黑龍江傳統(tǒng)建筑的適寒性研究*

周立軍 周天夫 李同予

1 傳統(tǒng)建筑布局適寒性表達(dá)

黑龍江省處于中緯度歐亞大陸東沿，太平洋西岸，北面臨近寒冷的西伯利亞，南北跨中溫帶與寒溫帶。冬季高空受貝加爾湖高壓脊與亞洲大陸東部低壓槽控制，而地面則受蒙古高壓中心與阿留申群島低壓中心的影響，因而使來自蒙古高壓區(qū)的干冷極地大陸性氣團(tuán)不斷向太平洋阿留申群島低壓區(qū)流動，形成冬季風(fēng)，即常見的寒冷干燥的西北風(fēng)；夏季，隨著太陽輻射能量逐漸加大，亞洲大陸由冬季高壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)為低壓系統(tǒng)，在西太平洋副熱帶高壓控制和高空鋒區(qū)的影響下，使來自西太平洋的溫濕海洋性氣團(tuán)不斷向亞洲大陸流動，形成夏季風(fēng)，即溫暖濕潤的東南風(fēng)或南風(fēng)。因此，黑龍江省的氣候具有明顯的季風(fēng)氣候特征，但西部受夏季風(fēng)影響弱，顯示出一些大陸性氣候特征。冬季寒冷，以寒冷干燥的西北風(fēng)為主，夏季涼爽空氣濕度適中。因此傳統(tǒng)建筑在建筑布局上，建筑朝向多為南向，以遮擋冬季西北風(fēng)，保障夏季建筑通風(fēng)為主。

1.1 建筑布局適寒性的總體特征

由于黑龍江地區(qū)平原居多，地處平緩地帶，所以主要道路大多沿東西向成帶形分布，民居間的距離較大。南北向道路較小，主要起輔助交通的作用，這也是考慮嚴(yán)寒氣候下充分采光的結(jié)果。在傳統(tǒng)民居群體布局形式上，大都采取行列式布局，其特點(diǎn)是絕大部分建筑物可以獲得良好的朝向，從而有利于建筑爭取良好的日照、采光和通風(fēng)條件。而且黑龍江地區(qū)地廣人稀，土地資源相對豐富也是采用行列式布局的原因之一。行列式布局的地形適應(yīng)性也較強(qiáng)，但是它不利于形成完整、安靜的空間和院落，建筑群體組合也比較單調(diào)。周邊式布局由于建筑四周排列，難以保證朝向均好，且不利于自然通風(fēng)，所以很少見到這種形式的布局。有些傳統(tǒng)民居群體在行列式布局的同時(shí)故意錯(cuò)開了一個(gè)角度，構(gòu)成錯(cuò)列式布局，這樣可以改善夏季的通風(fēng)效果。因?yàn)橥L(fēng)效果與當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向的入射角度有很大的關(guān)系，當(dāng)行列式布局與主導(dǎo)風(fēng)向垂直時(shí)，由于前排建筑的遮擋，后排建筑的通風(fēng)效果不理想，為了獲得較好的通風(fēng)效果，只有加大前后排之間的間距。當(dāng)于主導(dǎo)風(fēng)向的夾角為30°時(shí)，其效果實(shí)際上是在氣流的方向上增加了建筑的間距，這種布局能更好地將風(fēng)引向建筑群內(nèi)部（圖1）。

1.2 傳統(tǒng)民居建筑布局的適寒性特征

黑龍江省傳統(tǒng)村落布局較為松散，選址都盡量選擇在南低北高的向陽坡地上。從日照的角度看這樣選址的好處很多，因?yàn)榻ㄖ挥谙蜿柶碌厣峡梢誀幦「嗳照?，溫度與背陰坡地相比要高l0℃左右。建筑大多坐北朝南，并且一些民居還把主要入口設(shè)置在了南面，從太陽照射的時(shí)間和照射的深度方面來說，向南的房間具有冬暖夏涼的特點(diǎn)，從主導(dǎo)風(fēng)向方面來說，東北地區(qū)民居在朝向的選擇上應(yīng)該盡量讓正房的長軸方向垂直于冬季的主導(dǎo)季風(fēng)方向，加強(qiáng)建筑之間的擋風(fēng)作用，降級熱損耗。要盡量避免北向，這不僅是因?yàn)楸毕虻姆块g冬季較難獲得足夠的日照，還因?yàn)槎緛碜员泵娴暮淇諝鈺ㄖ峁きh(huán)境產(chǎn)生非常不利的影響，且空氣流速越快，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面熱阻越小，通過建筑開口處的散熱量就越大，所以傳統(tǒng)民居北向開口的甚少。

傳統(tǒng)民居大多以院落的形式存在。院落是外界環(huán)境和室內(nèi)環(huán)境間的一個(gè)融合與過渡的區(qū)域。在中國人的日常生活中，院落更是在使用上不可或缺的一部分，很多生活中的活動，如游戲、乘涼經(jīng)常是在這樣一個(gè)露天卻又圍合的良好空間中進(jìn)行的。院落式的布局具有重要的氣候調(diào)節(jié)功能，封閉而露天的庭院能明顯的起到改善氣候條件和減弱不良?xì)夂蚯忠u的作用。利用冬夏太陽入射角的差別和早晚日照陰影的變化，庭院天井和廊檐的結(jié)合，可以有效地抵抗寒風(fēng)侵襲，阻隔風(fēng)沙漫揚(yáng)。院落主要是通過調(diào)節(jié)庭院天井的大小、高低、開合，適應(yīng)了北方強(qiáng)調(diào)日照、防風(fēng)，南方突出遮陽、通風(fēng)的要求。在這方面庭院充分發(fā)揮了建筑組群內(nèi)部的小氣候調(diào)節(jié)作用。不同氣候區(qū)，院落空間的構(gòu)成形式有很大差異。

黑龍江省嚴(yán)寒地區(qū)冬季對日照的要求最高，日照時(shí)間的長短，不僅僅影響到采光問題，更重要的是可以提升室內(nèi)的溫度，進(jìn)而降低冬季里能源的消耗。因此，黑龍江農(nóng)村建筑幾乎全是正南正北朝向，并且采用雙層窗，開大窗，最大程度地汲取太陽的輻射。有些地方采用陽光房來延長保溫效果。黑龍江省四合院的民居就是一種能優(yōu)化氣候的建筑布局。既有爭取日照的功能，又通過合理的住宅樓群的組合、布局走向都將產(chǎn)生不同的陰影區(qū)和防風(fēng)效果。黑龍江省居住建筑的傳承主要體現(xiàn)在布局上，這都在現(xiàn)代傳統(tǒng)村落建筑中有所體現(xiàn)（圖2）。

圖1 行列式南向?yàn)橹鞯膫鹘y(tǒng)村落布局

圖2 黑龍江傳統(tǒng)村落建筑形式

1.3 公共建筑布局的適寒性特征

黑龍江省的傳統(tǒng)公共建筑主要為寺廟、府衙等，具有北方四合院的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的公共建筑以圍合院落形式為主。北方四合院的發(fā)揚(yáng)和皇權(quán)貴族是密不可分的，同時(shí)也起到防風(fēng)和安全的作用。黑龍江土地肥沃，空間廣闊，且多為建都時(shí)統(tǒng)一規(guī)劃，南北街道如棋盤般排列，因此院落空間較為寬松，布局多樣。由于空間大，院落可以吸收更多的能量來抵御嚴(yán)寒，因此空間和空間之間必須有足夠的空間來吸收日曬，保暖保溫。北側(cè)由于冬季西北風(fēng)較多，以墻或者回廊等進(jìn)行隔斷封閉。南側(cè)則開門迎接陽光，采納溫暖的南風(fēng)。

哈爾濱道臺府是中國傳統(tǒng)式建筑與北方地方建筑的混合體，它規(guī)模龐大，氣勢巍然，占地面積兩萬八千余平方米，遵循封建禮儀，呈對稱布局，左文右武，前衙后寢。南北軸線長七十丈，東西寬四十五丈。中軸線上由外至內(nèi)依次為照壁、大門、儀門、大堂、二堂、宅門、三堂；東側(cè)線上有衙神廟、書房、廚房、戈什房、雜項(xiàng)人房。西側(cè)線上有冰窖、督捕廳、洪善驛、會華官廳、會洋官廳。院墻內(nèi)有車棚、馬廄、茶房、糧倉等。整個(gè)建筑群體錯(cuò)落有致，結(jié)構(gòu)合理。哈爾濱道臺府的建筑布局為四合院形式，且主體建筑以南向?yàn)橹?，附屬用房在東西向（圖3）。

圖3 哈爾濱道臺府鳥瞰圖

2 建筑形體適寒性的表達(dá)

氣候作為一種不可抗拒的自然現(xiàn)象制約著建筑的形式與發(fā)展，古代勞動人民經(jīng)過長期實(shí)踐探索出適應(yīng)北方寒冷地區(qū)氣候的冬暖夏涼的傳統(tǒng)建筑，為抵御寒冷氣候的不利影響，黑龍江省寒地建筑的形態(tài)構(gòu)成以厚重、敦實(shí)、規(guī)整為主，規(guī)劃布局爭取更多陽光，空間組織避免寒風(fēng)侵襲。在建筑單體形式上也具有寒地氣候傳承性。北方的冬天風(fēng)雪侵襲，溫度低，要特意注重保暖，因此從日照度、日曬時(shí)長、防避風(fēng)雪、采暖等角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些需求對屋頂、外墻提出了要求，墻體相對要厚實(shí)，不透風(fēng)以保暖。

2.1 民居建筑形體的適寒性特征

寒冷地區(qū)的建筑要盡量減少熱損失，提高建筑抵御寒風(fēng)和雪荷載的能力，可不考慮夏季防熱。在建筑外部形態(tài)更新設(shè)計(jì)時(shí)，著重從以下三方面進(jìn)行適應(yīng)寒地氣候的地域化更新：第一，減少熱損失；第二，抵御寒風(fēng)；第三，抵御雪荷載 。

屋脊的樣式主要有兩種，一種是實(shí)心脊，即屋脊全部為實(shí)體，造型簡潔；另一種是花瓦脊，屋脊用瓦片或花磚裝飾，又叫“玲瓏脊”，做法比較講究。花瓦脊的具體做法是：在鋪完瓦屋面后，在兩排青瓦的接縫上方正扣青瓦一排，在空隙部分填充泥灰。這樣的構(gòu)造做法可以在泥灰滲水時(shí)依然可以防止雨雪滲入屋內(nèi)。之后在上面鋪砌一皮或兩皮的胎子磚，鋪一層脊帽蓋瓦，在上面用瓦片拼出圖案。上面再設(shè)一層脊帽蓋瓦，兩端則用青磚砌實(shí)。在做實(shí)心脊時(shí)則將拼花瓦片部分以青磚代替（圖4）。

圖4 坡屋頂建筑形式

黑龍江省傳統(tǒng)民居的屋頂相對華北地區(qū)來講比較陡峭，也是由于不同氣候的影響。黑龍江地區(qū)多雪，尤其是在冬天，氣候長期嚴(yán)寒，降落在屋頂?shù)难┛赡軙荛L時(shí)間也不易融化，這樣就給屋頂增添了很大的雪荷載，對于房屋的結(jié)構(gòu)體系造成了不小的負(fù)擔(dān)，從而降低房屋的使用壽命，因此，將房屋屋頂?shù)钠露仍龃?，首先可以使積雪在自身重力的作用下，很快滑落，另一方面，在積雪融化時(shí)，也可以使雪水迅速沿瓦溝排出，如果屋頂坡度過緩，則容易造成排水不暢，這樣到晚上融雪重新結(jié)冰對屋面結(jié)構(gòu)的破環(huán)是十分嚴(yán)重的。

黑龍江省民居建筑在傳統(tǒng)建筑傳承上體現(xiàn)為建筑屋頂是坡屋頂，目的是為了冬天防雪，建筑形式比較簡譜端莊，顯示出北方傳統(tǒng)建筑的簡樸、厚重，建筑形體集中簡約，起到冬季抗寒的作用。

2.2 公共建筑形體的適寒性特征

考慮冬季保溫需要，黑龍江省傳統(tǒng)公共建筑為采暖能耗主導(dǎo)建筑能耗，形成隔熱性能良好的外界面和簡約緊湊的體型應(yīng)該是適合的建筑形態(tài)。光環(huán)境和風(fēng)環(huán)境都要比熱舒適環(huán)境能耗少、成本低，更容易得到滿足。不同于南方建筑，以通風(fēng)散熱為主，黑龍江省傳統(tǒng)公共建筑面臨漫長冬季嚴(yán)寒氣候的不利影響,其建筑單體的形態(tài)構(gòu)成以厚重、敦實(shí)、規(guī)整為主。如哈爾濱呼蘭清真寺與山東臨清清真寺形態(tài)對比，山東臨清清真寺建筑規(guī)模宏大，氣勢宏偉，相比哈爾濱呼蘭清真寺整體建筑對稱、協(xié)調(diào)、雅靜，建筑為四合庭院，東面為對廳，禮拜大殿坐西，殿門前高懸九龍匾和左寶貴題書匾額。拾級而上，殿為“明三（間）暗六（間）”結(jié)構(gòu)，可容300人禮拜。整體給人以古樸典雅，簡潔大方的感受。黑龍江省的傳統(tǒng)建筑形態(tài)更注重保溫的設(shè)置，而公共建筑與民居不同，分需要采光和不需要采光的建筑。冬季冷風(fēng)滲透主要是通過門窗的開啟及接縫而造成，而一次窗開啟導(dǎo)致的通風(fēng)換氣量遠(yuǎn)大于維持室內(nèi)空氣清新所需求的新鮮空氣量。因此黑龍江省建筑開窗以南向?yàn)橹鳎瑴p少熱損，其他方向很少開門窗。同時(shí)建筑形體緊湊，對于不需要采光的公共建筑，一般設(shè)置在東西朝向，并且減少開窗數(shù)量，以保證冬季室內(nèi)空間的保暖效果。例如哈爾濱極樂寺，占地面積57000m2。極樂寺的布局分為兩大部分即為塔院和廟庭。廟庭的建筑布局繼承了明、清佛寺的建筑布局，由主房、配房組成了嚴(yán)格對稱的多進(jìn)院落形式。中央正對山門的是天王殿，依次是大雄寶殿、西方三圣、藏經(jīng)閣和觀音殿。大雄寶殿內(nèi)供釋迦牟尼，是整個(gè)廟庭建筑群體的主導(dǎo)建筑物，建筑體積和質(zhì)量都在其他單體建筑之上，硬山式屋頂形式，五開間的佛殿。極樂寺主要建筑朝向南向，建筑空間進(jìn)深加大，提高了建筑整體熱能效。門窗朝南向開，增加南向采光，減少其他方向開窗帶來的空氣流量以減少熱損。屋頂采用硬山屋頂，減少積雪對屋頂?shù)膲毫?。整體建筑風(fēng)格簡潔緊湊。無須采光的建筑放在東西側(cè)，減少東西向建筑開窗量，做到最大限度保溫效果。

3 建筑材料與采暖技術(shù)適寒性的表達(dá)

因?yàn)楹邶埥緡?yán)寒的氣候，黑龍江農(nóng)村民居的技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在采暖與保溫方面?？傮w上表現(xiàn)為善于應(yīng)用簡單直接的低技術(shù)手段和善于利用地方的廉價(jià)易得材料兩個(gè)主要方面。

建筑材料可分為礦物性、植物性兩大類。礦物性材料包括土、泥、磚、石材等。早期多用木料、土坯、茅草、石塊甚至動物肢體等。后期隨著中原文化的融入，建筑開始使用青磚和泥土瓦，建筑質(zhì)量得到較大提高。在當(dāng)時(shí)，由于磚、瓦較貴，經(jīng)常與土坯和石頭混用。生土和草是較好的蓄熱材料，磚瓦房的保暖效果雖不如草房，但是耐久性要好一些。黑龍江四季分明的氣候條件對建筑材料的選擇和使用提出了更高的要求，這也從客觀上決定了黑龍江民居更加善于利用這些材料，能夠充分地挖掘這些材料的性能，比如拉核辮墻、垡甕墻等（圖5）。

圖5 拉核辮墻面與拉哈墻面

采暖技術(shù)方面，火炕是黑龍江農(nóng)村民居最主要的采暖技術(shù)。早在漁牧文化時(shí)期火炕就已經(jīng)是采暖的主要手段。建筑室內(nèi)都搭有火炕，有的是東、西兩邊炕，有的是東、北、西的環(huán)形炕，多數(shù)炕和灶連在一起，之間砌成小墻，以為安全考慮，灶設(shè)在一旁。從技術(shù)角度講，火炕非常直接而且高效的。此外，圍護(hù)墻體和屋面的做法都體現(xiàn)了這種低技術(shù)手段的簡單性和合理性（圖6-7）。

4 建筑營造技術(shù)適寒性的表達(dá)

4.1 集聚收縮的單體結(jié)構(gòu)

為抵御冬季寒冷的氣候，傳統(tǒng)建筑單體多具有形體簡潔、體形系數(shù)小的特點(diǎn)。建筑造型簡潔、規(guī)整，盡量避免復(fù)雜的輪廓線,盡量把體型系數(shù)控制在≤0.4。

在建筑單體的平面形式上，黑龍江地區(qū)傳統(tǒng)民居的建筑尺度根據(jù)各民族習(xí)慣的不同有所差異，通常情況下，住宅的開間尺寸普遍在3.4米-4米(10尺-12尺)之間,進(jìn)深尺寸普遍在6米-9米(18尺-27尺)之間。滿、漢民居和朝鮮族民居，多是將平面在完整矩形里進(jìn)行簡單劃分，這是為了保證建筑形體有較小的體型系數(shù)，有利于冬季的保溫。房間的數(shù)量不多，靠外門的一間是廚房，主要設(shè)置了做飯兼顧燒火炕的爐灶。有火炕的房間都是人們寢食起居的主要房間。漢族民居的正房，一般劃分為三間，以堂屋為中心，這是延續(xù)漢族居住建筑的傳統(tǒng)習(xí)慣。滿族民居也以三間的住房最多，一般為西、中、東三間，門有的開在中間，也有開在東間，朝南。門開在東間的，從門進(jìn)去，很像是鉆進(jìn)了一個(gè)口袋里面，也就是俗稱的“口袋房”。

4.2 適應(yīng)寒冷氣候的墻體做法

墻是房屋四周的遮擋物，是房屋建筑的主體。墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以抵御氣候變化，并且保護(hù)居住者的安全，墻的厚度、長度和高度影響墻的堅(jiān)固和耐用性能。黑龍江地區(qū)氣候寒冷，傳統(tǒng)建筑墻體一般較厚，可以有效隔絕室外溫度滲入室內(nèi)，確保室內(nèi)溫度變化。墻體厚度必須滿足冬季防寒保暖的要求。一般來說，為了抵御冬季寒冷的西北風(fēng)，北墻最為厚重，厚度在450毫米-500毫米左右；南墻其次其厚度在400毫米-420毫米左右，山墻基本都是磚砌，厚度一般在370毫米-380毫米左右；室內(nèi)隔墻由于不承重，普遍做得很薄，一般在80毫米-120毫米左右，經(jīng)濟(jì)狀況差的用草泥墻，經(jīng)濟(jì)狀況好的用木板墻。特殊的是，朝鮮族民居采用薄墻、大面積火炕的做法來御寒，頗具特色。其墻壁大多為泥墻，墻面用白灰粉刷。由于采用滿屋炕的形式，冬季室內(nèi)溫度適宜，因而墻體都比較薄，在120毫米-150毫米左右。

圖6 火炕平面圖

圖7 黑龍江建筑滿漢民居火炕與煙囪連接處剖面圖

圖8 傳統(tǒng)民居支摘窗

4.3 開窗形式的適寒特征

黑龍江傳統(tǒng)建筑一般只在南向的正面開窗，側(cè)面不開窗，背立面通常也不開窗，有的人家為了通風(fēng)和采光要求，只開很小的氣窗。因而墻面的實(shí)體部分明顯多于開洞部分，建筑形象非常厚重，這是黑龍江傳統(tǒng)建筑的一個(gè)共性特征（圖8）。

為滿足保溫防寒的需求。當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居多采用支摘窗，窗上扇做花格糊白紙，下扇裝玻璃,特別適用于支摘雙層窗。白天支起上扇，夜間關(guān)起，既保溫又美觀。支摘窗相對平開窗而言減少了冬季窗戶上的冷風(fēng)滲透。傳統(tǒng)民居多采用窗戶紙糊在外的做法。窗構(gòu)架多為木材，窗欞做成各種花式，再將紙糊在窗欞外面，用以遮風(fēng)、擋雨、御寒。經(jīng)常使用的是一種拉力很強(qiáng)的、專門用于糊窗戶的“麻紙”，居民稱之為“窗戶紙”或“毛頭紙”，這種做法是適應(yīng)氣候的產(chǎn)物。冬季風(fēng)大雪多，室內(nèi)外溫差達(dá)40℃-50℃，如果將窗紙?jiān)诖案鶅?nèi)側(cè)，呼嘯的大風(fēng)就會將窗紙吹離，導(dǎo)致窗紙被吹破，并且窗根在外，下雪時(shí)窗根容易積雪，外面氣溫低了容易結(jié)冰，室內(nèi)一旦升溫，融化的水就會流到窗紙與窗候的結(jié)合處浸適窗紙，造成窗紙的損壞。將窗紙糊在外則可盡量避免此類情況。

4.4 天棚做法

黑龍江傳統(tǒng)建筑雖然屋頂、墻體等起著抵御風(fēng)寒的作用，但是在屋架一般做有天棚，使得屋架與天棚之間成為獨(dú)立的空間以阻隔寒氣。有的在天棚上放置鋸末、石灰或者草木灰以防寒，再在天棚下裱糊紙數(shù)層。天棚棚體很輕，易于制作，有船底棚、斗底棚、平棚三種做法。較小的房屋采用平棚，船底棚和斗底棚一般用于較寬大的房屋。由于當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居的層高都較低，船底棚的做法使內(nèi)凈空擴(kuò)大，空氣暢通，沒有低矮壓抑的感覺，較為實(shí)用。斗底棚做成四面坡度，做法與船底棚相仿，但要求房屋必須足夠?qū)挻蟆?/p>

5 結(jié)語

論文討論了黑龍江省傳統(tǒng)建筑在建筑布局、形體、材料、技術(shù)等方面的適寒性研究。建筑布局、形體、材料、技術(shù)的適寒性具有很強(qiáng)的地域識別性和文化認(rèn)同感，適應(yīng)黑龍江省的自然、社會文化和人文環(huán)境，黑龍江省傳統(tǒng)建筑的適寒性表達(dá)呈現(xiàn)了極具智慧的生存機(jī)制。任何建筑形態(tài)的形成與發(fā)展都依附于特定的自然環(huán)境之中，黑龍江省傳統(tǒng)建筑及其適寒性的形態(tài)表達(dá)也是寒地氣候環(huán)境下的必然結(jié)果。