舞動的藏袍——馬爾康鄉(xiāng)村小學(xué)太陽能技術(shù)應(yīng)用初探

龍彬，何媛

（重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院 重慶 400045）

背景

項目所在地馬爾康地處四川阿壩藏族羌族自治州，是嘉絨藏族的主要聚居地，當(dāng)?shù)貧夂蚓哂小岸上臐?、雨熱同季、日照充足、晝夜溫差大”的特點。特殊的地域環(huán)境特點要求設(shè)計者采取有效的策略，回應(yīng)馬爾康獨特的人文環(huán)境和氣候條件；作為災(zāi)后重建的小學(xué)，設(shè)計需要滿足抗震要求，給孩子們營造一個安全、溫馨的學(xué)習(xí)環(huán)境；作為鄉(xiāng)村建造背景下的實際項目，設(shè)計過程中還需要考慮馬爾康鄉(xiāng)村的建造水平和技術(shù)條件。

基于以上要求，筆者首先對當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)藏族民居建筑進(jìn)行了初步研究。

1 當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)建筑地域特色剖析

馬爾康藏語意為“火苗旺盛的地方”，古為冉隴之地，有悠久的文化歷史。因駐地有“馬爾康”寺而得名，是嘉絨藏族的主要聚居地，具有獨特的民俗民風(fēng)和地方特色。

傳統(tǒng)的嘉絨藏族村落采用依山就勢的聚落式布局模式，幾戶形成一個小聚落，這些小聚落再相互聯(lián)系共同構(gòu)成村落，每戶人家都采用了層層曬臺的建筑形式，整個建筑組群錯落有致，創(chuàng)造了完全融入自然的美麗圖景（如圖1）。

圖1 嘉絨藏族村落

當(dāng)?shù)乇Ａ袅舜罅棵髑鍟r期的土司官寨，其獨特的藝術(shù)風(fēng)格被譽為“東方建筑史上的一顆明珠”，是明清建筑藝術(shù)與藏式建筑藝術(shù)的完美融合。官寨多座北朝南，由前后左右四棟樓房組成，中間為天井式庭院，后有碉樓。藏式房間布局，漢式回廊環(huán)繞，整體造型統(tǒng)一。大量采用藏式青石板蓋房頂，并以泥石壘砌墻體，屋頂和墻體上裝飾有嘉絨藏族特有的宗教崇拜構(gòu)件和圖案；南向建筑立面上采用大量木材作為門窗洞口的裝飾材料，具有濃烈的地域特色。

嘉絨藏族民居的聚落式布局模式，特有的厚石墻、薄木墻以及白色、紅色的裝飾都是設(shè)計中可以借鑒和提取的重要元素。

2 當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)建筑氣候利用剖析

馬爾康地處川西高原腹地，縣城海拔3000m，年均氣溫8～9℃，年降水量753mm，年均日照2000小時以上，屬典型的高原季風(fēng)氣候，具有“冬干夏濕、雨熱同季、日照充足、晝夜溫差大”的特點。當(dāng)?shù)夭刈迕窬釉诮ㄖ臻g布局形式和建造方式過程中非常注意陽光的引入和當(dāng)?shù)夭牧系倪\用，多采用厚墻、小窗、內(nèi)院布局的形式以抵抗嚴(yán)寒，回應(yīng)高原特殊的氣候特征。具體特點如下。

2.1 組合庭院，層層退臺

嘉絨藏族村落采用依山就勢的聚落式布局模式，形成內(nèi)向性組團(tuán)，營造了一個避風(fēng)朝陽的小環(huán)境，有效回應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?。嘉絨民居建筑多為三層樓房，坐北朝南。南向多曬臺，錯落布置，力求使建筑更大程度地吸收陽光以驅(qū)趕冬日的寒冷，同時還有晾曬谷物的功能。功能布局多為：底層為牲畜圈和貯藏室；一層飼養(yǎng)牲口；二層為居住層，大間作為堂屋、臥室、廚房，小間作為儲藏室或樓梯間；第三層，多作經(jīng)堂和曬臺之用（如圖2）。曬臺在村民生活中具有重要作用。

圖2 傳統(tǒng)建筑的曬臺院落

2.2 厚墻小窗，保溫蓄熱

嘉絨民居多采用加厚的石木結(jié)構(gòu)墻體，由比熱很大的片石或卵石砌筑，外形端莊穩(wěn)固，風(fēng)格古樸粗獷；外墻向上有明顯向上收縮，內(nèi)墻保持豎直，堅實穩(wěn)固、結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，既利于防風(fēng)避寒，又有很好的抗震性能（如圖3）。

南向房間通常會采用木裝修的外墻，大面積開設(shè)門窗，保證室內(nèi)充足的日照；其他三個方向窗小而少，窗口成內(nèi)大外小的喇叭口，北向為避免室內(nèi)熱量向外逸散，有時甚至不開窗，獨特的開窗方式有效避免熱量的散失。

圖3 回應(yīng)氣候而生成的鮮明的朝向性

正是因為這些特點使當(dāng)?shù)夭刈鍌鹘y(tǒng)民居有效地回應(yīng)氣候，在惡劣的氣候條件下營造舒適而冬暖夏涼的室內(nèi)環(huán)境。

唯一的問題就是在夜間溫度較低的情況下，南面薄木墻在夜間散熱較快，并且季節(jié)性調(diào)控相對較弱。在設(shè)計過程中，設(shè)計者采用揚長避短的方式，使用太陽能技術(shù)原理對傳統(tǒng)方法進(jìn)行了積極的優(yōu)化調(diào)整，以達(dá)到預(yù)期目的。

3 穿“藏袍”的鄉(xiāng)村小學(xué)

3.1 設(shè)計對地域特色的回應(yīng)——對話傳統(tǒng)建筑與當(dāng)?shù)夭牧?/h3>

設(shè)計結(jié)合當(dāng)?shù)鬲毺氐牡赜蛉宋臈l件，提取了藏族聚落、曬臺和碉樓的設(shè)計要素，呼應(yīng)傳統(tǒng)建筑，應(yīng)用當(dāng)?shù)夭牧?。具體采用了如下措施。

3.1.1 分區(qū)布局，集中疏散

馬爾康屬于“汶川地震”波及區(qū)域，該項目作為災(zāi)區(qū)重建的小學(xué)，為了給孩子提供安全的庇護(hù)所，獲得最集中的疏散場地，保證最短的疏散距離，校園采用了教學(xué)區(qū)——體育區(qū)——生活區(qū)的整體布局模式，將操場放置在教學(xué)與生活區(qū)之間，使學(xué)生無論在教室還是在宿舍食堂都可以在地震第一時間逃逸，這樣做同時規(guī)避中學(xué)教學(xué)樓的陰影對場地建筑的影響，保證了建筑的采光（如圖4）。

圖4 設(shè)計總平面圖

3.1.2 院落圍合，退臺布置

提取藏族聚落布局模式，將小學(xué)教學(xué)區(qū)分組團(tuán)布置，形成三個相對獨立而又聯(lián)系的單元，組團(tuán)一為低年級使用，組團(tuán)二為高年級使用，組團(tuán)三為專業(yè)教室。教學(xué)樓圍合成一個個院落，形成獨立的活動場地，孩子們能夠在其中充分地享受陽光帶來的快樂。左側(cè)沿街的裙房空間將三個組團(tuán)串聯(lián)，其中布置交通和輔助功能；每個組團(tuán)都采用退臺布置的教室，避免建筑“自遮擋”，使更多教室得到充足的陽光，也為學(xué)生提供了更大的戶外活動場地（如圖5）。

圖5 教學(xué)樓群組模型

3.1.3 疊石鑲木，自然生長

建筑造型體現(xiàn)濃郁的地域特色。單體建筑除了采用退臺形式外，在檐口、門窗洞口、屋頂和山墻面都大量采用了嘉絨藏族慣常使用的建筑要素（如白灰粉刷的窗洞口和紅色的檐口裝飾）；建筑材質(zhì)也與當(dāng)?shù)孛窬咏y(tǒng)一，使用木材、石材和片巖與玻璃和鋼材這些現(xiàn)代材料形成對話（如圖6）。

片巖是當(dāng)?shù)貞T常使用的建筑材料，嘉絨藏族用石頭建造房子，壘起“瑪尼堆”，這使石頭及其使用本身也具有了文化特征。在比較各種方法的經(jīng)濟(jì)性后，設(shè)計采用川西常見的片巖以及地震后廢渣，通過當(dāng)?shù)毓S的簡單加工，制成“再生磚”，這樣既解決了地震廢渣的處理問題，又達(dá)到了經(jīng)濟(jì)和耐久的要求；同時，再生磚內(nèi)部的空腔又可以作為蓄熱的良好介質(zhì)，保證了室內(nèi)的冬暖夏涼，使建筑和原有的基地由于材料相同而像是生長出來的一樣（如圖7）。

圖6 教學(xué)樓局部透視

圖7 片巖再生磚示意

3.2 設(shè)計對氣候的回應(yīng)——順應(yīng)自然場地與生態(tài)環(huán)境

以宿舍樓為例，設(shè)計者在北向采用厚墻小窗來提高建筑的保暖性，南向則應(yīng)用陽光間來大量接收陽光；最大限度地保留場地原有農(nóng)田和坡地，保護(hù)場地原有生態(tài)系統(tǒng)，營造自然、和諧的校園環(huán)境（如圖8）。

圖8 宿舍立面

3.2.1 厚墻小窗，蓄熱保暖

外墻在建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中占的比例最大，墻體傳熱造成的熱損失占整個熱損失的比例也最大。通過對當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)建筑的研究發(fā)現(xiàn)，高原寒冷的冬天，只有厚實的、比熱很大的石材墻體才能起到保溫的作用，并且厚墻還可有效提高建筑的抗震性能；同時，考慮到柱子的冷橋效應(yīng)，將所有柱子（400X500）貼內(nèi)墻布置，墻體厚達(dá)600mm，有效起到保溫作用；為了將熱損失降到最低，北側(cè)全部開小窗，滿足采光要求（如圖9）。

3.2.2 保護(hù)環(huán)境，再造濕地

圖9 宿舍北墻構(gòu)造

基地未開發(fā)前是一片自然的農(nóng)田。基于對場地生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和延續(xù)，設(shè)計對大部分農(nóng)田進(jìn)行了保留和利用，將在其中種植藏區(qū)盛產(chǎn)的青稞和油菜作為校園景觀和小學(xué)生游戲的良好場所。

設(shè)計中保留了南側(cè)山坡的綠地，并改造為濕地景觀，作為對整個場地自然環(huán)境的回應(yīng)，從而形成一個生態(tài)自然的小環(huán)境。濕地稱為“地球之腎”，有著多功能、富有生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)，它不僅為人類提供大量食物、原料和水資源，而且在維持生態(tài)平衡、保持生物多樣性和珍稀物種資源以及涵養(yǎng)水源、蓄洪防旱、降解污染、調(diào)節(jié)氣候、補充地下水、控制土壤侵蝕等方面均起到重要作用。在場地中再造小濕地，可以調(diào)節(jié)局部小氣候，也可以為植物、動物特別是水禽提供一個生長的樂園，成為教育小學(xué)生愛護(hù)自然環(huán)境的最好課堂。

3.3 設(shè)計對鄉(xiāng)村現(xiàn)實條件的回應(yīng)——穿“藏袍”的太陽能

基地處于川西高原偏遠(yuǎn)山區(qū)，采用當(dāng)?shù)夭牧?、?dāng)?shù)亟ㄔ旆绞剑瑧?yīng)用廉價、高效的鄉(xiāng)土太陽能技術(shù)是唯一的選擇。

3.3.1 特朗伯墻的使用

教學(xué)樓一層窗下墻使用特朗伯墻，達(dá)到冬季保暖的作用。冬季白天，深色墻體大量吸收陽光，形成墻體與玻璃之間的“小溫室”，同時強烈的陽光又不會直射進(jìn)教室；冬季夜晚沒有太陽照射后，就把自動升降隔熱垂簾放下，能減少墻體熱量損失，它的金屬涂層，可以把墻體的熱輻射反射回來。加上最外層的雙層中空玻璃窗，可以大大提高冬季夜晚室內(nèi)的熱效率。冬季的夜晚，吸熱墻體的熱量將會慢慢向室內(nèi)釋放，這個過程將長達(dá)6～12小時，有效防止建筑夜晚結(jié)露結(jié)冰。夏天墻體的工作原理與冬季幾乎相同，只是把可調(diào)式遮陽板調(diào)節(jié)到遮陽狀態(tài)，不讓陽光照射到吸熱散熱墻的玻璃上（如圖10）。

圖10 教室窗下特朗勃墻工作原理

3.3.2 高效的陽光間

馬爾康地處高原地區(qū)，冬季寒冷。為了更好地接受陽光，防止建筑夜間結(jié)露結(jié)冰，在教學(xué)樓、宿舍和食堂的南側(cè)，結(jié)合走廊、陽臺、樓梯間大量采用了陽光間這一被動式太陽能技術(shù)。教室主要布置在二樓三樓的走廊，宿舍則把南側(cè)陽臺作為陽光間，這樣既保證了房間的采光和保暖，又使強烈的陽光又不會直射進(jìn)室內(nèi)造成眩光。通過讓太陽光透過雙層中空玻璃窗照射到陽光屋室內(nèi)，使室內(nèi)氣溫升高，在“溫室效應(yīng)”作用下，達(dá)到冬季取暖的效果。到了夏天，只需要把遮陽板放下，就可阻擋太陽的照射。根據(jù)相關(guān)測算，陽光間在天氣晴朗的冬季，當(dāng)室外為零度時，室內(nèi)最高溫度可達(dá)到18～20℃。

3.3.3 主動式太陽能技術(shù)的應(yīng)用

太陽能集熱器是一種經(jīng)濟(jì)而穩(wěn)定的主動式太陽能技術(shù)，適合在偏遠(yuǎn)地區(qū)使用。設(shè)計中主要使用在宿舍和食堂。宿舍北側(cè)接受不到陽光的照射，為保證冬季室溫，添加集熱器用以加熱北向蓄熱墻：白天集熱器吸收太陽能，加熱空氣間層，通過熱空氣循環(huán)使熱量儲存在北側(cè)厚墻空腔中，夜間墻體散發(fā)熱量，從而使北側(cè)宿舍冬季室溫達(dá)到要求。

同時在宿舍樓和食堂頂部安裝太陽能熱水器，為生活和餐飲提供了熱水；在宿舍立面還安裝了少量太陽能光電板，作為生活照明的補充（如圖11）。

4 設(shè)計的意義

通過一系列設(shè)計措施，實現(xiàn)了鄉(xiāng)土建筑與太陽能技術(shù)的有機結(jié)合，解決了高海拔寒冷地區(qū)建筑冬季保暖、夏季防止陽光直射的問題。對太陽能技術(shù)的集成運用進(jìn)行了新嘗試；同時，也為解決偏遠(yuǎn)地區(qū)小學(xué)設(shè)計所面臨的資金少、技術(shù)低、材料差的問題提出了新思路。

圖11 主動式技術(shù)

[1]黃渝平.馬爾康地區(qū)藏族民間建筑一覽[J].建筑藝術(shù)，1995，05.

[2]王暉.西藏阿里蘋果小學(xué)[J].時代建筑.2006，04.114－119.

[3]李江南.夏熱冬冷地區(qū)低能耗生態(tài)小住宅探索與實踐[J].建筑學(xué)報，2008，03.16-18.

[4]百度百科——濕地[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/7363.htm.