传统民居中的生态建筑技术在现代居住建筑中的运用

马 冉 刘俊延

(三峡大学土木与建筑学院，湖北 宜昌 443000)

0 引言

生态建筑学的概念是20世纪60年代西方国家为应对世界能源危机提出的，其核心内容是运用建筑学和生态学的原理，合理组织建筑、人与自然三者的关系，以获得生态平衡的人居环境[1]。我国生态建筑的工程实践还处于探索阶段，且多为对西方先进技术及设备的引用，如北京能源中心楼、深圳万科中心等，然而因其对经济、技术、设备的要求较高，在我国居住建筑中的推广受到限制。

受古代“天人合一”哲学思想的影响，中国传统民居的建造，始终是以尊重自然为前提的，它的发展是人们长期适应自然的结果。用不同的建筑形式、材料和空间布局，以积极应对不同的气候环境，是值得现代居住建筑借鉴的低技术生态设计手法。

1 传统民居生态技术经验

1.1 选址与室外环境

中国传统民居在选址上的理念主要表现为建筑风水学，其实质是利用建筑学、生态学、气象学、地理学、景观学等一系列原理，对自然地理环境的各项因素进行综合评价和选择，并采取相应的规划设计措施，以创造宜居的建筑环境。以建筑选址中“背山面水”的风水观为例，从气候学的角度来分析，这种选址布局既能依托自然山体阻挡冬季的北风，又能在夏季迎向南向季风，同时满足建筑向阳且靠近水源的需求。

传统民居在室外环境的处理方面，也充分体现了对自然的尊重。首先，由于技术手段的限制，在场地处理中尽量减少对地表的改变，以吊脚楼为例，其通过吊脚的形式对复杂的地形环境的处理，是积极应对自然环境的方式；其次，传统民居中大量的景观绿化，在美化居住环境、调节居住区微气候等方面起到一定作用。

1.2 建筑形式与布局

我国传统民居建筑形式丰富多样，在远古时期就有为适应北方寒冷干燥气候环境的半地穴式房屋，和为适应南方湿热气候、有利于通风防潮的干栏式建筑。其在不断发展和演变过程中逐渐形成清晰的地域特征，较有代表性的是北方的合院式建筑和南方的厅井式建筑。北方合院式布局建筑间距相对开敞，有利于获得较大的太阳辐射热，且立面形式相对简单，建筑形体系数低，以降低围护结构热损失。而在夏热冬暖地区，建筑以夏季隔热为主，注重遮阳和通风，进而形成了厅井式建筑布局，同时结合廊道、绿化遮阴等方式降低室外活动空间的太阳辐射(见图1，图2)。

1.3 建筑构造和材料选择

在建筑构造处理上，传统民居通过对建筑屋顶、外墙、遮阳、通风的不同构造手段，来实现围护结构良好的保温、隔热、防潮、防水等的要求。1)通过对屋顶的构造选型，以应对不同地区环境特点。如在北方寒冷地区，一般采用坡度较大的屋顶来对抗大雪积压，而在南方炎热地区，则多用大檐屋顶来达到遮阳的目的；2)通过外围护结构的保温隔热设计，以形成较好的室外热环境；3)采用合理的外窗形式和遮阳构造，以满足建筑采光、通风和遮阳的要求。

受古代交通运输方式的限制，各类民居在营建过程中具备一个共同点，即就地取材。就地取材可以有效的节约运输成本，减少对生态环境的破坏。根据建造材料的不同，传统民居可分为夯土建筑、木构建筑、石构建筑和竹构建筑、海草建筑等，充分体现出建造者的智慧。以胶东海草房为例，沿海地区的人们利用水生植物海草建造房屋，除了具有防霉防蛀、防火耐久的特点，还具有很好的保温隔热的作用，同时，海草还具有产量丰富、无毒无害，易于分解的特点，是适宜环境的选择[2]。

2 现代居住建筑节能现状

我国现代居住建筑形式包括农村住宅、单元式住宅、别墅、公寓等，其平面布局多为对外封闭而向内开敞的形式，建筑结构以砖混和钢筋混凝土为主。既有居住建筑在生态节能方面有两个普遍问题：第一，与传统民居相比，各地居住建筑在设计、建造、选材等方面形成模式化，建筑形式基本趋同，其与气候环境、地域文化的关联性越来越小。第二，现代居住建筑在运行中，其降温采暖主要依靠设备主动供能来实现，舒适度要求越高则相应带来越来越高的能量消耗。

3 案例研究

3.1 建筑现状

本项目位于宜昌市某别墅区(见图3)，建筑布局为北偏东约30°，沿东西向道路规整排列，每栋建筑单体由两户住宅单元组合而成。

本文以别墅区内的5号楼为例进行改造研究(见图4)。5号楼现为一栋3层别墅，由左右两户住宅单元组合而成，两户住宅单元平面布局相同。一楼为起居室及厨房、餐厅；二楼设置主卧、次卧；三楼结合露台布置活动室。屋顶为约14°的坡屋顶形式。

3.2 气候特点

宜昌市位于湖北省西南部，在建筑热工气候分区中属于夏热冬冷地区，建筑以夏季隔热为主，兼顾冬季保温，且空气湿度大。既有建筑冬季供暖和夏季制冷均以空调为主，舒适性较差。

3.3 传统生态技术的选用

受规划用地等诸多客观因素的限制，传统民居在建筑选址及建筑形式上的生态理论并不适用于本项目，本项目生态改造主要探讨建筑空间布局、构造及选材等方面对传统民居的生态理念的借鉴。

3.3.1建筑朝向

根据宜昌市风向特点，夏季主导风向为东南风和南风，冬季主导风向为北风和东北风,故北偏东约30°的平面布局形式并不适合建筑夏季通风降温、冬季保暖隔热的需求。本方案节能改造将建筑朝向改为向北偏西约30°～60°角(见图5)，此朝向更有利于建筑取得良好的通风条件。

3.3.2平面布局

在平面布局上，将原南北面错开的开窗形式改为南北面正对的形式(见图6)，以组织良好的穿堂风，以弥补底层建筑在通风上的劣势。

3.3.3建筑构造

本建筑屋顶形式包含坡屋顶和位于3层的平面露台。对于坡屋顶，考虑借用古代重檐的做法，设置屋顶通风夹层(见图7)，利用热压通风带走夹层中的太阳辐射热。对于3层的平面露台，则考虑做屋顶绿化处理，利用绿植对太阳辐射的吸收，抵抗夏季高强度太阳辐射对室内环境的不良作用，同时营造怡人的景观环境。

建筑遮阳设计则主要考虑活动遮阳形式，如传统民居的可开启木质栅格窗，一方面可根据不同时段进行遮阳调节，且可以避免眩光，同时形成一定的造型艺术。

在建筑通风处理方面，除了对建筑朝向和平面布局加以改进外，还应注意室外风环境资源，在室外风环境资源相对匮乏的地区，可以借助太阳能烟囱的热压作用来增强室内通风效果。

4 结论及展望

中国传统民居表达的建筑物对所处地域气候环境的一种被动的、低能耗的正确反应，是中国几千年智慧的积淀，其在没有现代采暖空调技术、几乎不需要运行能耗的条件下，创造出了相对适宜的室内外物理环境，对我国现代居住建筑节能设计具有重要借鉴意义。与高技术生态建筑相比，乡土化的生态建筑形式是更适合我国现阶段经济发展水平和可持续发展战略的生态建筑形式，具有较强的研究和实践意义。