黃土高原地區(qū)窯洞建筑中的生態(tài)理念

李建軍 武 琳 支瑞峰

(內蒙古自治區(qū) 包頭 014030)

1.前言

黃土高原華夏文明的基因，孕育了農耕文明，居住在這片土地先民將道法自然、天人合一的思想到處體現(xiàn)在生活當中。窯洞取材自然，造價低廉，環(huán)保節(jié)能，舒適宜居，將人——建筑——自然有機結合在一起，蘊含著現(xiàn)代綠色建筑所追求的生態(tài)理念。在黃土高原廣大農村地區(qū)，還有相當一部分人群居住在窯洞之中，據統(tǒng)計目前大約有4000萬居民住在各種類型窯洞中［1］，僅山西省2004年統(tǒng)計，全省有100萬孔土窯洞，窯洞居民為330 萬［2］。

隨著經濟不斷發(fā)展，農村居民對居住環(huán)境要求有所提高，在人均耕地不斷減少，人地關系日趨緊張的大背景下，提升窯洞的住宅環(huán)境，滿足窯洞居民對居住環(huán)境的需求，延續(xù)窯洞建筑生態(tài)環(huán)保的理念，既可以開發(fā)原有的宅基地，減少對耕地占用，又可以通過研究其中的生態(tài)設計方法對現(xiàn)代綠色建筑設計具有借鑒意義。

2.窯洞建筑中生態(tài)理念

窯洞從其建筑材料來看可以分為土窯洞、磚石窯洞，其中土窯洞又分為靠崖土窯洞、接口土窯洞、地下窯洞，磚石窯洞可分為靠崖磚石窯和平地磚石窯。

2.1 選址及選材中的生態(tài)理念。土窯洞是在社會生產技術較低的條件下，黃土高原地區(qū)居民改造自然，適應自然的結果，是人類穴居的一種類型。這類窯洞選址決定性因素是地形地貌、土質堆積條件及飲用水源分布情況。黃土高原地區(qū)塬、梁、峁等地貌類型主要由堆積作用形成，在土質堆積密實的陡坡地段及沿河、溝谷成為土窯洞的集中區(qū)，窯洞朝向決定于梁、峁構造走向，朝南、朝東、朝西的都有。隨著人口增長，可用于修筑土窯洞的有利地形地貌條件缺乏，在一些土質堆積條件不太密實地段也修建了一些窯洞，但是這種窯洞窯口部容易坍塌，為了防止窯面坍塌用磚石在正立面砌筑加固，外觀像磚石窯洞內部空間還是土穴的接口窯洞。這種窯洞克服了土層堆積不太穩(wěn)定的缺點，利用了相對較差地段，降低了成本，增加開間，擴大開窗面積，改善了采光條件，同時也具有美觀作用。地下窯洞主要集中在黃土高原平原地區(qū)，該地區(qū)受到外力侵蝕作用小、黃土層堆積厚，地下水位埋藏較深，梁卯地形較少，黃土塬地貌發(fā)育良好，不具有建設靠崖窯條件，因此在當時生產技術較低條件下，為適應這種環(huán)境，建設地下窯成為必然選擇。

從建筑材料和對自然改造來看，以上三種窯洞主要建材為土、石與木材，這些材料都是在自然環(huán)境中可以直接獲取，通過簡單加工就可以使用，對自然的破壞不大?？垦率酱u石窯以磚石為建造材料形成拱券結構，一般選擇在背靠土坡，三面被土包裹地段，有利于抵消了拱券結構的側推力，這在建造技術較低的條件下，確保窯洞結構穩(wěn)定性、防止坍塌、利于抗震等方面具有重要意義。這類窯選址多位于土窯原址，也有部分結合坡地建設，既可以利用原有建設用地，避免占用耕地，又可以降低建造成本。

選址位于坡地上的窯洞建造過程中，首先，將開挖墻多余土堆積于窯洞中間半凸拱形，作為弧形窯洞的模板及支撐結構。然后，從窯墻體到弧形頂部進行逐層砌筑，待窯洞結構養(yǎng)護穩(wěn)定后將內部土挖出，填補在窯洞頂部或砌筑院墻、平整院落做到土盡其用。平地磚石窯是在平地上完全用磚石砌筑的窯洞。這種窯洞在選址上脫離了地形條件的限制，是靠崖式磚石窯由坡地向平坦空曠地帶過度，建筑朝向受地形條件的限制較少，可以因地制宜選擇最佳朝向。其用料主要為石材、石灰、木材及生土。

2.2 采暖保溫生態(tài)理念。土窯洞建筑具有冬暖夏涼特點，石砌筑窯洞雖然也具有溫度調節(jié)功能但較土窯洞差，居民結合廚房安裝自備采暖系統(tǒng)，將廚房、火炕有機結合，既能滿足取暖要求又能滿足廚房用火需求。由于火炕煙道頂部建筑材料為當?shù)刈匀画h(huán)境中的片巖，吸熱升溫快，其上層為水泥砂漿抹面找平層。火炕表面上鋪羊毛氈墊起到緩沖片巖熱量傳導的作用，使熱量緩慢釋放，保證室內長時間的適宜的溫度。

2.3 建筑構造中的生態(tài)理念。為了平衡拱券水平側推力，建造中增加兩側外墻厚度或者建設扶臂。從土窯洞到磚石窯洞，隨著建筑材料結構性能的變化，內部空間也有改變。磚石拱券結構比土券結構強，因此磚石窯開間及高度都有了較大改變，可以建造跨度較大空間，寬度從土窯的2－2.5米增加到4米，高度也達到4米左右，利用聯(lián)排窯洞中間通道，使內部空間更大，有了功能分區(qū)，居住環(huán)境有了較大提高，采光條件有了較大改善，為了使室內通風良好，在后墻增設高窗，保證了私密性要求同時防止了噪聲干擾。建設聯(lián)排式窯洞也減少用料，降低了建筑成本。

2.4 窯洞頂部防水做法改變。傳統(tǒng)窯洞頂部用生土覆蓋，年長日久草本植物生長，鼠類及昆蟲會在覆土中挖洞筑巢，夏季黃土高原降雨豐沛，雨水會沿植物根系及孔隙下滲，引起窯內頂部潮濕，嚴重時會引起頂部抹灰層脫落，影響室內環(huán)境。

為了解決這一問題，現(xiàn)在窯洞屋頂防水處理施工藝有所改變，首先，用石灰漿灌頂，使拱券縫隙密閉;其次，干燥的石灰粉末與土層交替鋪設數(shù)層后夯實。由于石灰粉中的碳酸鈣可以吸收土層中的水分，起到干燥劑的作用，夯實可以使土中孔隙減少，防止水下滲。最后，在窯洞頂部最上層鋪設磚塊，用水泥砂漿溝縫，防止草本植物生長。

3.結語

窯洞不僅具有少占耕地、施工簡單、易于自建、造價低廉的特點，還有隔音、防火、保溫、冬暖夏涼的特點，是黃土高原農家居民首選［3］。在環(huán)境問題日益突出的今天，如何減少對環(huán)境破壞已成為經濟發(fā)展的共識。窯洞充分利用了黃土高原地區(qū)的地理條件，適應當?shù)馗珊蛋敫珊禋夂?，結合得天獨厚的土資源，創(chuàng)造了中國傳統(tǒng)建筑中的土文化［4］。作為黃土高原鄉(xiāng)土文化的基因，這種獨特的民居形式越來越受到一些藝術家和游客的喜歡，成為鄉(xiāng)村旅游的一個景點，值得推廣。

［1］劉小軍、王鐵行、于瑞艷 黃土地區(qū)窯洞的歷史、現(xiàn)狀及對未來發(fā)展的建議［J］工業(yè)建筑2007.

［2］史向紅 山西省農村黃土窯洞更新淺析 ［J］

［3］喬一真、張愛國.黃土高原窯洞選址的環(huán)境學分析 ［J］科學之友，2013(01)