by Athena Thompson, New Society Publishers
  2. “Prescriptions for A Healthy House: A Practical Guide for Architects, Builders and Homeowners, by Paula-Baker Laporte and John Banta, New Society Publishers
  3. “Breathing Walls”-Pre-Publication Draft, by George Swanson & Oram Miller
  4. geoswan.com