豫北傳統(tǒng)民居院落形制的氣候適應(yīng)性

李道一，張 萍，閆海燕

(河南理工大學(xué)建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，河南焦作454003)

1 引言

目前國(guó)內(nèi)有不少學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)民居氣候適應(yīng)性進(jìn)行了研究，劉加平院士主要研究了建筑節(jié)能、傳統(tǒng)民居的可持續(xù)發(fā)展方向;李保峰、李曉峰教授團(tuán)隊(duì)著眼于建筑表皮與氣候適應(yīng)性的關(guān)聯(lián)研究;湖南大學(xué)、華南理工大學(xué)等院校在其區(qū)域范圍內(nèi)做了相關(guān)的研究。這些研究主要集中在特殊氣候的地區(qū)，如新疆、西藏、關(guān)中、甘肅等，因其氣候特征顯著，故而建筑形式特殊，深具研究?jī)r(jià)值，但對(duì)于豫北地區(qū)建筑氣候適應(yīng)性的研究并不多。圍合庭院是構(gòu)成我國(guó)傳統(tǒng)民居最基本的空間形態(tài)，從大的方面來(lái)講，傳統(tǒng)民居的氣候適應(yīng)性是通過(guò)圍合庭院的形態(tài)和尺度變化來(lái)體現(xiàn)的。筆者通過(guò)實(shí)地調(diào)研和測(cè)繪豫北的兩個(gè)傳統(tǒng)村落，試圖從院落的圍合形制及院落高寬比、開間進(jìn)深比等比例關(guān)系分析院落與氣候適應(yīng)性的關(guān)系。

2 村落概況

寨卜昌、北朱村同處于焦作市區(qū)周邊的平原地帶，這里氣候?yàn)榕瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候。四季變化鮮明:春旱多風(fēng)，夏熱多雨，秋高氣爽，冬寒少雪。年平均氣溫在14.9°C，7 月份最熱，月平均氣溫 27.3°C。1 月份最冷，月平均氣溫為－2.9°C。本文所述的傳統(tǒng)民居皆指保存較好的明清古民居，這些建筑真實(shí)的再現(xiàn)了豫北傳統(tǒng)民居的原始面貌。北朱村有省級(jí)文物保護(hù)單位兩處，即忠烈公張昺祠和北朱村古民居;系國(guó)家第二批列入中國(guó)傳統(tǒng)村落之一。寨卜昌先后于2000年9月、2013年5月被列為省級(jí)、國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。

3 測(cè)繪結(jié)果分析

3.1 圍合院落形制

寨卜昌的院落形制以主次并列式院落為主，另外還有一進(jìn)式的四合院。主次并列即一座正常的二進(jìn)院子為主院，其旁另加一座次院(圖1)。次院的特點(diǎn)是比主院面寬窄但與主院等長(zhǎng)，共同形成一座大型院落。次院一般只布置一排廂房，四面都有單體建筑圍合成庭院空間。從圖中可以看出外部院落平面形式為極窄的長(zhǎng)方形，寬度是兩廂房檐口間距且等于正房明間面闊。緊密圍合的空間減弱不良?xì)夂虻奈：?，窄長(zhǎng)的南北向圍合庭院避開冬季以西北風(fēng)為主導(dǎo)的冷風(fēng)影響，面積較小圍合緊密也可以減少建筑的熱損失。夏季，打開向內(nèi)開放的門窗洞口，窄長(zhǎng)形式的南北向圍合庭院形成了一條通風(fēng)走廊可以迎納以東南風(fēng)為主導(dǎo)的涼風(fēng)，改善建筑內(nèi)部的自然通風(fēng)。

圖1 寨卜昌典型民居平面

北朱村傳統(tǒng)民居院落基本構(gòu)成要素有宅門、倒座、院落、廂房、正房等(圖2)。入口大多設(shè)置在合院正南向，與主導(dǎo)東南風(fēng)有一定角度，夏季通過(guò)入口引風(fēng)進(jìn)入庭院。北向迎風(fēng)面開小窗或基本不開窗以阻止寒風(fēng)侵入室內(nèi)，建筑在體量上北端的主房通常高于其他房屋，處于最高位置，這樣有利于遮擋寒冷的西北風(fēng)，使庭院處于風(fēng)影區(qū)，形成較穩(wěn)定的庭院環(huán)境。

寨卜昌和北朱村這種外封閉內(nèi)開敞的院落格局，使院落整體受外部環(huán)境的影響較小，院落內(nèi)部的空氣可以通過(guò)上方的開敞空間與室外空氣進(jìn)行交換，使院落與民居室內(nèi)有較好的空氣質(zhì)量，還可以有效的適應(yīng)豫北多風(fēng)沙的天氣。在南向主入口處通常設(shè)置影壁或花墻，除了遮擋視線外還起到冬季防止冷風(fēng)倒灌的作用。同時(shí)坐北朝南的布局與建筑避冬風(fēng)納夏風(fēng)相契合。

圖2 北朱村典型民居平面

3.2 圍合院落高寬比

高寬比指圍合庭院檐口高度與進(jìn)深之比，它反映民居圍合庭院遮陽(yáng)和納陽(yáng)的能力。通過(guò)測(cè)量和總結(jié)，寨卜昌傳統(tǒng)民居圍合院落的高寬比在0.3～0.7之間。其中高寬比在0.3～0.4之間的占41%，在0.4～0.5之間的占32%，在0.5～0.6、0.6～0.7之間的分別占18%和9%(圖3)?？梢姡凡龂显郝涞母邔挶榷嗉性?.3～0.5之間。

對(duì)于北朱村這樣的三合院、四合院來(lái)說(shuō)，南向的遮擋物大多是倒座。北朱村的主屋南向通常開大窗，充分接納陽(yáng)光。由圖4可知，處于過(guò)度氣候區(qū)的北朱村傳統(tǒng)民居的庭院高寬比在0.3～0.4之間的占36%，在0.4～0.5之間的占45%，在0.5～0.6、0.6～0.7之間的分別占14%和5%。同樣，北朱村院落的高寬比在0.3～0.5之間的較多。

在空間上減少圍合庭院空間南側(cè)遮擋物對(duì)于東西廂房的遮擋，有利于東西廂房的納陽(yáng)。由于很小的高寬比，故南邊的遮擋物基本不影響主屋的納陽(yáng)。當(dāng)太陽(yáng)高度角比較大時(shí)，自身的屋頂挑檐在避陽(yáng)中起到重要作用，能夠遮擋大部分太陽(yáng)輻射，而此時(shí)南側(cè)的遮擋物遮擋效果就可以忽略。當(dāng)冬季的太陽(yáng)高度角較小時(shí)，較深的的院落進(jìn)深更加有利于空間的納陽(yáng)。因此較大的院落進(jìn)深與較小的高寬比可以解決冬季納陽(yáng)問(wèn)題(圖5)。

圖3 寨卜昌院落高寬比

圖4 北朱村院落高寬比

圖5 太陽(yáng)高度角與院落遮陽(yáng)分析

3.3 圍合院落開間進(jìn)深比

圍合院落開間進(jìn)深比是指院落開間的距離比上院落進(jìn)深的比值。開間進(jìn)深比的大小主要影響到東西面廂房對(duì)主屋的遮擋效果。

寨卜昌的院落開間進(jìn)深比大都集中在1～1.2之間，在所測(cè)繪的22個(gè)院落空間中其比例占了59%。其中0.6 ～0.8 之間的占14%，0.8 ～1 之間的占18%，1.2～1.4之間的占9%(見圖6)。由北朱村院落開間進(jìn)深比統(tǒng)計(jì)圖(圖7)分析可知，開間進(jìn)深比同樣大多集中在1～1.2之間，占55%。其中0.6～0.8之間的占14%，0.8～1之間的占18%，1.2 ～1.4 之間的占 9%，1.4 ～1.6之間的占4%。

在一天內(nèi)正午時(shí)段的太陽(yáng)入射角最大，故東西兩側(cè)的廂房對(duì)主屋的遮擋作用十分微小，并不影響主屋的采光。而在太陽(yáng)入射角較小的上午、下午時(shí)段，廂房的投影對(duì)主屋產(chǎn)生的蔭蔽雖然在一定程度上影響了采光，但是在酷暑難耐的夏季，東側(cè)廂房的遮擋對(duì)夏季西曬的調(diào)和有著重要的作用。加之廂房與主屋都開高窗，故較大的開間進(jìn)深比對(duì)采光的影響并不大，其開間較窄，建筑較高的空間模式更加有利于夏季主屋的避陽(yáng)，主要是西廂房遮擋西曬從而減少主屋內(nèi)熱量的積累。另外較大的開間進(jìn)深比減少了冬季來(lái)自西北的寒冷風(fēng)沙對(duì)主屋的侵蝕，門窗關(guān)閉后形成避風(fēng)的負(fù)壓區(qū)，從而起到了冬季保暖的作用。

圖6 寨卜昌院落開間進(jìn)深比統(tǒng)計(jì)

圖7 北朱村院落開間進(jìn)深比統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)民居在應(yīng)對(duì)不同的氣候和自然地理?xiàng)l件，所表現(xiàn)出來(lái)的不同的空間形態(tài)變化是呈現(xiàn)一定規(guī)律的。通過(guò)對(duì)寨卜昌和北朱村的部分典型傳統(tǒng)民居的測(cè)繪和分析得到:(1)院落高寬比大多集中在0.3～0.5之間。經(jīng)過(guò)計(jì)算，此比例下高度與進(jìn)深所形成的夾角與冬至日太陽(yáng)高度角相差不多，這說(shuō)明了建筑基本能夠在冬至日太陽(yáng)高度角最小的時(shí)候仍然能夠保證室內(nèi)采光。(2)院落開間進(jìn)深比平均為1∶1.2。東北合院開間進(jìn)深比最大可達(dá)到1∶1.9，處于寒冷氣候區(qū)的北京四合院，庭院開間進(jìn)深比基本是1∶1，布局比東北合院相對(duì)緊湊。這主要是因?yàn)闁|北嚴(yán)寒地區(qū)冬季寒冷，太陽(yáng)高度角低，為了充分接受太陽(yáng)輻射的緣故。北京由于太陽(yáng)高度角比東北地區(qū)高，廂房無(wú)需對(duì)正房進(jìn)行退讓。而本文所調(diào)查的村落屬于太行山向豫北平原的過(guò)渡地區(qū)，具有特殊的氣候特點(diǎn)，庭院開間進(jìn)深比在1～1.2之間更為合適。

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