基于生態(tài)技術(shù)視角的吳越地區(qū)民居改造創(chuàng)新——以杭州濱江區(qū)陳家村177號民居改造為例

陳裕夫，李建勛，鄭銳鋒，王梓懿，華超楠

(浙江科技學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，杭州 310023)

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基于生態(tài)技術(shù)視角的吳越地區(qū)民居改造創(chuàng)新——以杭州濱江區(qū)陳家村177號民居改造為例

陳裕夫，李建勛，鄭銳鋒，王梓懿，華超楠

(浙江科技學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，杭州 310023)

摘要:傳統(tǒng)的地域鄉(xiāng)村建筑居住環(huán)境差強(qiáng)人意及熱舒適性遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)，并且民居地域風(fēng)格日趨減弱，因而難以應(yīng)對不斷加劇的能耗壓力和文脈傳承的文化需求。采用生態(tài)技術(shù)對杭州白馬湖自建現(xiàn)代民居進(jìn)行建筑節(jié)能和風(fēng)格改造，以明晰傳統(tǒng)吳越文化和現(xiàn)代建筑生態(tài)技術(shù)的平衡支點(diǎn)，總結(jié)吳越區(qū)域性民居生態(tài)節(jié)能改造的設(shè)計(jì)思路和應(yīng)用方法，以期為推廣浙江一帶“美麗鄉(xiāng)村”建筑的生態(tài)改造提供借鑒。

關(guān)鍵詞:吳越文化；建筑生態(tài)技術(shù)；浙江自建現(xiàn)代民居；美麗鄉(xiāng)村計(jì)劃

面對鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程加快的現(xiàn)狀，城鄉(xiāng)一體化是人類發(fā)展進(jìn)步的必然趨勢。為此，浙江省提出了“美麗鄉(xiāng)村”實(shí)施行動計(jì)劃。然而，目前部分鄉(xiāng)村改造依舊存在建筑風(fēng)格模糊、熱環(huán)境較差、傳統(tǒng)建筑文化流失和生態(tài)污染等問題。因此，本研究在遵循傳統(tǒng)吳越文化與借鑒傳統(tǒng)民居被動式調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用生態(tài)技術(shù)對民居進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目改造，以探討傳統(tǒng)吳越建筑形式與生態(tài)技術(shù)之間的結(jié)合與創(chuàng)新，探索區(qū)域性建筑不斷加劇的能耗壓力和中國傳統(tǒng)建筑文脈不斷流失的問題的解決辦法。

1研究背景、意義及已有成果

1.1研究背景

近年來，隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)的快速發(fā)展和建筑技術(shù)的穩(wěn)步提升，浙江省委、省政府提出了新一輪新農(nóng)村建設(shè)計(jì)劃，即“美麗鄉(xiāng)村建設(shè)行動計(jì)劃”，美麗鄉(xiāng)村建設(shè)由此上升為省級戰(zhàn)略目標(biāo)[1]。然而在實(shí)施的過程中，一些問題也隨之顯現(xiàn)了出來：一部分傳統(tǒng)鄉(xiāng)村建筑被拆除，建筑的地域性特征被較多地削弱了；新建建筑的熱環(huán)境不穩(wěn)定，建筑能耗大。這些問題加劇了中國鄉(xiāng)村建筑能源緊張的形勢，導(dǎo)致建筑本身所根植的歷史文化也逐漸流失。

1.2研究意義

根據(jù)發(fā)達(dá)國家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)個人經(jīng)濟(jì)收入達(dá)到一定水平后，鄉(xiāng)村建筑的能耗量將非線性增加。盡管目前鄉(xiāng)村建筑的熱環(huán)境差，但能耗量普遍較低，能耗問題并不突出。但是，當(dāng)鄉(xiāng)村建筑熱環(huán)境的質(zhì)量達(dá)到城市建筑的水平，其采暖和制冷等設(shè)備運(yùn)行的能耗量將大大超過城市建筑，此時就急需一套適合鄉(xiāng)村建筑發(fā)展的完善的生態(tài)技術(shù)去支持和解決相應(yīng)的問題。

鄉(xiāng)村建筑具有鮮明的地域性特征，根植于悠久的歷史文化和豐富的自然環(huán)境之中，是文脈傳承的重要標(biāo)志。而近年來鄉(xiāng)村建設(shè)項(xiàng)目中，鄉(xiāng)村文化流失現(xiàn)象十分普遍，較多的新建建筑往往只單純地模仿歐式建筑或者商業(yè)化的外衣，致使新鄉(xiāng)村建筑不能很好地與區(qū)域文化融合。

考慮到地域性鄉(xiāng)村建筑是中國一種基本的建筑類型，是居民根據(jù)自己的生活習(xí)俗、經(jīng)濟(jì)條件、生產(chǎn)需要、審美觀念，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境與資源，因地制宜、因材致用而設(shè)計(jì)和營造的，具有相當(dāng)大的歷史文化價(jià)值，并且中國的能源問題日益嚴(yán)峻，解決能源問題刻不容緩。因此，本研究通過對實(shí)際參與項(xiàng)目的分析，思考及總結(jié)，以謀求傳統(tǒng)吳越建筑形式和生態(tài)技術(shù)相統(tǒng)一的新原則，從而達(dá)到傳承中國傳統(tǒng)建筑文脈及緩和地域性建筑能耗增加的目的。

1.3國內(nèi)外研究成果

1976年，生態(tài)建筑運(yùn)動先驅(qū)A·施耐德強(qiáng)調(diào)利用自然采光和通風(fēng)，以及使用天然的建筑材料，倡導(dǎo)一種有利于人類健康和生態(tài)效益的建筑藝術(shù)，并在西德成立了“建筑生物與生態(tài)學(xué)會”(Institute for Building and Ecology)[2]。Ryn等在1993年揭示了以生物界與人類作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，如何運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理探求其融合共生的方法和途徑[3]。以設(shè)計(jì)具有獨(dú)特建筑形式的“熱帶摩天樓”著稱的楊經(jīng)文，在其著作《設(shè)計(jì)結(jié)合自然——建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》中展示了他在生態(tài)建筑理論探索方面作出的嘗試，陳述了設(shè)計(jì)與生態(tài)的關(guān)系[4]。在新卡里多尼亞傳統(tǒng)的海邊棚屋中找到設(shè)計(jì)靈感的建筑大師倫佐·皮亞諾，用現(xiàn)代建筑材料模仿傳統(tǒng)棚屋的通風(fēng)技術(shù)，建造了傳統(tǒng)與技術(shù)、自然與人工、回憶與創(chuàng)新達(dá)到臨界平衡的新卡里多尼亞的吉巴歐文化藝術(shù)中心[5]。

中國學(xué)者顧孟潮先生在20世紀(jì)80年代就提出了“未來的世紀(jì)是生態(tài)建筑學(xué)時代”的觀點(diǎn)；90年代隨著可持續(xù)發(fā)展思想的深入人心，建筑界已經(jīng)認(rèn)識到：可持續(xù)發(fā)展思想將推動建筑學(xué)的新發(fā)展。1998年國家又將“可持續(xù)發(fā)展的中國人居環(huán)境研究”列為重點(diǎn)資助項(xiàng)目，對推動生態(tài)建筑的研究提供了有力的支持。在理論探討的同時，生態(tài)建筑的實(shí)踐探索也相繼展開，例如，上海地區(qū)的高層生態(tài)建筑，北方地區(qū)的建筑節(jié)能及西北地區(qū)的傳統(tǒng)窯洞改造等方面，都進(jìn)行了一些有益的嘗試[6]。

從國內(nèi)外理論研究及實(shí)際案例中可以看出，國外的生態(tài)理論體系和技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相對成熟，而中國雖然取得了初步成績但依舊處于起步階段，建筑生態(tài)技術(shù)尚存在不足，主要包括：建筑生態(tài)技術(shù)整體優(yōu)化研究不足，僅有簡單的技術(shù)堆砌；生態(tài)技術(shù)與地域性建筑文化缺乏融合；生態(tài)建筑的技術(shù)應(yīng)用復(fù)雜，影響其推廣效率。

2綠色鄉(xiāng)村民居建筑改造項(xiàng)目背景及要求

2.1吳越文化及吳越鄉(xiāng)村民居建筑特點(diǎn)

2.1.1吳越文化特點(diǎn)

從這些年出土的春秋吳國大墓的玉器、青銅器和良渚文化時期的玉器中可以看出，吳越人已具有從粗獷中追求蘊(yùn)涵精雅的審美心理和實(shí)踐創(chuàng)造力。唐宋時期，杭州作為浙東唐詩之路的起點(diǎn)，李白、杜甫、白居易等文人墨客及高士名流都經(jīng)游此地，并留下眾多膾炙人口的詩文[7]，使得吳越文化愈發(fā)向文弱、精致的方向發(fā)展。隨著明清手工工商業(yè)的發(fā)展，吳越文化除陰柔、精細(xì)之外，又平添了奢華之習(xí)。到乾隆康熙盛世之時，蘇杭已成為人們心目中的天堂，其間不論是經(jīng)濟(jì)、教育、科技，還是文學(xué)藝術(shù)、學(xué)術(shù)思想，都成為這一文化走向高峰并在全國領(lǐng)先的標(biāo)志，影響一直延續(xù)至今。

而吳越一帶作為古時農(nóng)業(yè)及手工業(yè)最發(fā)達(dá)的地區(qū)，其水稻種植的成功[8]，使得民眾得以飽食安居，子孫繁衍；蠶絲業(yè)的發(fā)明[9]，是吳越族人民對人類物質(zhì)文明的巨大貢獻(xiàn)，體現(xiàn)了吳越人民的智慧；印陶紋的制作[10]，體現(xiàn)了越族人民對美的追求和藝術(shù)的初探。這些都是吳越文化的瑰寶，是人類發(fā)展的巨大進(jìn)步。

2.1.2吳越鄉(xiāng)村民居建筑特點(diǎn)

吳越民居建筑屬于江南民居建筑中較有代表性的一個分支，另外一個分支是皖南民居。吳越中的“吳”是指江蘇地區(qū)，“越”是指浙江地區(qū)，本研究的重點(diǎn)是浙江地區(qū)的民居特點(diǎn)。

由于吳越地區(qū)水網(wǎng)交錯，夏季悶熱多雨，古人在建造時會充分考慮環(huán)境因素，爭取建筑與環(huán)境的融合和平衡，所以吳越民居建筑(圖1，圖2)有以下特點(diǎn)：屋頂坡度大，檐部出挑大，利于夏季遮陽和疏導(dǎo)雨水；采用可拆卸的落地長窗，在夏季將它拆卸，利于室內(nèi)通風(fēng)；門窗以木材為原料，其形式由直欞窗演變而來，展現(xiàn)了古代的木工藝術(shù)；沿水網(wǎng)建游步長廊，廊內(nèi)單側(cè)或兩側(cè)布置美人靠，并由斜撐或立柱架起屋頂，長廊或與住宅相連，或獨(dú)立而存，展現(xiàn)了古人游刃有余的園林技藝。

圖2　浙江黃南鄉(xiāng)林坑Fig.2　Linkeng,Huangnan， Zhejiang

2.2項(xiàng)目概況及區(qū)位分析

2.2.1項(xiàng)目概況

綠色鄉(xiāng)村民居建筑改造項(xiàng)目為國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的美麗鄉(xiāng)村創(chuàng)新改造項(xiàng)目。旨在遵循吳越傳統(tǒng)文脈和運(yùn)用本土材料的前提下，將課堂教學(xué)的生態(tài)技術(shù)及建筑設(shè)計(jì)技能作為核心技術(shù)，以解決地域鄉(xiāng)村民居建筑亂、居住舒適性差等綜合問題，打造新時代生態(tài)鄉(xiāng)村改造的樣板。

項(xiàng)目周邊已有部分民居改建完成，開發(fā)商計(jì)劃將鄉(xiāng)村原生態(tài)景觀與創(chuàng)意文化結(jié)合到整體設(shè)計(jì)之中，以更新產(chǎn)業(yè)和生活服務(wù)功能，提升鄉(xiāng)村聚落生活環(huán)境質(zhì)量。但經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，改建僅僅美化了原民居建筑外立面形態(tài)，落于表面工程，且地域性特征不強(qiáng)，風(fēng)格模糊，而生態(tài)技術(shù)的運(yùn)用也微乎其微。

經(jīng)詳細(xì)測量，項(xiàng)目建筑高度13.88 m，一層大廳高3.5 m、標(biāo)準(zhǔn)層高3.3 m、局部4層,建筑面積424.8 m2，框架結(jié)構(gòu)，功能空間單一(圖3)。該項(xiàng)目建筑保留了傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)屋頂，但整體建筑造型又采用了西式做法，建筑風(fēng)格模糊。其窗墻比遠(yuǎn)高于夏熱冬冷地區(qū)的節(jié)能規(guī)范要求，且建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱性能較差，易造成冬夏兩季室內(nèi)熱環(huán)境不舒適，以及建筑能耗過大等問題。業(yè)主希望該項(xiàng)目能夠在遵循當(dāng)?shù)貐窃轿幕幕A(chǔ)上，結(jié)合生態(tài)技術(shù)的應(yīng)用，使之能夠傳承當(dāng)?shù)匚幕⒕徑饨ㄖ芎膲毫?，為全村推廣美麗鄉(xiāng)村計(jì)劃提供基礎(chǔ)。

2.2.2項(xiàng)目區(qū)位

該項(xiàng)目位于浙江省杭州市濱江區(qū)長河街道陳家村177號。該地區(qū)為吳越文化發(fā)祥地之一，屬于平原地貌，夏熱冬冷，降水豐沛，雨熱同季，深受太平洋東南季風(fēng)的影響。項(xiàng)目地塊周圍自然景觀極佳，南鄰公園，西臨白馬湖，有豐富的綠地資源及湖泊，為項(xiàng)目營造了良好的微氣候(圖4)。

2.2.3項(xiàng)目內(nèi)容及要求

該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中沿用吳越地區(qū)優(yōu)秀的傳統(tǒng)建筑的元素，在營造、裝飾等方面對其有所借鑒，即汲取民間優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化符號，從中提煉出與當(dāng)下設(shè)計(jì)契合的素材，并運(yùn)用到新的建筑中去，從而使新建的鄉(xiāng)村建筑體現(xiàn)出對傳統(tǒng)文化的傳承。由于土壤、水文等因素的差異，建筑需要考慮與自然的結(jié)合，以免造成對自然的破壞。該項(xiàng)目運(yùn)用當(dāng)?shù)厣?、木材、卵石等本土材料，將現(xiàn)代建造工藝與環(huán)境融合，減少了工業(yè)材料和木材的用量，降低了建造活動導(dǎo)致的環(huán)境負(fù)荷。項(xiàng)目在實(shí)施過程中強(qiáng)調(diào)采用自然采暖、制冷、通風(fēng)的方式，進(jìn)一步降低環(huán)境負(fù)荷，通過生態(tài)節(jié)能技術(shù)對實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行改造，并對方案施工后實(shí)用效果進(jìn)行數(shù)據(jù)測算。最終項(xiàng)目組成員將提煉總結(jié)示范性被動式節(jié)能技術(shù)，盡可能將建筑能耗下降到最低限度，使建筑物的功能更加符合人類生活需要，并將核心技術(shù)在整個白馬湖陳家村推廣普及，從而使之成為浙江省生態(tài)建筑的示范村落。

該項(xiàng)目以浙江吳越文化鄉(xiāng)村民居改造實(shí)際項(xiàng)目為載體，以生態(tài)技術(shù)實(shí)施為研究對象，理論和實(shí)踐結(jié)合，創(chuàng)造性地激發(fā)學(xué)生主動性、創(chuàng)新性、積極性研究。

3鄉(xiāng)村民居建筑改造及生態(tài)技術(shù)實(shí)踐措施

通過實(shí)地調(diào)研和分析，并結(jié)合業(yè)主的要求，將生態(tài)技術(shù)融入傳統(tǒng)建筑中，讓居民在保留歷史文化記憶的同時能享受生態(tài)技術(shù)所帶來的優(yōu)良品質(zhì)生活(圖5)。該項(xiàng)目在研究設(shè)計(jì)過程中注重創(chuàng)新設(shè)計(jì)，綜合考慮地域性建筑的歷史文化因素與生態(tài)節(jié)能核心技術(shù)的結(jié)合。并通過屋頂太陽能技術(shù)、秸稈等鄉(xiāng)土建材、垂直綠化、屋檐的結(jié)構(gòu)改造、雨水收集系統(tǒng)、沼氣轉(zhuǎn)化系統(tǒng)等方面，在安全性能、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益上的檢驗(yàn)和計(jì)算，為生態(tài)技術(shù)在地域性鄉(xiāng)村建筑上的應(yīng)用提出了可推廣的方案。

圖5　方案最終效果圖Fig.5　Effect of final project

3.1建筑形式與生態(tài)技術(shù)的融合

在遵循地域文化的基礎(chǔ)上，將生態(tài)技術(shù)理念融入到建筑設(shè)計(jì)中，謀求技術(shù)和建筑形式之間的統(tǒng)一性。

3.1.1雙坡屋頂與太陽能技術(shù)的融合

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，周圍大部分民居采用的是立體式太陽能熱水器，破壞了建筑整體外觀形象。通過對現(xiàn)有太陽能技術(shù)應(yīng)用案例的查閱，筆者認(rèn)為太陽能瓦片不僅在太陽能利用方面表現(xiàn)優(yōu)越，而且能很好地與傳統(tǒng)坡屋頂結(jié)合。

圖6　光伏發(fā)電瓦片屋頂Fig.6　 Roof with photovoltaic tile

數(shù)據(jù)表明，在相同的氣象參數(shù)下，雙坡屋頂?shù)奶栞椛涞臒崃勘绕轿蓓數(shù)奶栞椛涞臒崃可賉11]，所以在設(shè)計(jì)中保留了建筑原有的坡屋頂，并在雙坡屋頂?shù)幕A(chǔ)上安裝太陽能供暖系統(tǒng)。

用太陽能光伏發(fā)電瓦片[12](圖6)代替原有的屋頂瓦片，該瓦面能將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，為建筑提供照明和供暖。與真空集熱管相比，它能與傳統(tǒng)吳越建筑更好地融合。這種瓦片吸水率只有普通瓦片的1/10，具有優(yōu)越的耐熱耐寒性能，所以壽命比普通瓦長。發(fā)電裝置裝配在瓦件(絕緣體)當(dāng)中，能夠確保居民雨天使用時的安全。

若是100 m2的屋頂，只有50 m2向陽面需要裝太陽能屋頂，每平方米裝9塊太陽能瓦，剩下的面積鋪設(shè)與光伏瓦相似的普通瓦。光伏瓦每塊市場價(jià)100元，安裝和接入電網(wǎng)成本約14元，總安裝費(fèi)用在5萬元上下。并且國家電網(wǎng)公司推出的新政策明確指出，6 000 kW以下的小型太陽能發(fā)電設(shè)備可接入國家電網(wǎng)。這意味著居民瓦房上發(fā)的每一度電都送入社會電網(wǎng)，居民用電和普通家庭一樣，由國家電網(wǎng)提供。在少云的白天，每棟有光伏瓦屋頂?shù)姆课荻际且粋€發(fā)電廠，在陰雨天和夜晚，它又變成了電力消費(fèi)者。比如一棟房屋一年發(fā)電3 000 kW·h，所有發(fā)電量都送入電網(wǎng)供大家使用，若是這棟房子一年的耗電總量也恰好是3 000 kW·h，那么就能實(shí)現(xiàn)自給自足，而國家電網(wǎng)的龐大供電網(wǎng)絡(luò)就相當(dāng)于屋頂發(fā)電站的蓄電池。

在浙江，一塊瓦片的發(fā)電功率是8 W，平均每瓦功率的太陽能瓦片一年可發(fā)電1 kW·h，50 m2的屋頂有450塊瓦片，一年大致發(fā)電3 600 kW·h，足以滿足浙江多數(shù)家庭的用電所需。光伏瓦的壽命約25年，25年可發(fā)電9萬 kW·h，節(jié)約電費(fèi)6萬元左右，能保證建設(shè)成本的回收并且有盈余(普通瓦屋頂?shù)慕ㄔO(shè)成本也在1萬元左右)。

3.1.2保溫墻體

項(xiàng)目建筑原本用紅磚砌筑，熱工性能極差，且紅磚的生產(chǎn)工藝不環(huán)保。但為了降低改造成本，最終決定保留原有紅磚，通過對廢舊輪胎、當(dāng)?shù)氐挠衩捉斩捄鸵恍┉h(huán)保材料的利用來改善墻體的保溫性能。首先在原有磚墻的外側(cè)50 mm處架設(shè)木龍骨，并在上面鋪設(shè)廢舊輪胎作為保溫層。磚墻和保溫層中間的空隙作為空氣間層，這種方式既節(jié)約了成本，也進(jìn)一步提高了墻體的熱惰性。最后，選擇使用玉米秸稈、水泥及表面改性材料(聚合物乳液)混合而成的秸稈水泥復(fù)合墻體材料[13]，將它涂抹在磚墻的內(nèi)側(cè)和保溫層的外側(cè)(圖7)，既增添了墻體的紋理感(圖8)，也為室內(nèi)營造了更加舒適的熱環(huán)境，同時還對秸稈等廢棄物進(jìn)行了再利用。

圖7　外墻外保溫構(gòu)造圖Fig.7　Method of insulated outer wall

圖8　預(yù)期內(nèi)墻效果圖Fig.8　Predicted result of interior wall

就建筑院落的圍墻而言，采用由吳越文化中印紋陶的紋飾演變而來的青磚與石塊的砌筑方式(圖9)，對這些材料進(jìn)行重新堆砌，使之反映出鄉(xiāng)土材料在傳統(tǒng)工法下的形態(tài)與肌理。

3.1.3外立面與立體綠化的融合

綠化對小氣候調(diào)節(jié)起著十分重要的作用，它能調(diào)節(jié)氣溫，減輕大氣污染，降低噪聲，遮陽隔熱，節(jié)約建筑能耗。選用當(dāng)?shù)氐淖咸?、木香和多花薔薇等植物進(jìn)行組合,利用棚架將綠化固定在距集裝箱立面150 mm處,增強(qiáng)集裝箱內(nèi)部與立體綠化之間的空氣流通換熱。

該組墻面綠化從早春到夏秋會變換不同的花色，大大提高了建筑觀賞效果(圖10)。夏季植物通過對陽光的遮擋和蒸騰作用，降低了立面的熱負(fù)荷；冬季植物凋謝后，既能使室內(nèi)得到太陽輻射熱，同時枝莖又形成了一層保溫層，減少室內(nèi)的熱散失。由于植物的光合作用，住戶還可以獲得更多的新鮮空氣[14](圖11)。同時，在集裝箱頂部種植水稻，既為集裝箱頂部增加了一層生態(tài)隔熱層，又促成了吳越文脈中水稻文化的再現(xiàn)(圖12)。

圖9　印紋陶及該紋飾式樣圍墻Fig.9　Stamped pottery and bounding wall with its decorative pattern

圖10　立體綠化效果Fig.10　Effect of vertical planting

圖11　立體綠色化系統(tǒng)Fig.11　System of vertical planting

圖12　水稻種植屋面構(gòu)造Fig.12　Method of roof planted paddy

3.1.4傳統(tǒng)屋檐與遮陽的融合

傳統(tǒng)吳越建筑的屋面彎曲較其他地區(qū)幅度更大，屋脊高聳，屋檐遠(yuǎn)挑。一方面體現(xiàn)了“上溜急而出水遠(yuǎn)”的物理原理，有利于建筑物在多雨的氣候條件下疏導(dǎo)雨水，并且避免了雨水對地基的侵蝕[15]；另一方面，檐口的反翹能在冬季加強(qiáng)采光,根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶柛叨冉?，在保持屋檐基本樣式不變的前提下，?jì)算得出最適宜當(dāng)?shù)叵募菊陉?、冬季采光的屋檐曲率，盡可能遮擋夏季(6—8月)直射室內(nèi)的太陽光，同時又讓冬季(12—2月)室內(nèi)獲得更多的太陽光照(圖13)。

3.2雨水收集系統(tǒng)

雨水收集系統(tǒng)[16]是一項(xiàng)資源循環(huán)利用的生態(tài)技術(shù)，該項(xiàng)目使用了2種雨水收集系統(tǒng)。

3.2.1坡屋頂雨水收集系統(tǒng)

利用該項(xiàng)目具有多個坡屋面的形式特性，在每個屋檐處裝配水槽，以達(dá)到最大化收集雨水的目的，并在水槽一端設(shè)置集水斗，將雨水導(dǎo)入一個配有沉淀池和消毒裝置的蓄水池，然后通過砂石過濾等程序變成中水，可用于花園澆灌、廁所沖洗，如圖14所示。

圖13　不同曲率屋檐日照分析圖Fig.13　Sunshine analysis chart of differently bended roof

圖14　坡屋頂雨水收集系統(tǒng)Fig.14　System of collecting rainwater on sloping roof

整套污水處理系統(tǒng)約1萬元，一戶人家按3個人計(jì)算，每月節(jié)水3 t，每年節(jié)約100元。雖然污水處理系統(tǒng)投入成本較高，并且收益較少，但是中國的人均水資源相對比較匱乏，所以市民應(yīng)當(dāng)具備節(jié)約用水的意識，承擔(dān)起保護(hù)水資源的責(zé)任。

3.2.2集裝箱頂部雨水收集系統(tǒng)

該系統(tǒng)(圖12)由多塊蓄排水板組成，裝配在防水層和過濾層中間。雨季時可在順利組織屋面排水的同時存儲一部分雨水在蓄排水板中，屋頂綠化土壤層一般都較薄，溫度高，水分蒸發(fā)快，因此獨(dú)特的蓄水槽設(shè)計(jì)，可保證多余水量蓄在凹槽里。這部分收集的雨水將在非雨季時通過滲透作用(水分子從低濃度的溶液通過半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象)被植物吸收。并且蓄排水板具有雙層架空空氣層，使土壤更透氣，利于植物生長。通過它的架空功能，也能夠?qū)釟庾韪粼谕獠?，使溫度無法傳導(dǎo)到屋面上，從而降低室內(nèi)溫度。蓄排水板的價(jià)格為20元/m2，鋪滿15 m2集裝箱屋頂?shù)某杀緸?00元，與普通防水層的價(jià)格相同。

3.3沼氣轉(zhuǎn)化系統(tǒng)

圖15　沼氣轉(zhuǎn)化系統(tǒng)Fig.15　System of transforming methane

沼氣是一種清潔環(huán)保能源，可用于炊事、照明、采暖，還可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，如發(fā)電、燒鍋爐、加工食品等。修建一個6 m3的發(fā)酵池，每天投入相當(dāng)于4頭豬的糞便發(fā)酵原料，每年大約能產(chǎn)生12 960 m3的沼氣，就可以基本解決一家三口一年四季的燃柴和照明問題。修建6 m3發(fā)酵池的成本大致為5 000元，預(yù)計(jì)2年能回收成本。人、畜的糞便，以及各種作物秸稈、雜草等，通過發(fā)酵后，既產(chǎn)生了沼氣，發(fā)酵剩余物還可作為肥料，用于花草培育、家禽養(yǎng)殖[17]，而且由于腐熟程度較高使肥效更高。同時，糞便等沼氣原料經(jīng)過發(fā)酵后，絕大部分寄生蟲卵被殺死，可以改善農(nóng)村衛(wèi)生條件，減少疾病的傳播。

把發(fā)酵箱安置在民居室外花園內(nèi)(防止沼氣泄漏意外發(fā)生時影響居民的生命安全)，將每層廁所管道與之相連(圖15)，使原料方便補(bǔ)充。并通過煤氣管道將產(chǎn)生的沼氣運(yùn)輸?shù)綇N房，用于日常炊事。發(fā)酵的最終產(chǎn)物可用于屋頂水稻的種植和培育，以及用于家禽的養(yǎng)殖。

4結(jié)語

在傳統(tǒng)意識逐漸淡薄和生態(tài)環(huán)境日益嚴(yán)峻的今天，世界各國建筑師都不約而同地在傳承文化與保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面做出努力，力求將傳統(tǒng)符號與生態(tài)技術(shù)整合納入到自己的創(chuàng)作理論體系中。無論建筑師的設(shè)計(jì)風(fēng)格是什么，在實(shí)踐中尊重當(dāng)?shù)匚幕蛻?yīng)用適合的生態(tài)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑發(fā)展的必然趨勢。

從文化效益和環(huán)境效益的角度出發(fā)，通過對傳統(tǒng)建筑的研究和對生態(tài)技術(shù)的分析，研制出一套適應(yīng)中國傳統(tǒng)建筑發(fā)展的生態(tài)技術(shù)來指導(dǎo)實(shí)踐是相當(dāng)必要的，有了正確的方向才能使浙江民居乃至中國民居走上真正的美麗鄉(xiāng)村之路。

本研究以浙江吳越文化鄉(xiāng)村民居改造實(shí)際項(xiàng)目為載體，以建筑生態(tài)技術(shù)和傳統(tǒng)建筑形式的融合為研究對象，理論與實(shí)踐結(jié)合，研究了6種適用性生態(tài)技術(shù)的應(yīng)用。由于本研究意在探討技術(shù)和建筑形式的結(jié)合與創(chuàng)新，在仔細(xì)調(diào)研原民居現(xiàn)狀和吳越文化后，提出了將生態(tài)技術(shù)與吳越元素相結(jié)合并應(yīng)用到建筑改造中的設(shè)計(jì)思路及方法，從而使改造后的鄉(xiāng)村建筑體現(xiàn)出對生態(tài)環(huán)境的尊重和對傳統(tǒng)文化的傳承。用這樣一種結(jié)合和創(chuàng)新，試圖將陳家村的實(shí)際改造項(xiàng)目打造為示范建筑，成為白馬湖示范村落，并為推廣適用于浙江一帶“美麗鄉(xiāng)村”建筑的生態(tài)改造提供一定的借鑒。

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Renovating and innovating Wuyue’s residences in view of eco-technologies-Taking renovated residence of 177 Chenjia village,Binjiang,Hangzhou as an example

CHEN Yufu，LI Jianxun，ZHENG Ruifeng，WANG Ziyi，HUA Chaonan

(School of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023,China)

Abstract:The living environment of traditional regional rural architecture is barely satisfactory, in addition, its thermal comfort can not reach the standard and the regional style of the residences become weak increasingly. Therefore, it’s hard to cope with the aggravated pressure of energy consumption and the needs of the culture inheritance. Thus, we have to adopt eco-technologies to carry out building energy-conservation design and style transformation for the modern residences built by owners at Hangzhou White Horse Lake, clearly understand the balance point between the traditional Wuyue culture and the eco-technologies of modern architecture and summarize the design thought and applied method of the ecological energy-saving renovation for the regional residences in Wuyue, in order to provide reference for the promotion of the architecture’s ecological reconstruction for “beautiful villages” in Zhejiang area.

Keywords:Wuyue culture; eco-technologies of architecture; modern residences built by owners;“beautiful villages” plan

中圖分類號:TU241.5；TU201.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:1671-8798(2016)01-0058-09

通信作者：鄭銳鋒，講師，碩士，主要從事綠色建筑研究。

作者簡介:陳裕夫(1992—)，男，浙江省余姚人，2011級建筑學(xué)專業(yè)本科生。

基金項(xiàng)目:國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201511057009)

收稿日期:2015-09-03

doi:10.3969/j.issn.1671-8798.2016.01.011

浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào),第28卷第1期,2016年2月

Journal of Zhejiang University of Science and Technology

Vol.28 No.1, Feb. 2016