傳統(tǒng)民居中的生態(tài)建筑技術(shù)在現(xiàn)代居住建筑中的運(yùn)用

馬 冉 劉俊延

(三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖北 宜昌 443000)

0 引言

生態(tài)建筑學(xué)的概念是20世紀(jì)60年代西方國家為應(yīng)對世界能源危機(jī)提出的，其核心內(nèi)容是運(yùn)用建筑學(xué)和生態(tài)學(xué)的原理，合理組織建筑、人與自然三者的關(guān)系，以獲得生態(tài)平衡的人居環(huán)境[1]。我國生態(tài)建筑的工程實(shí)踐還處于探索階段，且多為對西方先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的引用，如北京能源中心樓、深圳萬科中心等，然而因其對經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、設(shè)備的要求較高，在我國居住建筑中的推廣受到限制。

受古代“天人合一”哲學(xué)思想的影響，中國傳統(tǒng)民居的建造，始終是以尊重自然為前提的，它的發(fā)展是人們長期適應(yīng)自然的結(jié)果。用不同的建筑形式、材料和空間布局，以積極應(yīng)對不同的氣候環(huán)境，是值得現(xiàn)代居住建筑借鑒的低技術(shù)生態(tài)設(shè)計(jì)手法。

1 傳統(tǒng)民居生態(tài)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)

1.1 選址與室外環(huán)境

中國傳統(tǒng)民居在選址上的理念主要表現(xiàn)為建筑風(fēng)水學(xué)，其實(shí)質(zhì)是利用建筑學(xué)、生態(tài)學(xué)、氣象學(xué)、地理學(xué)、景觀學(xué)等一系列原理，對自然地理環(huán)境的各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合評價(jià)和選擇，并采取相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)措施，以創(chuàng)造宜居的建筑環(huán)境。以建筑選址中“背山面水”的風(fēng)水觀為例，從氣候?qū)W的角度來分析，這種選址布局既能依托自然山體阻擋冬季的北風(fēng)，又能在夏季迎向南向季風(fēng)，同時(shí)滿足建筑向陽且靠近水源的需求。

傳統(tǒng)民居在室外環(huán)境的處理方面，也充分體現(xiàn)了對自然的尊重。首先，由于技術(shù)手段的限制，在場地處理中盡量減少對地表的改變，以吊腳樓為例，其通過吊腳的形式對復(fù)雜的地形環(huán)境的處理，是積極應(yīng)對自然環(huán)境的方式；其次，傳統(tǒng)民居中大量的景觀綠化，在美化居住環(huán)境、調(diào)節(jié)居住區(qū)微氣候等方面起到一定作用。

1.2 建筑形式與布局

我國傳統(tǒng)民居建筑形式豐富多樣，在遠(yuǎn)古時(shí)期就有為適應(yīng)北方寒冷干燥氣候環(huán)境的半地穴式房屋，和為適應(yīng)南方濕熱氣候、有利于通風(fēng)防潮的干欄式建筑。其在不斷發(fā)展和演變過程中逐漸形成清晰的地域特征，較有代表性的是北方的合院式建筑和南方的廳井式建筑。北方合院式布局建筑間距相對開敞，有利于獲得較大的太陽輻射熱，且立面形式相對簡單，建筑形體系數(shù)低，以降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱損失。而在夏熱冬暖地區(qū)，建筑以夏季隔熱為主，注重遮陽和通風(fēng)，進(jìn)而形成了廳井式建筑布局，同時(shí)結(jié)合廊道、綠化遮陰等方式降低室外活動(dòng)空間的太陽輻射(見圖1，圖2)。

1.3 建筑構(gòu)造和材料選擇

在建筑構(gòu)造處理上，傳統(tǒng)民居通過對建筑屋頂、外墻、遮陽、通風(fēng)的不同構(gòu)造手段，來實(shí)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)良好的保溫、隔熱、防潮、防水等的要求。1)通過對屋頂?shù)臉?gòu)造選型，以應(yīng)對不同地區(qū)環(huán)境特點(diǎn)。如在北方寒冷地區(qū)，一般采用坡度較大的屋頂來對抗大雪積壓，而在南方炎熱地區(qū)，則多用大檐屋頂來達(dá)到遮陽的目的；2)通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱設(shè)計(jì)，以形成較好的室外熱環(huán)境；3)采用合理的外窗形式和遮陽構(gòu)造，以滿足建筑采光、通風(fēng)和遮陽的要求。

受古代交通運(yùn)輸方式的限制，各類民居在營建過程中具備一個(gè)共同點(diǎn)，即就地取材。就地取材可以有效的節(jié)約運(yùn)輸成本，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。根據(jù)建造材料的不同，傳統(tǒng)民居可分為夯土建筑、木構(gòu)建筑、石構(gòu)建筑和竹構(gòu)建筑、海草建筑等，充分體現(xiàn)出建造者的智慧。以膠東海草房為例，沿海地區(qū)的人們利用水生植物海草建造房屋，除了具有防霉防蛀、防火耐久的特點(diǎn)，還具有很好的保溫隔熱的作用，同時(shí)，海草還具有產(chǎn)量豐富、無毒無害，易于分解的特點(diǎn)，是適宜環(huán)境的選擇[2]。

2 現(xiàn)代居住建筑節(jié)能現(xiàn)狀

我國現(xiàn)代居住建筑形式包括農(nóng)村住宅、單元式住宅、別墅、公寓等，其平面布局多為對外封閉而向內(nèi)開敞的形式，建筑結(jié)構(gòu)以磚混和鋼筋混凝土為主。既有居住建筑在生態(tài)節(jié)能方面有兩個(gè)普遍問題：第一，與傳統(tǒng)民居相比，各地居住建筑在設(shè)計(jì)、建造、選材等方面形成模式化，建筑形式基本趨同，其與氣候環(huán)境、地域文化的關(guān)聯(lián)性越來越小。第二，現(xiàn)代居住建筑在運(yùn)行中，其降溫采暖主要依靠設(shè)備主動(dòng)供能來實(shí)現(xiàn)，舒適度要求越高則相應(yīng)帶來越來越高的能量消耗。

3 案例研究

3.1 建筑現(xiàn)狀

本項(xiàng)目位于宜昌市某別墅區(qū)(見圖3)，建筑布局為北偏東約30°，沿東西向道路規(guī)整排列，每棟建筑單體由兩戶住宅單元組合而成。

本文以別墅區(qū)內(nèi)的5號(hào)樓為例進(jìn)行改造研究(見圖4)。5號(hào)樓現(xiàn)為一棟3層別墅，由左右兩戶住宅單元組合而成，兩戶住宅單元平面布局相同。一樓為起居室及廚房、餐廳；二樓設(shè)置主臥、次臥；三樓結(jié)合露臺(tái)布置活動(dòng)室。屋頂為約14°的坡屋頂形式。

3.2 氣候特點(diǎn)

宜昌市位于湖北省西南部，在建筑熱工氣候分區(qū)中屬于夏熱冬冷地區(qū)，建筑以夏季隔熱為主，兼顧冬季保溫，且空氣濕度大。既有建筑冬季供暖和夏季制冷均以空調(diào)為主，舒適性較差。

3.3 傳統(tǒng)生態(tài)技術(shù)的選用

受規(guī)劃用地等諸多客觀因素的限制，傳統(tǒng)民居在建筑選址及建筑形式上的生態(tài)理論并不適用于本項(xiàng)目，本項(xiàng)目生態(tài)改造主要探討建筑空間布局、構(gòu)造及選材等方面對傳統(tǒng)民居的生態(tài)理念的借鑒。

3.3.1建筑朝向

根據(jù)宜昌市風(fēng)向特點(diǎn)，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)和南風(fēng)，冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)和東北風(fēng),故北偏東約30°的平面布局形式并不適合建筑夏季通風(fēng)降溫、冬季保暖隔熱的需求。本方案節(jié)能改造將建筑朝向改為向北偏西約30°～60°角(見圖5)，此朝向更有利于建筑取得良好的通風(fēng)條件。

3.3.2平面布局

在平面布局上，將原南北面錯(cuò)開的開窗形式改為南北面正對的形式(見圖6)，以組織良好的穿堂風(fēng)，以彌補(bǔ)底層建筑在通風(fēng)上的劣勢。

3.3.3建筑構(gòu)造

本建筑屋頂形式包含坡屋頂和位于3層的平面露臺(tái)。對于坡屋頂，考慮借用古代重檐的做法，設(shè)置屋頂通風(fēng)夾層(見圖7)，利用熱壓通風(fēng)帶走夾層中的太陽輻射熱。對于3層的平面露臺(tái)，則考慮做屋頂綠化處理，利用綠植對太陽輻射的吸收，抵抗夏季高強(qiáng)度太陽輻射對室內(nèi)環(huán)境的不良作用，同時(shí)營造怡人的景觀環(huán)境。

建筑遮陽設(shè)計(jì)則主要考慮活動(dòng)遮陽形式，如傳統(tǒng)民居的可開啟木質(zhì)柵格窗，一方面可根據(jù)不同時(shí)段進(jìn)行遮陽調(diào)節(jié)，且可以避免眩光，同時(shí)形成一定的造型藝術(shù)。

在建筑通風(fēng)處理方面，除了對建筑朝向和平面布局加以改進(jìn)外，還應(yīng)注意室外風(fēng)環(huán)境資源，在室外風(fēng)環(huán)境資源相對匱乏的地區(qū)，可以借助太陽能煙囪的熱壓作用來增強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)效果。

4 結(jié)論及展望

中國傳統(tǒng)民居表達(dá)的建筑物對所處地域氣候環(huán)境的一種被動(dòng)的、低能耗的正確反應(yīng)，是中國幾千年智慧的積淀，其在沒有現(xiàn)代采暖空調(diào)技術(shù)、幾乎不需要運(yùn)行能耗的條件下，創(chuàng)造出了相對適宜的室內(nèi)外物理環(huán)境，對我國現(xiàn)代居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)具有重要借鑒意義。與高技術(shù)生態(tài)建筑相比，鄉(xiāng)土化的生態(tài)建筑形式是更適合我國現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的生態(tài)建筑形式，具有較強(qiáng)的研究和實(shí)踐意義。