淺談洛陽地區(qū)窯居建筑通風(fēng)采光設(shè)計策略

周亞豪 趙余光 梁文濤等

摘 要：傳統(tǒng)窯洞冬暖夏涼，節(jié)能的同時傳統(tǒng)窯洞的空間又滲透著與自然的和諧、樸素。但窯洞室內(nèi)也經(jīng)常遇到一些采光、采暖、通風(fēng)問題。本文作者利用所學(xué)知識對傳統(tǒng)窯洞的采光及采暖、通風(fēng)問題進(jìn)行分析，提出具體的解決辦法，并設(shè)計出綠色新型的窯居建筑。

關(guān)鍵詞：窯洞現(xiàn)狀；采光；采暖；通風(fēng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.096

1 背景

眾所周知，地球是人類唯一的家園。其自然環(huán)境的優(yōu)劣與人類生活息息相關(guān)，青山綠水，是我們歷代中華兒女共同追逐的夢想。但隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，人類對環(huán)境的破壞，使得這個夢想離我們變得遙遠(yuǎn)。俗話說“衣、食、住、行”是生活基本功能?！白　眲t指的是房子，也就是建筑。建筑是集我們工作、生活、休息為一體的物品。在人類生活中起著至關(guān)重要的作用，也對自然生態(tài)環(huán)境有著重大影響。如何使建筑與自然環(huán)境和諧相處是每個國家都解決的問題。目前，綠色生態(tài)建筑已引起了世界上許多國家的重視，而綠色生態(tài)建筑中的生土建筑由于其獨特優(yōu)勢更是得到了眾多建筑師的青睞，美國建筑師麥爾科姆·威爾斯（Malcolm Wells）在《溫和的建筑》一書中積極提倡并研究了節(jié)能的生土建筑，埃及建筑師哈?！しㄙ悾℉assan Fathy）的生土建筑實踐受到了國際建筑界的普遍贊譽，此外還有華裔美籍建筑師崔悅君、美國賓州大學(xué)教授吉·格蘭尼等都致力于生土建筑的探索[1]。洛陽位于黃河中游南岸，由黃土覆蓋的鄺嶺縈繞于周圍，種類繁多的黃土窯洞建筑遍于市郊廣大農(nóng)村中，成為特殊的一種農(nóng)村居民建筑。據(jù)鄺山、紅山、孫旗屯與白馬寺等四個公社以及孟津、伊川、新安等縣部分生產(chǎn)大隊初步調(diào)查，當(dāng)?shù)赜?0-80%的農(nóng)戶均居住在窯洞中，他們因山就勢，因地制宜建成了以窯洞為主的許多村落，不少窯洞美觀大方，布局合理，在藝術(shù)裝飾和結(jié)構(gòu)功能方面結(jié)合成一體，建筑形式別具一格[2]。窯洞建筑冬暖夏涼，有利于節(jié)約能源；又避開了噪音和放射性物質(zhì)，有利于身體健康；窯洞不破壞地形地貌，不占用耕地，造價低廉，經(jīng)久耐用，符合國家綠色生活的方針，改善窯洞居住環(huán)境具有很大的意義。

2 國內(nèi)窯洞發(fā)展現(xiàn)狀

目前國內(nèi)的窯洞建筑已逐漸變的稀少。傳統(tǒng)的窯洞構(gòu)造比較簡單，主要利用土壤溫度達(dá)到室內(nèi)冬暖夏涼的效果。其主要形式有靠崖式、下沉式和獨立式，其中靠崖式窯洞有靠山式和邊溝式，有些邊溝形態(tài)猶如現(xiàn)在的樓房一般。下沉式窯洞主要用于地勢較為平緩地區(qū)，是豫西洛陽、三門峽地區(qū)傳統(tǒng)窯洞的主要形式[3]；而獨立式窯洞對地理條件要求較為簡單，分布相對廣泛。但因窯洞建筑普遍存在采光、通風(fēng)不佳，易潮，交通不便等問題，已逐漸被人們所遺棄，使得這一古老的綠色生態(tài)建筑處于一種尷尬的境地[4]。傳統(tǒng)窯洞的生態(tài)性及其現(xiàn)存問題引發(fā)了國內(nèi)外諸多相關(guān)人員對新型窯洞的探索。就整體而言，探討傳統(tǒng)窯洞室內(nèi)環(huán)境的改進(jìn)措施對改善洛陽地區(qū)的居住環(huán)境、保護(hù)并發(fā)揚傳統(tǒng)建筑的生態(tài)優(yōu)勢具有重要意義。

3 洛陽窯居建筑現(xiàn)狀調(diào)研

窯居建筑具有冬暖夏涼等多種形態(tài)特征，但其空間形態(tài)單一、陰暗潮濕、空氣品質(zhì)差等原因致使居民夏季在窯屋中生活極其不舒適。本文通過調(diào)查洛陽地區(qū)窯洞建筑中存在的問題，因地制宜提出解決措施，解決室內(nèi)采光差、通風(fēng)效果不佳、潮濕、冬季室內(nèi)溫度不能夠滿足人體舒適的問題，未來通過推廣可以使窯洞建筑的建設(shè)更科學(xué)合理，實現(xiàn)我國新農(nóng)村建設(shè)的健康發(fā)展。

靠崖式窯洞一般只有一面與外界空氣接觸，新風(fēng)只能通過門窗進(jìn)入室內(nèi)，因此室內(nèi)通風(fēng)狀況極為不佳，夏季室內(nèi)空氣得不到循環(huán)，對人體健康很不友好。由于此類窯洞只能通過一面門窗獲得光照，室內(nèi)深處長期無陽光照射，采光性極差。土壤受水分影響較大，雨季室內(nèi)濕度較高，因此調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度、提高傳統(tǒng)窯洞的居住環(huán)境十分重要。

4 解決辦法

在改善其采光、采暖、通風(fēng)不良問題同時保留洛陽窯洞原有獨特建筑形態(tài)，我們采取如下改造措施：

（1）針對采光不良問題采取設(shè)計改造措施如下：

1）利用附加陽光間的方式，在窯洞的入光側(cè)增添陽光間，夏季時可通過調(diào)節(jié)百葉減少陽光直射到室內(nèi)。冬季則利用陽光間對入室新風(fēng)進(jìn)行空氣預(yù)熱。

2）窯居房間平面布局上，滿足保溫要求的情況下，合理縮小南北軸線尺寸，增加?xùn)|西向軸線尺寸，增大南向窗戶面積以利于窯洞的后部采光。

3）有效增加窗戶構(gòu)造透光系數(shù)，以利于聚光和向室內(nèi)反射天然光。

（2）針對采暖問題采取設(shè)計改造措施如下：

1） 陽光間后的墻體采用相變材料，在冬季利用其儲熱釋熱的特性對房間熱濕環(huán)境進(jìn)行改善，在夏季要利用陽光間的擺葉防止陽光的直射影響室內(nèi)環(huán)境。

2）選擇傳熱系數(shù)較大的門窗類型，增加門窗的密閉性，利用被動式太陽能采暖。

（3）針對通風(fēng)問題采取設(shè)計改造措施如下：

1）采用除濕轉(zhuǎn)輪來解決室內(nèi)潮濕問題。除濕轉(zhuǎn)輪內(nèi)采用固體吸附劑來除濕，但除濕之后空氣溫度升高，含濕量下降，除濕轉(zhuǎn)輪吸附水蒸氣的能力是有限的，為達(dá)到濕度較低的要求，需要通入熱空氣使除濕轉(zhuǎn)輪內(nèi)固體吸附劑脫濕，為此，我們采用清潔能源太陽能加熱熱水，使再生氣流垂直流過熱水盤管，使空氣溫度升高，之后通過除濕轉(zhuǎn)輪帶走水蒸氣。

2）采用全熱交換器解決室內(nèi)通風(fēng)不良的問題。全熱交換器與室內(nèi)較低溫度的回風(fēng)進(jìn)行熱量交換，使空氣溫度進(jìn)一步降低并送入室內(nèi)，回風(fēng)溫度升高，使其與除濕轉(zhuǎn)輪直接連接作為再生氣流循環(huán)利用，具有綠色環(huán)保的意義。

（4）根據(jù)以上解決措施，提出并設(shè)計出新型綠色節(jié)能窯洞，具體如圖1。

5 總結(jié)

窯洞建筑作為洛陽地區(qū)傳統(tǒng)文化傳承的一種方式和人民居住的形式，改善窯洞居住環(huán)境成了它傳承下去的希望。本文對洛陽傳統(tǒng)窯洞進(jìn)行調(diào)研分析，在通風(fēng)、采光、采暖等問題上提出了相對應(yīng)的改良策略，改善了傳統(tǒng)窯洞室內(nèi)的熱濕環(huán)境，使洛陽地區(qū)傳統(tǒng)的窯洞民居形式得以傳承和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]周慶華.黃土高原傳統(tǒng)窯居空間形態(tài)更新模式初探[J].新建筑，

2005（04）：26-28.

[2]洛陽市建委窯洞調(diào)研組.洛陽黃土窯洞建筑[J].建筑學(xué)報，1981

（10）：41-47.

[3]楊啟容，杜威，張金翠.建筑一體化太陽能煙囪的通風(fēng)性能研究[J].太陽能學(xué)報，2010，31（07）：873-878.

[4]朱延迪，張琳，奚遼遼.淺談陜北地區(qū)窯洞建筑的通風(fēng)設(shè)計策略[J].華中建筑，2012，30（07）：84-86.

項目名稱：洛陽地區(qū)窯洞建筑綠色節(jié)能設(shè)計研究

項目編號：DCY201803

作者簡介：周亞豪（1996-），男，河南鄲城人，本科，學(xué)士，研究方向：綠色建筑節(jié)能研究 。