山西省窯洞式生態(tài)建筑的設(shè)計與研究

王 秀（北京理工大學(xué)，北京100000）

一、窯洞主要概述和窯洞式生態(tài)建筑優(yōu)勢

1.窯洞主要概述

窯洞建筑是西北地區(qū)一種民居形式，原生態(tài)民居建筑，展現(xiàn)了因地適宜、冬暖夏涼的特征。不僅是千年歷史文化的沉淀，也是勤勞人民偉大的創(chuàng)舉，也是資源珍貴的遺產(chǎn)。此種建筑形式，不僅造價低廉，還可以就地取材，展現(xiàn)冬暖夏涼的特征。在很大的程度上，受到了不少人的歡迎[1]。

2.窯洞式生態(tài)建筑優(yōu)勢

生態(tài)學(xué)建筑在受到大家的關(guān)注之后，自然環(huán)境所建的供人聚居的場所當(dāng)中，就得到了很好的依附性作用。不僅可以適應(yīng)于自然環(huán)境與文化區(qū)域，還可以結(jié)合自身的實際情況，將人類和自然有機(jī)地結(jié)合起來，實現(xiàn)有效的和諧相處。用天材，就地利，順應(yīng)自然，為我所用。窯洞十分適合人類居住，不僅溫度適宜，還可以降低輻射對人類的影響，減少哮喘等疾病。窯洞式生態(tài)建筑的主要優(yōu)勢可以分為以下的幾點內(nèi)容：第一，環(huán)境意識中的因地制宜。第二，資源利用中的土盡其材。第三，資源消耗中的“減法”施構(gòu)[2]。第四，宜人品質(zhì)中的冬暖夏涼。第五，自然生態(tài)中的和諧景觀。從窯洞優(yōu)勢在現(xiàn)代建筑中的體現(xiàn)上看，首先，利用地下空間可以改善城市交通狀況。其次，開發(fā)地下空間可以改善城市整體環(huán)境。再次，開發(fā)利用地下空間有利于節(jié)約能源。

二、窯洞式生態(tài)建筑及室內(nèi)設(shè)計特點和窯洞式民居中的生態(tài)思想

1.窯洞式生態(tài)建筑及室內(nèi)設(shè)計特點

從傳統(tǒng)的窯洞建筑材料當(dāng)中看，可以分為石窯洞和磚窯洞、土窯洞幾種類型。黃土層本身有一定的穩(wěn)固性，一般的情況下，不會出現(xiàn)塌陷的情況。在這里就會使用拱頂?shù)姆绞?，增加墻體的厚度，提高窯洞的保暖性。從西方環(huán)境建筑學(xué)的角度，窯洞建筑就是在自然的情況下，沒有得到破壞的建筑。材料上，人們加建了木制的檐口，接著，涂一層細(xì)泥并粉白。以火為中心構(gòu)筑的原始形態(tài)，展現(xiàn)了很強(qiáng)的實用性功能。一是火炕，另外一個是灶臺。其散發(fā)的熱量也起到了保暖的效果。

從現(xiàn)代化的角度看，當(dāng)代窯洞建筑材料和形式，主要是使用磚石或混凝土結(jié)構(gòu)，運用鋼筋、水泥等材料形成的建筑物。從當(dāng)代窯洞建筑功能和房型結(jié)構(gòu)上也可以看出，使用了“一進(jìn)兩開”三孔窯（三間房）的結(jié)構(gòu)，空間功能分區(qū)明確，動靜分離[3]。改進(jìn)窯洞采光通風(fēng)，提高窯洞功能。完成了實用與美觀之間的相互交叉，展現(xiàn)了良好的視覺美感?，F(xiàn)代窯洞總體的水、電、暖等全部齊全，提高了人們的生活品質(zhì)。具體的參見圖1。

2.窯洞式民居中的生態(tài)思想

第一，窯洞民居是一種自然生發(fā)的生態(tài)建筑，聚落布局的形成，展現(xiàn)了遮風(fēng)避雨、御寒抗暑及防衛(wèi)的功能。第二，聚落布局的文化。體現(xiàn)了“天人合一、師法自然”的理念，功能齊全、布局嚴(yán)謹(jǐn)[4]。第三，因材致用的生土材料當(dāng)中，展現(xiàn)了就地取材、因材施構(gòu)的思想。第四，從舒適安全的室內(nèi)環(huán)境上看，溫度、照明、防噪聲都可以實施很好的處理。第五，從敦厚質(zhì)樸的裝飾陳設(shè)上看，像“喜鵲登門”“嫦娥奔月”等全部都展現(xiàn)了美好的寄托和愿望。

三、山西省窯洞式生態(tài)建筑的設(shè)計問題解決措施

1.通風(fēng)防潮

窯洞建筑是山西省黃土地區(qū)民間廣泛使用的一種居住形式，不需要建筑師的參與，僅僅需要具備一定的匠人精神，就可以渾天而成。換句話說，窯洞是自然生成的生態(tài)建筑，本身具有冬暖夏涼的功效，可以起到節(jié)約土地、保護(hù)環(huán)境的重要作用。在這樣的環(huán)境下居住，不僅延長壽命，還可以降低發(fā)病率。相關(guān)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，山西省窯洞居民的比一般結(jié)構(gòu)房屋的居民可以平均多活六年。在可持續(xù)發(fā)展的今天，重新審視窯洞建筑，可以發(fā)現(xiàn)，不僅可以實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)的功能，還可以達(dá)到防潮和安全的作用。

一般的情況下，窯洞內(nèi)部的氣體流動速度是在0.1m/s到0.15m/s之間，這個空氣流動速度所造成的室內(nèi)溫差，在夏季的時候，溫度可以保持在21攝氏度左右，外部的溫度是30攝氏度左右[5]。當(dāng)溫度低的時候，空氣的重量就會提高。當(dāng)空氣從底部擠壓的時候，窯洞里面的底部空氣就會向外部流動，這個時候窯洞當(dāng)中的空氣就會減少，空氣一旦減少，氣壓也就會降低。外部的空氣很快就會填補(bǔ)進(jìn)來，出現(xiàn)了對流的狀況。但是速度還是不足，需要解決內(nèi)部的濕度等問題。最終發(fā)現(xiàn)，當(dāng)窯洞當(dāng)中的對流速度大于1m/s以上的時候，濕度也就會下降，這個時候，就需要強(qiáng)制性的讓空氣保持著這個流速，可以達(dá)到完成濕度的下降[6]。也就是說，溫度在21攝氏度的時候，濕度就需要保持在70%以下，這樣的環(huán)境，才是人類所需要的居住環(huán)境。為了通風(fēng)防潮，在這里使用的是兜風(fēng)裝置，這樣就可以產(chǎn)生風(fēng)壓，保持窯洞當(dāng)中1.5m/s的速度。速度加快了，溫度就降低了。

2.吸濕加層的做法

使用強(qiáng)壓空氣的裝置的方式，就可以加快風(fēng)氣流，緊接著，空氣的壓強(qiáng)就會減低。吸濕層當(dāng)中的水分就會向著內(nèi)壁的方向轉(zhuǎn)移。這樣就可以加大水分的蒸發(fā)，達(dá)到永久性吸濕的作用。

3.土坯襯砌的做法

此種方式屬于比較經(jīng)濟(jì)實惠的一種。不僅可以提高窯洞內(nèi)壁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還可以起到防潮的主要作用。在砌土坯之前，需要按照土壁做防水層。在這里主要是使用氯丁膠乳噴涂壁面。減少水分蒸發(fā)，提高穩(wěn)固性。一般的情況下，每天土坯需要吸收6g的水分。七月份到8月份正好是潮濕的天數(shù)。山西省條件比較的干燥，當(dāng)土坯的水分散發(fā)出來的時候，土坯吸濕放濕周就會得到恢復(fù)，這樣就可以保持窯洞當(dāng)中的空氣濕度[7]。

4.自動再生裝置式硅膠吸濕防潮措施

在這里，窯洞防潮的方式，也可以使用化學(xué)吸附劑的方式。但是存在一定的困難性。這里選擇的是用硅膠吸附水分的方式。需要先使用太陽能聚光，之后加熱，在加熱之后，就可以出現(xiàn)一個再生的裝置。這個裝置在150攝氏度的溫度的時候，就可以實現(xiàn)硅膠再生。硅膠吸附劑需要使用到筒狀管當(dāng)中。在自動滾動加熱器的時候，就可以達(dá)到窯洞防潮的作用。在這個時候，硅膠吸濕防潮的理念就可以呈現(xiàn)到大家的視野當(dāng)中，窯洞的功能性也會得到更好的體現(xiàn)。

四、古為今用，振興中國建筑業(yè)

在可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略下，窯洞建筑的魅力就是可以利用強(qiáng)大的地理位置，滿足中華民族的需要?！巴痢蔽幕目萍己亢蛯徝纼r值都展現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的文化魅寶。在振興現(xiàn)代建筑業(yè)的過程中，需要融入窯洞建筑的理念，吸取其精華，剔除其糟粕，將窯洞的建筑特色和現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)相互結(jié)合起來。因材施構(gòu)，因材施用。窯洞建筑所采用的以勞力換取空間的“減法”?？梢詾檠睾５貐^(qū)的建筑物向著高空、地下及水上水下的方向延伸。另外，在廣大的農(nóng)村地區(qū)，也可以多建造一層農(nóng)舍，為大家爭取更多的生存空間。另外，也可以利用窯洞等傳統(tǒng)建筑的一些細(xì)節(jié)作為符號，并不是倡導(dǎo)大家模仿或者是照搬照抄，主要的目的就是在原有的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)有效的創(chuàng)新。在綠色、環(huán)保、友好型、生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，不斷地與時俱進(jìn)，不斷地提出新的理念，為我國其他地區(qū)的生態(tài)建筑建設(shè)，提供良好的發(fā)展基礎(chǔ)和理論依據(jù)。在近幾年的發(fā)展過程中，不少設(shè)計師提出了“城市窯洞”構(gòu)想和理念。

結(jié)語

隨著社會的進(jìn)步，窯洞作為歷史的產(chǎn)物，雖然留存已經(jīng)不多，但是隨著時代的發(fā)展，窯洞營建也呈現(xiàn)了與時俱進(jìn)的表現(xiàn)。傳統(tǒng)理念下的窯洞，需要針對問題，制定良好的除濕計劃?，F(xiàn)代化的窯洞設(shè)計，在新的歷史條件下賦予新的任務(wù)。山西省窯洞建筑所蘊含的精神需要繼承，但是還需要克服傳統(tǒng)理念下窯洞陰暗、潮濕、功能單一的局面。讓窯洞建筑煥發(fā)青春萬古長存，為中華民族創(chuàng)造出更多的可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)生存空間。