近代日系文化影響下民居空間被動(dòng)式節(jié)能策略對(duì)比分析及實(shí)證研究
——以大連旅順為例

羅怡晨 | Luo Yichen

劉乾宇 | Liu Qianyu

李 昊 | Li Hao

人們?cè)谏钌a(chǎn)中通過(guò)對(duì)居住環(huán)境不斷的探索與實(shí)踐，逐漸形成了應(yīng)對(duì)地理氣候、人文思想、風(fēng)俗習(xí)慣等多方面因素的空間模式，營(yíng)造方法和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。大連作為典型的濱海城市，因近代殖民及戰(zhàn)爭(zhēng)影響，當(dāng)?shù)孛窬邮苋毡疚幕挠绊?，形成了具有地域特點(diǎn)的新民居形式，在應(yīng)對(duì)沿海氣候環(huán)境特征時(shí)，不同于中國(guó)傳統(tǒng)民居的做法，其設(shè)計(jì)觀念與應(yīng)對(duì)問(wèn)題的途徑有待挖掘。對(duì)這類建筑中被動(dòng)式設(shè)計(jì)手法的探索研究，既是對(duì)大連濱海文化下民居的尊重與保護(hù)，同時(shí)也為當(dāng)代綠色建筑技術(shù)的發(fā)展提供借鑒。

1 背景概述

大連旅順位于我國(guó)遼寧省最南端。既具有北方大陸性季風(fēng)氣候四季分明特征，又兼有海洋性氣候溫和濕潤(rùn)的特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)大連最熱月平均氣溫23.9℃，最冷月平均氣溫-4.9℃，年降雨量700mm左右，年平均濕度80%，四季分明。夏季主要除濕防潮，冬季主要防風(fēng)御寒。

1905年日俄戰(zhàn)爭(zhēng)之后日本開(kāi)始對(duì)港城擴(kuò)建，中西建筑形式相互交融，衍生出在地的地域建筑形式。其一是在日本占領(lǐng)初期，日本尚未探索并形成獨(dú)特的建筑風(fēng)格，將傳統(tǒng)的建筑形式直接照搬到大連的土地上，形成傳統(tǒng)日本民居。其二是明治維新后，日本向西方學(xué)習(xí)，年輕的日本建筑師結(jié)合當(dāng)時(shí)國(guó)際式的設(shè)計(jì)思潮，保留傳統(tǒng)和室的空間文化特征，形成了將西方與本土結(jié)合，并且適應(yīng)大連氣候環(huán)境的具有現(xiàn)代主義風(fēng)格的低層住宅，被稱為和風(fēng)西式住宅。

2 院落空間布局與風(fēng)環(huán)境影響

旅順作為大連最先被占領(lǐng)建造的開(kāi)埠區(qū)域和軍事基地，率先接受殖民的城市規(guī)劃和建設(shè)，建筑的存有量大且有典型性。本文分別選取旅順的民主街西二巷11號(hào)與斯大林路34號(hào)作為日式傳統(tǒng)民居和和風(fēng)西式民居的典型研究對(duì)象。對(duì)二者的建筑形態(tài)、在地性、空間環(huán)境等進(jìn)行了研究。該建筑具有典型的代表性，保存完整，內(nèi)部未有大改，且正常使用。

2.1 日式傳統(tǒng)民居——邊界型院落

（1）邊界型院落

中西方城市在空間最小原型上分為“邊界原型”和“地標(biāo)原型”[1]?！斑吔缭汀笔菛|方城市建設(shè)的空間構(gòu)成，以領(lǐng)域空間為本底，有非常強(qiáng)的邊界性和圍合性。日本的院落空間是在中國(guó)軸線對(duì)稱院落的空間原型基礎(chǔ)上發(fā)展形成的非對(duì)稱型院落空間。日本作為一個(gè)四面環(huán)海的島國(guó)，地震等災(zāi)害頻發(fā)。因此日本人更加敬畏自然，崇拜自然，加之其受中國(guó)“天人合一”的道家思想的影響，傾向于將建筑與自然融合的居住環(huán)境。因此日本建筑的室內(nèi)、庭院以及街道的邊界是比較模糊的，以此讓自然景觀滲透，庭院邊界是用柵欄和綠籬分隔，高度在1.3～1.5m左右，既保證視線依舊連貫，又提升夏季庭院通風(fēng)能力，對(duì)院內(nèi)氣候環(huán)境調(diào)節(jié)起到積極作用。

（2）庭院形態(tài)

日式庭院與建筑的關(guān)系是庭院包圍建筑，四周庭院向建筑中心形成景觀滲透，這種觀念下的庭院布局使得室內(nèi)外不僅視線通透，也利于建筑內(nèi)部通風(fēng)散熱。一般一棟建筑由東西對(duì)稱的兩戶共享，建筑南北朝向，院落呈南北窄東西寬的窄長(zhǎng)形態(tài)，并且南院面積更大，以此獲得更多南向日照。院落的長(zhǎng)寬比約為1.5：1，南北兩院進(jìn)深比為1.25：1。日本人追求自然與建筑相互融合，所以在南側(cè)庭院景觀更為豐富，以此與室內(nèi)形成視線交流。因此南側(cè)庭院通常較大，夏季樹(shù)冠茂密的喬木形成樹(shù)蔭，減少主要房間的日照輻射；冬季樹(shù)葉凋零，增加室內(nèi)得熱。為了獲得更多日照，建筑排布方式與中國(guó)普遍傳統(tǒng)村落相似，采用行列式布局。

圖1 院落空間形態(tài)

圖2 傳統(tǒng)日式民居（左）與和風(fēng)西式民居（右）周邊街道風(fēng)速測(cè)點(diǎn)位置

圖3 測(cè)點(diǎn)建筑院落風(fēng)速

2.2 和風(fēng)西式民居——地標(biāo)性院落

（1）地標(biāo)型院落

“地標(biāo)原型”是西方城市的空間構(gòu)成形式，以路徑空間為本底，有非常強(qiáng)的連續(xù)性和開(kāi)放性。應(yīng)用到居住建筑，也可以看到大量的住宅形式成為區(qū)域的核心，雖然有前后院落，但是建筑才是場(chǎng)所的核心。該院落結(jié)構(gòu)以建筑為核心，圍繞建筑形成院落空間，且部分建筑外的院落邊界不再清晰，有的僅靠鋪地或者綠化界定。遵從西方的地標(biāo)性空間形式。以人為本的建筑觀念，建筑為場(chǎng)所核心，室外空間從屬于建筑主體，形成了與東方傳統(tǒng)民居不同的建筑觀念。這樣沒(méi)有邊界的建筑依次布局于街道兩側(cè)，缺少庭院作為氣候調(diào)節(jié)屏障，室內(nèi)環(huán)境受外界的影響較大。

（2）組團(tuán)布局

地標(biāo)性院落的建筑單體往往以街區(qū)為單位，以周邊式圍合布局形成完整的內(nèi)向型公共庭院，這樣內(nèi)部朝向更加安靜、具有私密性。且經(jīng)實(shí)測(cè)可得在冬季內(nèi)向庭院風(fēng)速低，日照充足，具有保溫御寒的功能。夏季庭院內(nèi)綠植茂密，起到遮陰納涼之效。

2.3 實(shí)測(cè)驗(yàn)證

為了證實(shí)上述分析，課題組成員分別于2018年8月2日和2019年1月21日對(duì)兩棟建筑及周邊的溫度、濕度、風(fēng)速和建筑物的表面溫度進(jìn)行實(shí)測(cè)作業(yè)。作業(yè)當(dāng)天天氣晴朗穩(wěn)定，分別測(cè)量了民主街西二巷11號(hào)的前后院，斯大林路34號(hào)的前街和后院，測(cè)點(diǎn)位置如圖2所示。測(cè)量使用天建華儀WFWZY-1萬(wàn)向風(fēng)速儀，在各個(gè)測(cè)點(diǎn)以每小時(shí)記錄為一組，每組間隔10秒讀一次數(shù)據(jù)，記錄20個(gè)數(shù)據(jù)后取平均值，得到每小時(shí)平均風(fēng)速。

①由建筑前院風(fēng)速（圖3）得：和風(fēng)西式建筑北側(cè)由于建筑高度為2～4層形成屏障，風(fēng)速相對(duì)較小，而傳統(tǒng)民居北側(cè)風(fēng)速仍舊最大，因此增加北部屏障有利于冬季阻風(fēng)。和風(fēng)民居南側(cè)緊鄰海邊，高于傳統(tǒng)民居2倍，平均二級(jí)風(fēng)，有時(shí)會(huì)達(dá)三級(jí)，距海邊過(guò)近不易長(zhǎng)期居住。②由建筑后院風(fēng)速（圖3）得：周邊式建筑布局的核心院落近乎封閉，具有良好的內(nèi)聚性，因此內(nèi)院平均風(fēng)速明顯小于日本傳統(tǒng)院落布局形式，具有保溫阻寒的作用。

3 建筑空間組織與熱環(huán)境影響

3.1 空間差異原型與室內(nèi)熱環(huán)境

（1）沿襲傳統(tǒng)的帶型空間模式——以通風(fēng)防潮為主

圖4 日式傳統(tǒng)民居空間形態(tài)

圖5 和風(fēng)西式民居空間形態(tài)

圖6 斯大林路34號(hào)（左）與民主街11號(hào)（右）溫度測(cè)點(diǎn)位置圖

圖7 主要房間測(cè)點(diǎn)夏季濕度與冬季溫度曲線圖

圖8 主要房間測(cè)點(diǎn)夏季濕度與冬季溫度平均值

圖9 前室過(guò)渡空間

①內(nèi)廊貫穿的空間平面。日式傳統(tǒng)民居以內(nèi)部中廊為交通核心，東西向的走廊貫穿組織，將建筑分為南北部分，形成南北窄東西寬的中廊空間原型。這樣可以保證更多的房間可以與室外庭院產(chǎn)生視線流動(dòng)。同時(shí)面寬長(zhǎng)于普通中國(guó)傳統(tǒng)民居，有利于增加受風(fēng)面積，相對(duì)較窄的進(jìn)深使得南北向的空氣易于對(duì)流，滿足風(fēng)壓通風(fēng)的條件形成穿堂風(fēng)。

②三段式的空間布局。傳統(tǒng)日式空間為一層?？v向分為三部分，上部三角形封閉屋頂，減少冬季熱量流失。中部室內(nèi)使用空間，底部架空地板，使得建筑底部有空氣流動(dòng)，帶走地面潮氣。南北方向分為三個(gè)部分：北側(cè)或?yàn)榍笆?，作為室?nèi)外過(guò)渡空間；或?yàn)楸眰?cè)輔助用房，形成空間屏障。中部為內(nèi)走廊串聯(lián)各個(gè)房間。南部主要作為起居空間，最大幅度接受南向采光。通過(guò)復(fù)合的空間組織使得起居空間最大程度地趨利避害，減少外界氣候?qū)ζ涞牟焕绊懀嵘覂?nèi)舒適度。

③狹長(zhǎng)通風(fēng)的界面形態(tài)。日本夏季多梅雨，建筑更多考慮日照采光和通風(fēng)防潮的影響因素，形成了東西狹長(zhǎng)，南北較短的內(nèi)廊式建筑形體。因此其體形系數(shù)較大，經(jīng)計(jì)算為0.65～0.7，不符合寒冷地區(qū)阻隔寒風(fēng)的理論。同時(shí)東西房間相距較遠(yuǎn)，出現(xiàn)了冬季使用房間時(shí)利用火墻供暖，與輔助房間環(huán)境相差較大的情況[2]。

其主要房間的窗洞面積大于中國(guó)傳統(tǒng)民居，可見(jiàn)日本傳統(tǒng)建筑對(duì)于通風(fēng)需求高于中國(guó)傳統(tǒng)民居。南側(cè)和北側(cè)開(kāi)洞大小差別十分明顯，北側(cè)的儲(chǔ)藏、衛(wèi)生間等輔助小空間均為550mm×450mm的高窗。南側(cè)主要起居臥室的開(kāi)窗大小為1800mm×1800mm。這樣既保證了冬季阻擋北側(cè)冷空氣進(jìn)入，南側(cè)爭(zhēng)取獲得更多日照，起到保暖儲(chǔ)熱的作用。

（2）在地演化的內(nèi)聚空間模式——以保溫阻寒為主

①國(guó)際式建筑風(fēng)格。隨著日本殖民的深入，洋風(fēng)西式的建筑風(fēng)格隨著萊特“草原式住宅”的風(fēng)格在大連日系住宅的設(shè)計(jì)中盛行。從外部形態(tài)上來(lái)看住宅的外立面整潔、挑檐的坡屋頂、規(guī)整的體量、極少的修飾、高聳的煙囪、與橫向的陽(yáng)臺(tái)、窗戶等形成橫縱對(duì)比。建筑空間分為左右兩戶，內(nèi)部完全對(duì)稱。一二層墻體對(duì)位嚴(yán)整，因此可以布置煙道和火墻。

圖10 夏冬季前室與室內(nèi)外空間溫度疊合圖

圖11 和室隔墻與押入空間

②保溫隔熱的空間組織。日本在將自身文化與西方文化相融合的時(shí)候，同時(shí)考慮到北方的寒冷氣候，和風(fēng)西式的建筑比日本傳統(tǒng)建筑更強(qiáng)調(diào)防寒和保暖，建筑平面多為集中、緊湊的形式，避免過(guò)多建筑形體的凹凸，可以有效地減少外維護(hù)結(jié)構(gòu)與冷空氣的接觸面積。由于功能空間劃分均質(zhì)，空間大小相似，因此各個(gè)房間的微環(huán)境相差不大。樓梯布在入口處，衛(wèi)生間及儲(chǔ)藏室在樓梯下方，廚房與客臥以火炕相連，提供熱源。室內(nèi)盡量減少輔助與交通的浪費(fèi)，提高了主要功能空間利用率。

③內(nèi)聚緊湊的界面形態(tài)。規(guī)整的形體減少表面積散熱，體形系數(shù)為0.45。建筑東西山墻不開(kāi)洞口，而南北向的窗墻比為0.32和0.26，均符合嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)居住建筑特點(diǎn)[3]，具有較好的御寒吸熱性能。

（3）實(shí)測(cè)驗(yàn)證

項(xiàng)目組成員在2018.8.2和2019.1.21的實(shí)際調(diào)研中，使用德國(guó)Testo174H溫濕度記錄儀記錄，每10分鐘一次記錄24小時(shí)測(cè)點(diǎn)的溫濕度數(shù)據(jù)，測(cè)點(diǎn)位置如圖6所示。經(jīng)過(guò)對(duì)主要使用的起居及臥室數(shù)據(jù)提取分析可得：

①夏季濕度曲線（圖7）：傳統(tǒng)日式民居在一天中早晚濕度變化較大，傍晚降幅明顯，全天濕度取平均值得71.38%。和風(fēng)西式民居較為穩(wěn)定，全天濕度取平均值得76.99%。因此可知傳統(tǒng)民居的整體通風(fēng)除濕的能力相對(duì)較強(qiáng)，從趨勢(shì)分析可得傳統(tǒng)民居在早晚變化明顯，建筑隨環(huán)境影響相對(duì)較大。②冬季溫度曲線（圖7）：冬季兩測(cè)量點(diǎn)都使用火墻火炕以小火持續(xù)供暖，全天溫度呈穩(wěn)定趨勢(shì)。由于傳統(tǒng)民居為帶型空間，散熱面積大，端頭及北側(cè)房間受熱較少，北側(cè)為采暖房間平均溫度達(dá)8.3℃，熱量傳遞能力低，室內(nèi)主要房間的平均溫度為14.6℃，明顯低于和風(fēng)西式民居。和風(fēng)西式民居空間均質(zhì)，布局緊湊，受熱均勻，冬季室內(nèi)平均溫度20.36℃（圖8），且各房間平均溫差小于1.5℃。因此冬季保溫效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)日式民居。

3.2 空間共性特征與室內(nèi)熱環(huán)境

（1）入口過(guò)渡前室

前室是日本文化的居住建筑中的典型空間，作為室內(nèi)外的過(guò)渡，人們?cè)诖藫Q鞋帽及臨時(shí)置物；同時(shí)在應(yīng)對(duì)環(huán)境方面，前室空間和兩道門的設(shè)計(jì)使得冬季寒冷空氣無(wú)法直接滲透進(jìn)室內(nèi)，如同一塊夾在室內(nèi)外間的阻尼，延緩室內(nèi)環(huán)境受到外界的影響。夏季白天阻隔外界炎熱，傍晚打開(kāi)外門，涼風(fēng)通過(guò)內(nèi)紗門進(jìn)入室內(nèi)，起到引風(fēng)入室的作用。冬季內(nèi)外門緊閉，有效提升內(nèi)部空間保暖能力。因此在日本殖民時(shí)期雖然建筑風(fēng)格不斷改變，前室空間文化一直得以保留。

實(shí)際測(cè)量分別于冬季和夏季在傳統(tǒng)民居室內(nèi)（緊鄰前室、遠(yuǎn)離熱源）、入口和前室布置德國(guó)Testo174H溫濕度記錄儀，測(cè)點(diǎn)位置如圖9所示。分析測(cè)量結(jié)果（圖10）可得冬夏季前室空間溫度基本位于室內(nèi)與室外之間，冬季保溫阻寒效果明顯，室外平均4.35℃，室內(nèi)平均16.17℃，前室9.69℃。夏季室內(nèi)外溫差較小，室外平均33.3℃，室內(nèi)平均31.06℃，前室31.66℃，在中午對(duì)室內(nèi)降溫的幫助相對(duì)明顯。

（2）和室、隔墻與押入

傳統(tǒng)民居與和風(fēng)西式民居保留日本的生活文化而設(shè)有和室，在具有起居和臥室功能的房間地面鋪上疊席，和室作為標(biāo)志性的日本空間具有冬暖夏涼的空間環(huán)境，主要因?yàn)榧芸盏匕搴弯伾w疊席的調(diào)節(jié)作用，夏季疊席通風(fēng)，人躺于其上可以吸汗散熱，冬季疊席吸納地面氣體并且使之變成熱空氣，人在疊席上休憩不會(huì)感到寒冷。

和室空間由可以活動(dòng)的內(nèi)墻隔墻和外墻幛子圍合，室內(nèi)外邊界模糊，室內(nèi)空間具有流動(dòng)性。傳統(tǒng)作為隔斷劃分空間是用紙和木條制成的可以隨意推拉的幛子和襖①，使得空間具有通透性和靈活性。在旅順地區(qū)有秸稈竹子等豐富資源，將其作為原材料制成隔墻。秸稈與竹條制的隔墻也具有較強(qiáng)的通風(fēng)性能，雖然隔墻固定，但可以完成空間劃分，且保證室內(nèi)的空氣流通。

日本傳統(tǒng)住宅注重物品的收納和儲(chǔ)藏，主要起居和臥室設(shè)有進(jìn)深900mm的儲(chǔ)物壁龕，用推拉木板圍合，日本稱之為押入。這樣既有效集約地劃分空間，方便使用整理，也減小實(shí)際使用空間，棉被依墻而置，在冬季如同在外墻內(nèi)側(cè)增加保溫層，減少冷空氣入內(nèi)（圖11）。

（3）地面整體架空

傳統(tǒng)日本人的起居坐臥均由地板承載，形成了獨(dú)有的地板文化，為了防止人體直接受到來(lái)自地下土壤濕氣的傷害，建筑整體的地坪層被抬高，以隔絕濕氣。室內(nèi)鋪設(shè)木板作為地板，使得地面與建筑地板之間形成空室，加速地面的空氣流通，這樣做的好處首先隔絕土壤與室內(nèi)地板，減少濕冷氣上行，其次底層架空加速底部的空氣流動(dòng)，帶走室內(nèi)水蒸氣加速通風(fēng)。

為了防止底部潮氣上行進(jìn)入室內(nèi)，在地板構(gòu)造上將一層的地板木質(zhì)龍骨架在地面設(shè)置的獨(dú)立磚垛上，避免與土地直接接觸。并且在外墻的勒腳處預(yù)留排氣孔，用于濕氣排除，減少木質(zhì)地板因潮濕發(fā)生的形變。

實(shí)際測(cè)量選取傳統(tǒng)民居入口的架空地面和未架空地面作為測(cè)點(diǎn)，分別布置德國(guó)Testo174H溫濕度記錄儀，每十分鐘一次記錄測(cè)點(diǎn)溫濕度數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析可得（圖12）：①架空地面的表面溫度平均值低于未架空地面，室內(nèi)外環(huán)境變化趨勢(shì)相似，架空地面與室外環(huán)境呈現(xiàn)較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，空間流動(dòng)性強(qiáng)。②架空地面空間濕度低于未架空地面空間，且兩者曲線趨勢(shì)幾乎平行，說(shuō)明底層架空可以有效降低室內(nèi)濕度，并且效果穩(wěn)定持續(xù)。

4 日系民居空間被動(dòng)式節(jié)能策略

4.1 傳統(tǒng)日式民居

傳統(tǒng)日式民居承載豐富的日式文化，并且將其帶入大連。通風(fēng)除濕是日本建筑設(shè)計(jì)最注重的問(wèn)題之一，這也是大連地區(qū)夏季所面臨的重要問(wèn)題?？臻g中被動(dòng)式策略如圖13所示。但是過(guò)于注重通風(fēng)效果時(shí)勢(shì)必產(chǎn)生體型系數(shù)大，建筑保溫能力不強(qiáng)等問(wèn)題，日式民居多為窄長(zhǎng)形體，在冬季迎向主風(fēng)向，不利于保溫。此外傳統(tǒng)民居室內(nèi)有活動(dòng)隔墻作為活動(dòng)分隔，本土居民不習(xí)慣于空間的多變，而偏向固定使用功能。因此這一空間形式未能推廣。

圖12 地面架空空間及熱環(huán)境測(cè)試

圖13 傳統(tǒng)日式民居被動(dòng)式節(jié)能策略

圖14 和風(fēng)西式民居被動(dòng)式節(jié)能策略

4.2 和風(fēng)西式民居

和風(fēng)西式民居是日本結(jié)合本國(guó)和西方文化，在大連的土地上形成適宜當(dāng)?shù)丨h(huán)境的建筑形式。增加了土地利用率，與串聯(lián)式的日本傳統(tǒng)民居相比具有良好的內(nèi)聚保溫效果。其空間被動(dòng)式策略如圖14所示。但是在夏季由于形體內(nèi)聚，各個(gè)空間散熱能力稍差，因此更需要依賴主動(dòng)式降溫措施緩解。目前由于保護(hù)不利，許多傳統(tǒng)建筑被拆除或廢棄。

結(jié)語(yǔ)

本文以文化背景出發(fā)，歸納因東西方觀念影響而形成的兩種民居形式，對(duì)比分析建筑空間組織形式的異同與其被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)策略，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)予以佐證。對(duì)此類新民居被動(dòng)式節(jié)能策略的研究，不僅有利于城市建筑地域化的發(fā)展，同時(shí)也對(duì)當(dāng)?shù)孛窬拥木G色建筑設(shè)計(jì)與更新起到借鑒作用，使得建筑行業(yè)在實(shí)行節(jié)能減排的同時(shí)傳承發(fā)揚(yáng)地域文脈。

資料來(lái)源：

文中圖片均為作者自繪或自攝。

注釋

① 幛子和襖：障子【しょう（xii）】——日本房屋的拉門、拉窗，多指室內(nèi)外的空間分隔。襖 【ふⅩⅢ（xi）】——日本房屋的隔扇，多指室內(nèi)房間分隔。兩個(gè)名詞也有混用的情況出現(xiàn)。