川西林盤節(jié)能經(jīng)驗與啟示

董文英 Dong Wenying

(1.中南林業(yè)科技大學家具與藝術(shù)設(shè)計學院，湖南長沙 410004；2.四川農(nóng)業(yè)大學林學院木材科學與工程系，四川成都 611113)

川西林盤節(jié)能經(jīng)驗與啟示

董文英1,2Dong Wenying1,2

(1.中南林業(yè)科技大學家具與藝術(shù)設(shè)計學院，湖南長沙 410004；2.四川農(nóng)業(yè)大學林學院木材科學與工程系，四川成都 611113)

在被動式節(jié)能背景下，從川西林盤及其住宅建筑入手，總結(jié)其傳統(tǒng)節(jié)能經(jīng)驗，并提出了建筑平面布局、外墻的保溫隔熱性能、自然通風技術(shù)以及被動式太陽能利用等相關(guān)節(jié)能改進措施。目的在于把可供參考的經(jīng)驗和措施在四川的新農(nóng)村住宅建設(shè)中進行應(yīng)用，為創(chuàng)造具有傳統(tǒng)文化特色并且環(huán)保、低碳、節(jié)能的新農(nóng)村住宅及其環(huán)境提供一定的啟示與借鑒。

川西林盤；節(jié)能；通風技術(shù)；被動式設(shè)計

1 引言

在全球能源供應(yīng)越來越緊張的今天，我們的建筑能耗卻一直居高不下，并在總能耗所占的比例也越來越重。1988年瑞典隆德大學的Mr. Bo Adamson教授和德國達姆斯塔特房屋與環(huán)境研究所的Mr. Wolfgang Feist博士提出被動式建筑概念，目標是設(shè)計一種不需要“主動”提供能量的這樣一種房屋，因此被稱為“被動式建筑”。2005年世界能源價格大幅上漲，“被動式建筑”作為生態(tài)節(jié)能領(lǐng)域的一項新技術(shù)，引起越來越多與環(huán)境相關(guān)的各界人士的注意。已有20余年被動建筑實踐歷史的歐洲在其議會也提出：歐洲新建建筑要符合“被動式住宅”標準。包括美國、中國等許多國家在內(nèi)，越來越多的建筑專家逐漸認識到：“被動式建筑”節(jié)能技術(shù)是最合理且效果最明顯的建筑節(jié)能技術(shù)，它以適合的技術(shù)、優(yōu)良的性能、良好的經(jīng)濟性為建筑節(jié)能開辟了一條嶄新的道路。

被動式建筑設(shè)計方式有很多。經(jīng)過有關(guān)部門對中國各個地區(qū)氣候的舒適度及節(jié)能措施對建筑產(chǎn)生的效果進行分析比較后，主要歸納為三種典型的被動式設(shè)計方法：自然通風技術(shù)、被動式太陽能利用以及保溫隔熱技術(shù)。

2 川西林盤的傳統(tǒng)節(jié)能模式

被動節(jié)能意識在千百年前人們建造住宅時就存在，只是沒有清晰的概念。自古以來，自然環(huán)境影響著民居建造。在諸多自然環(huán)境因素中，氣候?qū)γ窬咏ㄔ斓挠绊懯亲畲蟮?。中國民居的形式、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，往往與氣候變化是相符的[1-2]。

川西林盤位于四川盆地西部邊緣，它是成都平原及丘陵地區(qū)的農(nóng)家院落與周邊高大樹木、竹林、河流及外圍耕地等自然環(huán)境有機融合，營造的一種生態(tài)居住環(huán)境，是四川盆地地區(qū)獨有的一種傳統(tǒng)居住形式。該地區(qū)處于中國東部亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)的西部邊緣與高原干熱河谷氣候交匯地帶，屬夏熱冬冷地區(qū)。近5年的氣象數(shù)據(jù)顯示，全年平均氣溫16℃左右，夏季平均氣溫不高于30℃，但冬季氣溫最低可達1℃；雨量充沛，空氣相對濕度較高，全年基本維持在80%左右；太陽輻射照度低，輻射量少。

川西林盤是青藏高原向成都平原過渡地帶的集生產(chǎn)、生活和景觀于一體的復(fù)合型居住模式。這一生態(tài)居住模式歷時悠久，與成都平原農(nóng)耕條件、傳統(tǒng)農(nóng)耕方式和居住生活需要相互協(xié)調(diào)，并成為維護成都平原生態(tài)環(huán)境的重要因素，千百年來這類民居建筑實踐中包含了眾多的傳統(tǒng)節(jié)能經(jīng)驗。本研究發(fā)現(xiàn)，川西林盤的傳統(tǒng)節(jié)能經(jīng)驗主要體現(xiàn)在因地制宜、優(yōu)良的生態(tài)經(jīng)驗和自然通風技術(shù)三個方面。

2.1 因地制宜

四川民居重要特點之一就是因地制宜，川西林盤也不例外。人們巧妙利用地形依山傍勢修建住宅（見圖1，依山傍勢的川西民居），并從當?shù)丨h(huán)境中尋找適宜的建筑材料，如用當?shù)厥a(chǎn)的柏木、竹子等作為建筑材料。川西林盤中雅安農(nóng)村住宅常使用木骨泥墻、青石門框等，充滿鄉(xiāng)土氣息和地方特色。這類地方材料的使用，能有效調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，很多建筑材料還能加以循環(huán)利用，即使不能再利用的廢棄材料也能自行分解，不會加重環(huán)境的承載力，還能有效減少垃圾排放，可稱其為低技術(shù)生態(tài)節(jié)能建筑。

圖1 依山傍勢的川西民居

川西林盤因地制宜的傳統(tǒng)節(jié)能經(jīng)驗，在當今雅安新農(nóng)村住宅建設(shè)過程中有所延續(xù)，政府和相關(guān)部門取締粘土磚，就地取材，利用工業(yè)廢渣燒制空心磚，利用白泥制水泥，推廣新型節(jié)能建材和墻體保溫材料；并充分利用農(nóng)村可再生能源——沼氣，截止2010年底，雅安地區(qū)共建設(shè)農(nóng)村戶用沼氣池8.37萬口，占適宜建池農(nóng)戶的41.6%，建成沼氣后期服務(wù)網(wǎng)點175個。

2.2 傳統(tǒng)生態(tài)經(jīng)驗

川西林盤具有較好的文化價值和生態(tài)價值，并且它的存在與居住模式對周圍環(huán)境的保護起到重大作用。它所在的成都平原是長江上游稻作文化的發(fā)祥地，在這里孕育了川西農(nóng)耕文明，因其獨特的地理位置、氣候條件與文化背景，形成了當?shù)鼐用衽c眾不同的生活生產(chǎn)模式，從此意義上講，林盤正是其文化特征的一面鏡子和一個縮影，是當?shù)匚拿}傳承的一系分支。

林盤的形成和存在，猶如《園冶》作者計成所提出造園的至高境界“雖由人作，宛自天開”。其存在狀態(tài)充分印證了道家哲學提倡的自然無為即是美的哲學理念。道家崇尚“天人合一”的觀念，強調(diào)人與自然的協(xié)調(diào)及和諧關(guān)系。特有的川西院落式建筑和林、田、水共同營造的良好小氣候，正是道家這一生態(tài)觀念的直接體現(xiàn)。林盤結(jié)構(gòu)所具有的生產(chǎn)格局和林、院的居住模式很類似森林與草地和灌木群落之間的過渡區(qū)域，由于群落交錯區(qū)樹種的數(shù)目及一些種群密度比相鄰群落大，使林盤具有更豐富的物種，這些樹木為鳥禽及小動物提供了良好的棲息地。林盤中的人們居住于院落之中，游憩于林盤綠洲，工作于田間地頭，形成以小農(nóng)經(jīng)濟為主的自給自足的“自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)”。而且為生活其中的居民創(chuàng)造了溫潤適宜的小氣候，置身于林盤中，春秋宜人、夏天遮陰、冬季擋風，其空氣的含氧量和潔凈度，較之城市中的污濁空氣，兩者不可同日而語。對于雅安市提出建設(shè)國際化區(qū)域性生態(tài)城市的戰(zhàn)略目標來說，川西林盤的傳統(tǒng)生態(tài)經(jīng)驗可供借鑒和參考。（見圖2，川西林盤規(guī)劃平面圖）

圖2 川西林盤規(guī)劃平面圖

2.3 自然通風技術(shù)

自然通風技術(shù)主要是利用天井所形成的，它對建筑舒適度的影響在各個地區(qū)均比較明顯。而針對不同地區(qū)，天井在自然通風的作用時間和效果上存在一定差別。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，像川西林盤這類夏熱冬冷地區(qū)，其被動式設(shè)計在12月至次年3月寒冷季節(jié)效果微乎其微，同樣需要供暖來滿足其舒適度要求。而事實上，在四川這類夏熱冬冷地區(qū)的冬季是沒有集中供暖的，這嚴重影響該地區(qū)冬季的舒適度。因此，在川西林盤地區(qū)采用自然通風技術(shù)相對其他典型的被動式設(shè)計技術(shù)來說更為有效。

為川西林盤住宅的節(jié)能創(chuàng)造良好的條件的就是“天井”的設(shè)置。川西林盤住宅建筑中的天井與四川的氣候和生活方式有著密切的聯(lián)系。由于川西空氣潮濕日曬少，天井居于院落之中，與院落保持空氣通暢，還可將屋內(nèi)的潮氣與灰塵排于屋外。一般的林盤住宅會在房屋與圍墻間至少留有1米左右寬度的通風天井，以利于組織室內(nèi)良好的穿堂風。除此之外，天井常常就地取材，借助簡單的建筑材料與房屋建筑同步修建，省工、省料、便于施工，并結(jié)合房檐的避雨、遮陰功能，能將污水順利地排出室外，對室內(nèi)空氣與濕度的調(diào)整起到積極地作用。與阿拉伯園林中“下沉式花圃”有異曲同工之妙。（見圖3、4，林盤住宅中的天井）

圖3-4 林盤住宅中的天井

圖5 典型川西林盤的室內(nèi)熱環(huán)境

3 川西林盤節(jié)能改進措施

川西地區(qū)建筑節(jié)能措施主要體現(xiàn)在夏季以通風、隔熱、遮陽、隔潮為主，冬季以集熱、保溫、通風為主的被動技術(shù)。川西林盤對于住宅建筑夏季通風、遮陽和生態(tài)性處理有良好效果，但對于建筑的冬季集熱、保溫等措施還有待改進，尤其是冬季室內(nèi)熱環(huán)境急需改善。

3.1 建筑布局

建筑朝向的選擇決定了室內(nèi)采光情況，因此，選擇合理的建筑朝向是建筑布局的首要因素。川西地區(qū)山地居多，當?shù)亟ㄖ鶕?jù)周圍地形和環(huán)境來選擇朝向，一定程度上影響到住宅的自然采光和冬季太陽輻射熱。有數(shù)據(jù)表明，在典型川西林盤中，天晴時有良好采光條件的房間室內(nèi)氣溫明顯高于采光欠佳的房間，平均溫差為1.8℃，最大可達3.6℃。因此良好的采光在很大程度上可以改善川西林盤住宅冬季室內(nèi)熱環(huán)境。（見圖5，典型川西林盤的室內(nèi)熱環(huán)境）

據(jù)研究表明，當房屋的朝向或集熱面處于正南方向±30°以內(nèi)時，最有利于太陽能的利用。在建筑物平面布局時，應(yīng)把人們居住的主要房間布置在南側(cè)，而次要的房間則布置在北側(cè)，并且，最好設(shè)計成東西軸長、南北軸短的平面形狀[4]。

3.2 外墻保溫隔熱

對于川西林盤住宅建筑，圍護結(jié)構(gòu)主要為磚墻、夯土墻或木板墻，這種外墻材料加之有限的建筑施工水平，導致農(nóng)宅的密閉性與保溫性能都比較差。但在川西林盤住宅中也能看到有效而環(huán)保的節(jié)能方法縮影：在依山傍勢修建的住宅中，有些住宅的三面都圍著山體（效果等同于埋入地下），并設(shè)置通風天井，這樣能有效隔熱。再者，建筑周圍可以種植適宜的樹種，如南側(cè)種植落葉樹，夏季遮陽，冬季建筑外墻可以接受陽光來加熱室溫。對于川西林盤低層住宅，可以選擇當?shù)刎S富木材、石材、黃泥等材料資源，既節(jié)約成本，石材作為適合的墻體材料，還能有效地保溫隔熱。

直接接受陽光暴曬時間最長的是屋頂。最好的方法是用植被覆蓋屋頂，既能有效的保溫隔熱，又可以美化環(huán)境。但對于川西這類夏季多雨的地區(qū)，最因地制宜的節(jié)能做法是在屋頂上儲水，但前提是屋頂要做好防水[5]。

3.3 更優(yōu)良的自然通風技術(shù)

川西林盤的朝向和平面布局應(yīng)考慮到川西地區(qū)的夏季與冬季的風向，使朝向夏季主導風向的外表面積增大，改善吸風面的風環(huán)境。建筑的平面盡量利用集中式的圓形、扇形、方形等組合的方式進行平面布局，減少建筑的體型系數(shù)，減少能量耗散。同時，可將建筑物立面因勢利導設(shè)計成尖劈形體，用其朝向冬季主導風向，以削弱冬季不利風流的影響。在川西林盤住宅建筑中延續(xù)天井的設(shè)置，以利于疏導以及釋放過大的室外風流。還可在建筑每層的適當高度合理設(shè)計通透空間，有利于夏季通風。

3.4 被動式太陽能利用

川西林盤地區(qū)太陽輻射少，屬太陽能利用第Ⅴ類地區(qū)。針對日照少的特點，我們可以改太陽能板等的主動式太陽能利用為被動式太陽能利用。通過巧妙的構(gòu)造設(shè)計實現(xiàn)太陽能的直接利用，具有低技術(shù)、低成本的特點，有利于節(jié)能技術(shù)的普及和推廣。

(1)直接受益式系統(tǒng)。通過合理設(shè)置，使房間成為一個有太陽能集熱器、蓄熱器、熱分配裝置等的綜合體，將更多的太陽光反射進入室內(nèi)，有效解決傳統(tǒng)川西林盤住宅建筑陰暗、熱環(huán)境差的問題。此外，還可利用混凝土、磚、夯土等制成的集熱蓄熱體，通過蓄熱體對白天收集的太陽輻射熱的時滯效應(yīng)在夜間放熱。這種直接受益式和蓄熱體式的組合，既保證了室內(nèi)溫度的均衡性，又可獲得良好的自然采光。

(2)對流環(huán)路式系統(tǒng)。將維護構(gòu)件設(shè)計成由玻璃層和集熱墻的雙層壁面，同時在集熱墻外表面作保溫層，使金屬隔板與集熱墻之間形成對流循環(huán)集熱系統(tǒng)。當太陽照射時，集熱器內(nèi)的空氣迅速升溫，流動的空氣來加熱室內(nèi)的墻體進而向居室供熱，以保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。

(3)附加溫室系統(tǒng)。在川西林盤住宅建筑二層向南采光好的空間（陽臺、走廊、小門廳等），增設(shè)由玻璃與墻體構(gòu)成的暖房或日光室，這種方式既可用于新建的太陽房，也可在舊房改建時增建。在太陽光的作用下，暖房迅速升溫，熱量一部分貯存，一部分則進入室內(nèi)，從而改善室內(nèi)熱環(huán)境。

4 結(jié)論

川西林盤傳統(tǒng)生態(tài)居住模式體現(xiàn)出的因地制宜和良好自然通風技術(shù)，不僅使川西林盤充滿鄉(xiāng)土氣息和地方特色，也符合被動設(shè)計中經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保等要求，對于夏熱冬冷地區(qū)的被動建筑設(shè)計，能提供一定有效的參考。

被動節(jié)能設(shè)計的研究在我國還在摸索階段，川西林盤的傳統(tǒng)節(jié)能經(jīng)驗也需要通過多方面的改進來適應(yīng)現(xiàn)代人的生活。本研究認為可以從川西林盤自然通風技術(shù)、墻體保溫與隔熱性能和太陽能的直接利用等節(jié)能設(shè)計方面的進行改進與優(yōu)化。這些節(jié)能改進措施的建造成本只增加5～10%，運行能耗只相當于普通建筑10～25%。其根本目的是保證室內(nèi)空間夏季通風、涼爽；冬季保暖，采集熱量。因此，本研究所提倡的被動、節(jié)能，并不是要有幾百個控制開關(guān)和龐大的設(shè)備系統(tǒng)的高成本建筑，而是可以從傳統(tǒng)民居中吸取節(jié)能住宅規(guī)劃、構(gòu)造、材料等方面的寶貴經(jīng)驗，運用最生態(tài)、最自然的手段因地制宜，防止偽生態(tài)住宅的產(chǎn)生，只有這樣才能保證四川民居真正意義上的被動、節(jié)能，為為新農(nóng)村建設(shè)、生態(tài)城市建設(shè)和發(fā)展生態(tài)旅游提供寶貴的依據(jù)和借鑒。

（責任編輯：賀 輝）

[1]吳江,史津.不同地域傳統(tǒng)民居與其后相關(guān)的低碳經(jīng)驗研究[J].四川建材, 2010.06：44-45.

[2]曾文琳,戴向東,呂宙.建筑室內(nèi)與家具的低碳設(shè)計初探[J].家具與室內(nèi)裝飾,2013(04).

[3]雷亞平,林忠平.四川盆地地區(qū)農(nóng)村住宅冬季熱環(huán)境實測與評價[J].建筑科學,2009,12：39-43.

[4]崔艷琦.農(nóng)村住宅建筑節(jié)能分析[J].工業(yè)建筑,2010,40(8)：61-63.

[5]莊碧賢.建筑設(shè)計中被動式節(jié)能的探討[J].建材技術(shù)與應(yīng)用,2010,4(8)：13-14.

Energy-saving Experience and Enlightenment of Western Sichuan Lin Pan

Under the background of passive energy saving, some traditional residential building energy saving experiences of farmhouse forest in Western Sichuan were summed up and appropriate energy-saving improvement measures of construction layout, exterior walls insulation, natural ventilation technology and Passive solar energy utilization were proposed from the perspective of the western Sichuan Lin Pan and residential buildings. The purpose is to apply the experience and measures of reference to the Sichuan new rural construction, and to provide the certain enlightenment and reference to create a traditional characteristic and low carbon energy saving of the new rural residential and its environment.

Western Sichuan Lin Pan; Energy conservation; Ventilation technology; Passive energy design

TS664；TU238+.2

A

1006-8260(2015)01-0023-03

中南林業(yè)科技大學研究生創(chuàng)新論壇項目