沙特吉達老城傳統(tǒng)住宅被動式設計策略研究

歐薩馬 車志遠 / GHANDOURAH Mohammed, CHE Zhiyuan

引言

吉達（Jeddah）是沙特阿拉伯第二大城市，自古以來就是沙特重要的商業(yè)和政治中心。它位于漢志地區(qū)的西部，一直都是該地區(qū)的首府城市，發(fā)達的商業(yè)活動吸引了多民族、多國家的人們匯聚于此（圖1）。此外，由于毗鄰麥加和麥地那，吉達也借此具有了特殊的宗教意義，朝圣者在前往兩大圣城的途中都會經(jīng)過這里（ARIF K M，2014）。整座城市坐落在一條長約12km～15km的狹長地帶上，西面即是紅海，東面是綿延的沙拉瓦特山脈。在氣候方面，由于瀕臨紅海，吉達呈現(xiàn)出典型的濕熱特征。這里的空氣相對濕度在30%～89%之間；氣溫在18°C～38°C之間，一般不會低于16°C或者高于41°C；天空常年晴朗，云量在2%～18%之間（SCTH，2014），盛行北風和西北風。

吉達傳統(tǒng)住宅通過采用大量有效的被動式技術(shù)解決熱舒適問題，盡可能減少對電力的依賴。而發(fā)端自20世紀下半葉的現(xiàn)代建筑無節(jié)制地依賴和消耗電力，導致大量碳基污染物的產(chǎn)生。吉達城里的現(xiàn)代住宅，既背棄了古人留傳下來的建造技術(shù)和經(jīng)驗智慧，也無視新世紀里亟須兼顧氣候與舒適的需求趨勢。但與此同時，現(xiàn)狀問題也為吉達城提供了一個機遇，讓它能夠重拾古代智慧。前兩年沙特阿拉伯王國正式公布了“沙特2030愿景”（Vision 2030，Kingdom of Saudi Arabia，以下簡稱2030年愿景），在其中提出了一項針對國家收入的新策略，以及針對可持續(xù)發(fā)展的新計劃。研究顯示，住宅建筑在世界能源消耗和二氧化碳排放方面的占比分別達到26%和17%（ARIF K M，2014）；在沙特，住宅建筑耗費的能源占去了全國總能耗的50%。由此可見，通過被動式策略提升住宅建筑的節(jié)能性能、促進國家的可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)變得刻不容緩。

1 吉達老城街區(qū)布局

吉達老城區(qū)被稱作“Al-Balad”，意為“城鎮(zhèn)”。城區(qū)樓房高度一般在15m～18m之間，樓與樓之間相鄰很近，但會盡可能留出一條街道來，使空氣在城市樓宇之間自由穿行（圖2）。為了順應主導風向，街道一般朝北和西北。各條街道的交匯區(qū)域一天當中能有很長時間的光照，因此與有陰涼的街道比起來，溫度要高出很多。這樣的溫差就形成了一個對流系統(tǒng)：街道上的氣流流動到交叉口區(qū)域，由此在街道和交叉口創(chuàng)造出一個宜人的空氣流動和通風系統(tǒng)（圖3）。

老城里的街道在寬度上呈現(xiàn)出層級差異（圖4），根據(jù)用途的不同，主干道寬12m～20m，大街寬4m～10m，小巷寬2m～4m（SALLOUM A.,1983）。寬窄不同的街道，再加上兩旁的住宅高樓，為街道提供了盡可能多的遮陰。

圖1 吉達城市的歷史演變（右圖：吉達戰(zhàn)略規(guī)劃，2007年）

圖2 吉達老城的城市格局

圖3 街道和交叉路口的自然通風（風玫瑰來源：www.windfinder.com）

圖4 層級式街道和公共空間

圖5 吉達傳統(tǒng)住宅的基本組成方式（來源：Ishteeaque & Al-Said 2008）

2 吉達傳統(tǒng)住宅的被動式設計策略

吉達的建筑風格和建造技術(shù),不可避免地受到了其作為一個多民族聚集地的影響。幾個世紀以來，吉達接待了來自世界各地的商人或朝圣者，有也門人、布哈拉人、中國人、印度人、土耳其人、波斯人、馬來西亞人、埃及人、歐洲人、埃塞俄比亞人、安納托利亞人等等。不管是永久居留還是短暫經(jīng)過，他們都對吉達的建筑美學產(chǎn)生了影響（SCTH，2014）。比如，吉達傳統(tǒng)建筑的一個重要元素——“rowshan”（Wooden Bay Window，意為凸窗），據(jù)考證是源自埃及，那些跨過紅海而來的埃及人對當?shù)亟ㄖㄔ斓呢暙I。吉達傳統(tǒng)住宅的基本建造方式可總結(jié)如下：建筑朝向北和西北，以便充分利用當?shù)刂鲗эL；在主立面上開口，使之更加輕盈，且使得空氣流進室內(nèi)所有房間；最后加上凸窗，以保護使用者的隱私，同時控制采光、濕度和空氣流動，此外還能用來放置盛水陶罐使之自然冷卻（圖5）。

吉達的本土住宅建筑通過被動式設計策略保障建筑使用者在一天當中，尤其是在極為濕熱的時間段里的熱舒適性。這些被動式策略主要集中在平面布局、空間組織、造型設計、材料選擇、施工技術(shù)等方面。

2.1 建筑平面特征

圖6 納西佛住宅

吉達傳統(tǒng)住宅是從類型和形態(tài)學方面對建筑材料、社會文化、氣候功能作出回應的產(chǎn)物。這些住宅有其共性，但又各具特性。傳統(tǒng)住宅里一般要容納一個大家庭，另外平常還要接待商販或客人，所以規(guī)模都較為宏大。一層是大家庭公共空間，往上各層每層住著一戶核心家庭。房子通常在一樓有兩個入口，一個供男性客人使用，另一個供家庭成員使用，疏散樓梯位于家庭成員入口附近。以納西佛住宅（Nasseef House，吉達市區(qū)保存的最完整的歷史建筑之一，圖6）為例，可以看到兩個入口之間會有連接。圖7中所示的正北入口直接通向?qū)挸ǖ娜肟陂T廳，主人通常在這里迎接男性客人。為了保持環(huán)境的清潔和涼爽，這里的地面經(jīng)常灑水（BOKHARI A Y.，1978）。在入口門廳的兩側(cè)或任意一側(cè)，通常會安排公事間，主人在這里接待男性訪客或處理商業(yè)交易（BOKHARI A Y.，1978）。有時，公事間所在層會被抬升，高出街面約1.2m，這樣做的目的是使公事間的窗臺有足夠的高度，避免讓路上行人直接看進房間（圖8）。除此之外，一層還設置有額外的房間，可用于多種用途，比如接待長途跋涉的客人或是當做圖書室。除此之外，還有傭人區(qū)、盥洗室和一個小廚房，廚房里有煮茶和咖啡的爐子，準備隨時待客。整個一層功能齊全，看起來好似一個獨立的房中之房。

圖7 納西佛住宅各層平面

其上各層是家庭成員的生活區(qū)。樓梯平臺處有一扇雕刻精美的門會引導人進入一個寬敞的廳堂，廳堂周圍布置著幾間起居室。每層有兩間晨間起居室，一般位于北面，因為上午的空氣流動多來自北方。

吉達傳統(tǒng)住宅中的另外一個顯著特征是嵌入墻壁的櫥柜和開放式壁龕（圖9），它們裝飾精美、尺寸不一，出現(xiàn)在幾乎所有家庭起居室里（BOKHARI A Y.，1978）。晨間起居室西側(cè)，是供家庭成員使用的午后起居室，因為到了下午風會從西面來。小儲藏室里白天就用來放置床墊、坐墊和枕頭等。需要注意，傳統(tǒng)住宅內(nèi)的所有房間都并非僅用于某一個特定目的——整個家庭生活區(qū)是一個多功能的生活空間，無論哪個房間，都可用于進行休閑、坐臥、餐飲、休憩等活動（KHAN S M.，1981）。房子后部的東南和西南方向房間在冬天會更暖和，所以一般會被設計成中等大小的冬季起居室/寢室。除了起居用的房間外，每層還包括一到兩間盥洗室和一間小廚房，它們均位于房子后部，以保證起居區(qū)域沒有異味。

圖8 公事間所在樓層被抬高，以保護隱私

在頂層也就是這座房子的四層，建筑面積縮小，為天臺騰出了空間。這層也有兩間家庭寢室，房間一般會有兩面或者三面使用木鑲板建成，上面裝有活動百葉窗。因為墻壁基本全是木造，所以這些房間在白天很熱，但隨著夜幕降臨就會很快冷卻下來，這使它們非常適宜夜間睡眠。頂層另外還有一間廚房、一間儲藏室、兩間盥洗室和一間洗衣房（圖10）。鄰居之間會遵照社會及道德契約，尊重彼此的隱私（FADAN Y M.，1983）。這些空間是夏季日落后家庭聚會的場所。此外它們也被用作服務區(qū)，傭人們會在這里給床墊、地毯進行除塵和清潔，或者晾曬衣物（EYUCE A.，1985）。

圖9 起居室里嵌入墻壁的櫥柜

2.2 建筑空間組織與交叉通風

在房間布局方面，適應當?shù)貧夂颉⒗檬⑿酗L，是最主要的考量因素。以努爾瓦麗住宅（Noor Wali House，圖11）為例，把公事間/男性客人接待室、晨間起居室、午后起居室安排在住宅的北面，以便充分利用來自北面和西北的盛行海風；住宅的南部和東部則僅用于冬季起居/寢室以及樓梯、盥洗室、儲藏室等服務區(qū)域（圖12）。

因此，北立面和西立面就成了主要的外露立面，這兩面墻壁上一般會安排許多格子窗和凸窗，以便讓更多空氣流入室內(nèi)。東立面和南立面上的開口相對較少，僅用于采光或通風目的。大多數(shù)起居室的兩面外墻上都各自至少有一扇凸窗或者格子窗。開口內(nèi)外細微的壓力差會生成連續(xù)的空氣循環(huán)。室內(nèi)的木制屏風，以及在過道門上方或旁邊設置的大的格柵開口，能夠讓微風直接進入室內(nèi)，防止高天花板下的熱氣積聚（圖13）。

圖10 天臺

圖11 努爾瓦麗住宅（Noor Wali House）

通風井的作用類似煙囪，通過煙囪效應將熱空氣從建筑中排出。它的頂部是完全向天空開敞的，沒有可開合的屋蓋來調(diào)節(jié)通風井中的氣流。樓梯井則相反，頂部有開合百葉，能夠讓風通過。流經(jīng)通風井頂部或穿過樓梯井頂部的空氣會形成一個低壓區(qū)，將空氣從下方的高壓區(qū)域通過通風井或樓梯井引入室內(nèi)，從而增強了煙囪效應（圖14，SALLOUM A.，1983）。位于最上層的家庭寢室就像一個空氣亭，主要是用于夜晚就寢使用。它有兩面甚至三面墻壁是木構(gòu)的，上面裝有百葉窗。這一特性使空氣能夠自由流淌，從而提升了使用者在夜晚使用的舒適度（圖15）。

利用CFD軟件PHEONICS對努爾瓦麗住宅的室內(nèi)自然通風進行分析（圖16）。第一種工況為晨風，主要從北側(cè)吹來；第二種工況為下午風，主要從西北側(cè)吹來；兩種工況的風速均為4m/s。從模擬結(jié)果來看，清晨北風工況下，整個建筑形成了穿堂風，處于北側(cè)的公事間/男性客人接待室、晨間起居室室內(nèi)的風速在1.5m/s以上，非常舒適，利于人員活動。下午西北風工況下，同樣室內(nèi)形成了穿堂風，公事間/男性客人接待室室內(nèi)的風速在1.2m/s以上；晨間起居室室內(nèi)風速較低，但下午時刻，人員不在此區(qū)域活動，避開了這種影響。兩種工況的模擬，均證明了努爾瓦麗住宅室內(nèi)的布局和立面的設計，在應對當?shù)貧夂蜻m應性方面是非常有效的。

2.3 建筑形式特征

凸窗是吉達傳統(tǒng)住宅外墻上最突出的特征。它們一般由柚木制成，從墻上向外突出，下面以懸臂式木制梁托支撐（圖17）。它將主空間分為不同層次的子空間，成為連接室內(nèi)外空間的中間區(qū)域，為解決氣候問題提供了合理的解決方案（EYUCE A.，1985）。

凸窗的尺寸設計非常符合人體習慣，向街道伸出約60cm，再加上50cm～60cm的墻壁厚度，就形成了一個2.3m寬、1.2m深的凹室，空間足夠兩個人舒適地坐臥（圖18）（FADAN Y M.，1983）。人們在這里進行各種社交活動，或者悠然閑坐著看街道上車水馬龍人來人往（BOKHARI A Y.，1978）。

就結(jié)構(gòu)而言，凸窗是一個從建筑外表面向外突出的三面木箱結(jié)構(gòu)。工匠在建造它時通常不使用玻璃材質(zhì)的窗格，而是在凸窗的下半部分使用格子結(jié)構(gòu)，以增強私密性（圖19）。格子一般采用簡單的對角線形式，構(gòu)成菱形圖案。凸窗里還會設置一個臺子，人們一般將盛水的陶罐放在那里自然冷卻（圖20）。綜上所述，凸窗的功能非常多樣，它既能保護室內(nèi)成員的隱私、控制光照，又能幫助控制濕度和空氣流動，方便人們在這里座談休憩。

圖12 努爾瓦麗住宅各層平面

圖13 努爾瓦麗住宅平面（室內(nèi)墻壁上的木屏風使空氣能夠穿行，形成良好的交叉通風）

圖14 穿過通風井和樓梯井的煙囪效應

圖15 寢室（來源：richardwilding.com）

2.4 建筑材料與施工技術(shù)

建筑中使用的主要材料是珊瑚石（圖21），采集自老城西北方向的滿卡瓦潟湖。這種石頭多孔，因而有良好的隔熱性能。它的重量也相對較輕，平均為1.5t/m3（BOKHARI A Y.，1978）。

圖18 凸窗的功能

圖19 凸窗既保護了使用者的隱私，又提供了一個放置水罐的地方

圖20 從室內(nèi)看凸窗

圖21 珊瑚石（來源：Akba,S ., etc.，2018）

從潟湖底部收集的一種深棕色黏土被用作珊瑚石塊的黏合材料。珊瑚石多孔又極軟，就意味著用它做成的框架需要加固，這時就用到了從印度進口的檀香木，這種木材也被用來做地板鋪面。

吉達傳統(tǒng)建造技術(shù)體系中，會以固定間隔水平向地插入檀香木板，起到加固珊瑚石墻的作用（圖22）。這些木板將重量均勻地分布在脆弱的珊瑚石上，而且由于它們與橫梁相連，因此能真正起到加固作用（KING, G. R. D.，1989）。木板不僅提供了額外的強度和韌性，還能防止不均勻沉降，因此建造多層住宅就成為可能。

較低樓層的墻壁厚度一般是80cm（圖23），有極強的抗熱能力。往上每上升一層，墻壁厚度就會減小15cm。這些厚厚的墻壁一方面保持了室內(nèi)溫度，另一方面又吸收著室外溫度（無論冷熱），然后緩慢地將室外的冷或熱傳遞到室內(nèi)。當熱量最終穿透墻壁進入室內(nèi)時，其強度已經(jīng)被大大減弱，這就使內(nèi)外的溫度過渡非常平穩(wěn)。此外，屋頂也被有意建造得較為厚重（圖23），以保證其隔熱性能，盡可能減少熱量吸收以及穿透到下方生活空間的熱流量。土壤是很好的隔熱材料，所以工匠們會在碎卵石頂層下面再鋪一層約7cm厚的壓縮泥土，在白天大大減少了穿透石灰石層的熱量。

圖22 吉達傳統(tǒng)住宅建造過程概覽（左圖來源：來源：《吉達城市修復手冊》Jeddah Municipality Restoration Manual）

圖23 墻壁和樓層剖面

3 結(jié)論

本文探討了吉達傳統(tǒng)住宅是如何使用被動式設計策略在炎熱潮濕的當?shù)貧夂蛑?，既成功營造了人體舒適感，又尊重伊斯蘭社會規(guī)范以確保使用者的隱私。這座城市的設計者始終保持著利用主導風向的意識，并運用這種洞察力來對進行布局設計，早在空調(diào)發(fā)明之前就成功做到了對室內(nèi)氣候的控制，值得當代進一步研究?？偠灾?，吉達老城里的傳統(tǒng)多層住宅通常使用以下幾項策略，來保證使用者的熱舒適性：建筑朝向和房間組織順應主導風向；借助厚重的墻壁來抵御熱量滲透；利用凸窗增加空氣流動，同時控制眩光和熱量攝入；通風井形成煙囪效應，使熱空氣排出、冷空氣進入；室內(nèi)房間之間設計格柵開口，使空氣在各房間之間暢通無阻。

反觀當前吉達的一些現(xiàn)代建筑在設計時忽視了材料選擇、材料運用和室內(nèi)空間布局等自然氣候調(diào)節(jié)手段，這種設計態(tài)度下產(chǎn)生的住宅，需要極大依賴于電力系統(tǒng)來控制室內(nèi)氣候。希望文中對吉達建筑傳統(tǒng)的觀察能夠為現(xiàn)代設計帶來些許啟示，以幫助盡可能地降低建筑能耗。