舞动的藏袍——马尔康乡村小学太阳能技术应用初探

龙彬，何媛

（重庆大学建筑城规学院 重庆 400045）

背景

项目所在地马尔康地处四川阿坝藏族羌族自治州，是嘉绒藏族的主要聚居地，当地气候具有“冬干夏湿、雨热同季、日照充足、昼夜温差大”的特点。特殊的地域环境特点要求设计者采取有效的策略，回应马尔康独特的人文环境和气候条件；作为灾后重建的小学，设计需要满足抗震要求，给孩子们营造一个安全、温馨的学习环境；作为乡村建造背景下的实际项目，设计过程中还需要考虑马尔康乡村的建造水平和技术条件。

基于以上要求，笔者首先对当地传统藏族民居建筑进行了初步研究。

1 当地传统建筑地域特色剖析

马尔康藏语意为“火苗旺盛的地方”，古为冉陇之地，有悠久的文化历史。因驻地有“马尔康”寺而得名，是嘉绒藏族的主要聚居地，具有独特的民俗民风和地方特色。

传统的嘉绒藏族村落采用依山就势的聚落式布局模式，几户形成一个小聚落，这些小聚落再相互联系共同构成村落，每户人家都采用了层层晒台的建筑形式，整个建筑组群错落有致，创造了完全融入自然的美丽图景（如图1）。

图1 嘉绒藏族村落

当地保留了大量明清时期的土司官寨，其独特的艺术风格被誉为“东方建筑史上的一颗明珠”，是明清建筑艺术与藏式建筑艺术的完美融合。官寨多座北朝南，由前后左右四栋楼房组成，中间为天井式庭院，后有碉楼。藏式房间布局，汉式回廊环绕，整体造型统一。大量采用藏式青石板盖房顶，并以泥石垒砌墙体，屋顶和墙体上装饰有嘉绒藏族特有的宗教崇拜构件和图案；南向建筑立面上采用大量木材作为门窗洞口的装饰材料，具有浓烈的地域特色。

嘉绒藏族民居的聚落式布局模式，特有的厚石墙、薄木墙以及白色、红色的装饰都是设计中可以借鉴和提取的重要元素。

2 当地传统建筑气候利用剖析

马尔康地处川西高原腹地，县城海拔3000m，年均气温8～9℃，年降水量753mm，年均日照2000小时以上，属典型的高原季风气候，具有“冬干夏湿、雨热同季、日照充足、昼夜温差大”的特点。当地藏族民居在建筑空间布局形式和建造方式过程中非常注意阳光的引入和当地材料的运用，多采用厚墙、小窗、内院布局的形式以抵抗严寒，回应高原特殊的气候特征。具体特点如下。

2.1 组合庭院，层层退台

嘉绒藏族村落采用依山就势的聚落式布局模式，形成内向性组团，营造了一个避风朝阳的小环境，有效回应当地气候。嘉绒民居建筑多为三层楼房，坐北朝南。南向多晒台，错落布置，力求使建筑更大程度地吸收阳光以驱赶冬日的寒冷，同时还有晾晒谷物的功能。功能布局多为：底层为牲畜圈和贮藏室；一层饲养牲口；二层为居住层，大间作为堂屋、卧室、厨房，小间作为储藏室或楼梯间；第三层，多作经堂和晒台之用（如图2）。晒台在村民生活中具有重要作用。

图2 传统建筑的晒台院落

2.2 厚墙小窗，保温蓄热

嘉绒民居多采用加厚的石木结构墙体，由比热很大的片石或卵石砌筑，外形端庄稳固，风格古朴粗犷；外墙向上有明显向上收缩，内墙保持竖直，坚实稳固、结构严密，既利于防风避寒，又有很好的抗震性能（如图3）。

南向房间通常会采用木装修的外墙，大面积开设门窗，保证室内充足的日照；其他三个方向窗小而少，窗口成内大外小的喇叭口，北向为避免室内热量向外逸散，有时甚至不开窗，独特的开窗方式有效避免热量的散失。

图3 回应气候而生成的鲜明的朝向性

正是因为这些特点使当地藏族传统民居有效地回应气候，在恶劣的气候条件下营造舒适而冬暖夏凉的室内环境。

唯一的问题就是在夜间温度较低的情况下，南面薄木墙在夜间散热较快，并且季节性调控相对较弱。在设计过程中，设计者采用扬长避短的方式，使用太阳能技术原理对传统方法进行了积极的优化调整，以达到预期目的。

3 穿“藏袍”的乡村小学

3.1 设计对地域特色的回应——对话传统建筑与当地材料

设计结合当地独特的地域人文条件，提取了藏族聚落、晒台和碉楼的设计要素，呼应传统建筑，应用当地材料。具体采用了如下措施。

3.1.1 分区布局，集中疏散

马尔康属于“汶川地震”波及区域，该项目作为灾区重建的小学，为了给孩子提供安全的庇护所，获得最集中的疏散场地，保证最短的疏散距离，校园采用了教学区——体育区——生活区的整体布局模式，将操场放置在教学与生活区之间，使学生无论在教室还是在宿舍食堂都可以在地震第一时间逃逸，这样做同时规避中学教学楼的阴影对场地建筑的影响，保证了建筑的采光（如图4）。

图4 设计总平面图

3.1.2 院落围合，退台布置

提取藏族聚落布局模式，将小学教学区分组团布置，形成三个相对独立而又联系的单元，组团一为低年级使用，组团二为高年级使用，组团三为专业教室。教学楼围合成一个个院落，形成独立的活动场地，孩子们能够在其中充分地享受阳光带来的快乐。左侧沿街的裙房空间将三个组团串联，其中布置交通和辅助功能；每个组团都采用退台布置的教室，避免建筑“自遮挡”，使更多教室得到充足的阳光，也为学生提供了更大的户外活动场地（如图5）。

图5 教学楼群组模型

3.1.3 叠石镶木，自然生长

建筑造型体现浓郁的地域特色。单体建筑除了采用退台形式外，在檐口、门窗洞口、屋顶和山墙面都大量采用了嘉绒藏族惯常使用的建筑要素（如白灰粉刷的窗洞口和红色的檐口装饰）；建筑材质也与当地民居统一，使用木材、石材和片岩与玻璃和钢材这些现代材料形成对话（如图6）。

片岩是当地惯常使用的建筑材料，嘉绒藏族用石头建造房子，垒起“玛尼堆”，这使石头及其使用本身也具有了文化特征。在比较各种方法的经济性后，设计采用川西常见的片岩以及地震后废渣，通过当地工厂的简单加工，制成“再生砖”，这样既解决了地震废渣的处理问题，又达到了经济和耐久的要求；同时，再生砖内部的空腔又可以作为蓄热的良好介质，保证了室内的冬暖夏凉，使建筑和原有的基地由于材料相同而像是生长出来的一样（如图7）。

图6 教学楼局部透视

图7 片岩再生砖示意

3.2 设计对气候的回应——顺应自然场地与生态环境

以宿舍楼为例，设计者在北向采用厚墙小窗来提高建筑的保暖性，南向则应用阳光间来大量接收阳光；最大限度地保留场地原有农田和坡地，保护场地原有生态系统，营造自然、和谐的校园环境（如图8）。

图8 宿舍立面

3.2.1 厚墙小窗，蓄热保暖

外墙在建筑的围护结构中占的比例最大，墙体传热造成的热损失占整个热损失的比例也最大。通过对当地传统建筑的研究发现，高原寒冷的冬天，只有厚实的、比热很大的石材墙体才能起到保温的作用，并且厚墙还可有效提高建筑的抗震性能；同时，考虑到柱子的冷桥效应，将所有柱子（400X500）贴内墙布置，墙体厚达600mm，有效起到保温作用；为了将热损失降到最低，北侧全部开小窗，满足采光要求（如图9）。

3.2.2 保护环境，再造湿地

图9 宿舍北墙构造

基地未开发前是一片自然的农田。基于对场地生态环境的保护和延续，设计对大部分农田进行了保留和利用，将在其中种植藏区盛产的青稞和油菜作为校园景观和小学生游戏的良好场所。

设计中保留了南侧山坡的绿地，并改造为湿地景观，作为对整个场地自然环境的回应，从而形成一个生态自然的小环境。湿地称为“地球之肾”，有着多功能、富有生物多样性的生态系统，它不仅为人类提供大量食物、原料和水资源，而且在维持生态平衡、保持生物多样性和珍稀物种资源以及涵养水源、蓄洪防旱、降解污染、调节气候、补充地下水、控制土壤侵蚀等方面均起到重要作用。在场地中再造小湿地，可以调节局部小气候，也可以为植物、动物特别是水禽提供一个生长的乐园，成为教育小学生爱护自然环境的最好课堂。

3.3 设计对乡村现实条件的回应——穿“藏袍”的太阳能

基地处于川西高原偏远山区，采用当地材料、当地建造方式，应用廉价、高效的乡土太阳能技术是唯一的选择。

3.3.1 特朗伯墙的使用

教学楼一层窗下墙使用特朗伯墙，达到冬季保暖的作用。冬季白天，深色墙体大量吸收阳光，形成墙体与玻璃之间的“小温室”，同时强烈的阳光又不会直射进教室；冬季夜晚没有太阳照射后，就把自动升降隔热垂帘放下，能减少墙体热量损失，它的金属涂层，可以把墙体的热辐射反射回来。加上最外层的双层中空玻璃窗，可以大大提高冬季夜晚室内的热效率。冬季的夜晚，吸热墙体的热量将会慢慢向室内释放，这个过程将长达6～12小时，有效防止建筑夜晚结露结冰。夏天墙体的工作原理与冬季几乎相同，只是把可调式遮阳板调节到遮阳状态，不让阳光照射到吸热散热墙的玻璃上（如图10）。

图10 教室窗下特朗勃墙工作原理

3.3.2 高效的阳光间

马尔康地处高原地区，冬季寒冷。为了更好地接受阳光，防止建筑夜间结露结冰，在教学楼、宿舍和食堂的南侧，结合走廊、阳台、楼梯间大量采用了阳光间这一被动式太阳能技术。教室主要布置在二楼三楼的走廊，宿舍则把南侧阳台作为阳光间，这样既保证了房间的采光和保暖，又使强烈的阳光又不会直射进室内造成眩光。通过让太阳光透过双层中空玻璃窗照射到阳光屋室内，使室内气温升高，在“温室效应”作用下，达到冬季取暖的效果。到了夏天，只需要把遮阳板放下，就可阻挡太阳的照射。根据相关测算，阳光间在天气晴朗的冬季，当室外为零度时，室内最高温度可达到18～20℃。

3.3.3 主动式太阳能技术的应用

太阳能集热器是一种经济而稳定的主动式太阳能技术，适合在偏远地区使用。设计中主要使用在宿舍和食堂。宿舍北侧接受不到阳光的照射，为保证冬季室温，添加集热器用以加热北向蓄热墙：白天集热器吸收太阳能，加热空气间层，通过热空气循环使热量储存在北侧厚墙空腔中，夜间墙体散发热量，从而使北侧宿舍冬季室温达到要求。

同时在宿舍楼和食堂顶部安装太阳能热水器，为生活和餐饮提供了热水；在宿舍立面还安装了少量太阳能光电板，作为生活照明的补充（如图11）。

4 设计的意义

通过一系列设计措施，实现了乡土建筑与太阳能技术的有机结合，解决了高海拔寒冷地区建筑冬季保暖、夏季防止阳光直射的问题。对太阳能技术的集成运用进行了新尝试；同时，也为解决偏远地区小学设计所面临的资金少、技术低、材料差的问题提出了新思路。

图11 主动式技术

[1]黄渝平.马尔康地区藏族民间建筑一览[J].建筑艺术，1995，05.

[2]王晖.西藏阿里苹果小学[J].时代建筑.2006，04.114－119.

[3]李江南.夏热冬冷地区低能耗生态小住宅探索与实践[J].建筑学报，2008，03.16-18.

[4]百度百科——湿地[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/7363.htm.