Regeneration of Vernacular Houses in Western Towns and Villages in China

何 泉 劉加平 楊 柳 何文芳 張 群

HE Quan, LIU Jiaping, YANG Liu, HE Wenfang, ZHANG Qun

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西部農(nóng)村鄉(xiāng)土民居建筑的再生*

Regeneration of Vernacular Houses in Western Towns and Villages in China

何 泉 劉加平 楊 柳 何文芳 張 群

HE Quan, LIU Jiaping, YANG Liu, HE Wenfang, ZHANG Qun

摘 要西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，經(jīng)濟水平低下，在面對人居環(huán)境建設困境的同時，還面臨著比其他地區(qū)更為嚴酷的約束條件。在快速城市化進程中，西部農(nóng)村鄉(xiāng)土民居可持續(xù)發(fā)展的探索，必須立足于各地氣候、經(jīng)濟及社會現(xiàn)狀的“適宜技術”之上。適宜技術發(fā)展道路應有兩條：一是將現(xiàn)代科技轉化為地方技術，使其符合地方的發(fā)展水平；二是結合時代發(fā)展，對傳統(tǒng)建筑技術進行優(yōu)化和改進。西安建筑科技大學綠色建筑研究中心設計的銀川堿富橋村和吐魯番英買里村兩個示范項目，分別代表了西部農(nóng)村民居在適宜技術上的這兩條探索路線。

關鍵詞西部農(nóng)村；民居再生；適宜技術；可持續(xù)性

何泉, 劉加平, 楊柳, 等. 西部農(nóng)村鄉(xiāng)土民居建筑的再生[J]. 西部人居環(huán)境學刊, 2016, 31(01): 46-49.

* 國家創(chuàng)新研究群體資助項目（51221865）；國家杰出青年科學基金資助項目（51325803）；住建部2 0 1 5年科學技術資助項目（2015-K1-014）；陜西省住建廳資助項目(2015-K98)

何 泉： 西安建筑科技大學建筑學院，副教授，76634259@qq.com

劉加平： 中國工程院院士，西安建筑科技大學建筑學院，教授，博士生導師

楊 柳：西安建筑科技大學建筑學院，教授

何文芳：西安建筑科技大學建筑學院，講師

張 群： 西安建筑科技大學建筑學院，教授

Abstract:When building human settlements, western areas of China with very fragile ecology and underdeveloped economy face with more difficulties and have to deal with harsher constraints than other areas do. In order to develop sustainably during rapid urbanization, vernacular houses of western rural areas should explore appropriate technologies based on local climate, economy and social situations. There are two ways for appropriate technology, one of which is to turn modern technology into the local, and the other is to optimize traditional technology according to times. Two cases of Jianfuqiao Village in Yinchuan City and Yingmaili Village in Turpan are introduced in this paper, designed by Green Architecture Research Center of Xi’an University of Architecture and Technology.

Keywords:Western Rural Areas; Regeneration of Vernacular Houses; Appropriate Technology; Sustainability

1 西部農(nóng)村面臨的人居環(huán)境挑戰(zhàn)

西部地區(qū)約占中國陸地面積的57%[1]。這一地區(qū)氣候惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱，包括了青藏高原、云貴高原、黃土高原以及中國所有的沙漠和荒漠。歷史的變遷及氣候的變異致使西部地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境條件遠遠差于東部地區(qū)，造成了西部地區(qū)的社會、文化和經(jīng)濟發(fā)展水平也遠遠落后于東部地區(qū)。與惡劣的自然條件并存的是，至2010年西部地區(qū)仍有1751萬農(nóng)村貧困人口，占全國的比重高達65.1%[2]，生產(chǎn)力水平相當落后。

西部地區(qū)也是中國少數(shù)民族聚居的地區(qū)，多樣化的氣候條件及民族文化背景的差異，歷經(jīng)千年演變發(fā)展，逐步形成了具有各地區(qū)文化特色的鄉(xiāng)土建筑。經(jīng)濟發(fā)展水平的相對落后，致使目前西部農(nóng)村50%左右的居住建筑依然為傳統(tǒng)結構房屋[3]。建立在農(nóng)業(yè)和手工業(yè)文明基礎之上的這類民居建筑，其結構體系為磚木結構、土木結構或磚石結構，其中以生土圍護結構數(shù)量最多。

隨著現(xiàn)代化與全球化的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代技術和外來文化的沖擊以及新的價值取向，使西部民居建筑的生存環(huán)境受到強烈沖擊。各地人類建設活動更加劇烈，居住的舒適要求也不斷提高，面臨的環(huán)境危機更加迫切。目前，部分村鎮(zhèn)建筑的更新為追求視覺層面的“現(xiàn)代化”，呈現(xiàn)出令人憂慮的異化現(xiàn)象，各種低能耗、低污染的傳統(tǒng)建造方法被冠上了“落后”的帽子而遭到拋棄。濫用各種現(xiàn)代建筑技術，致使優(yōu)秀的中國傳統(tǒng)文化和其載體——建筑文化遺產(chǎn)被蠶食、毀滅。簡單模仿城市建筑外觀、設計低劣的磚混住宅則勢頭迅猛地在各地蔓延，這種資源消耗型的建筑發(fā)展模式與地域文化、氣候、自然資源等因素發(fā)生背離，使西部農(nóng)村人居環(huán)境面臨著嚴重的生態(tài)危機和文化斷裂。

對于生態(tài)脆弱、經(jīng)濟落后的西部地區(qū)，面對農(nóng)村經(jīng)濟快速發(fā)展和城市化進程加快的現(xiàn)狀，研究便于農(nóng)民學習和自主建造、易于大范圍的推廣的民居再生途徑，對改善農(nóng)村人居環(huán)境具有積極的現(xiàn)實意義。西安建筑科技大學綠色建筑研究中心，將西部低能耗建筑設計理論與工程實踐相結合，綜合運用建筑設計和生態(tài)建筑技術的原理和方法，強調(diào)建筑節(jié)能技術的適宜性及其對地域建筑的支撐作用，以維護西部農(nóng)村地方生態(tài)和文化的可持續(xù)性。下面將以兩個案例介紹西安建筑科技大學近年來在西部農(nóng)村民居建筑方面的探索。

2 西部農(nóng)村民居建筑再生的探索

2.1 寧夏銀川堿富橋村示范項目

立足于西部地方資源，“十一五”科技支撐計劃示范項目選擇了具有西北地區(qū)代表性的銀川平原作為所在地，探索建立在干旱半干旱條件下的、寒冷地區(qū)的農(nóng)村民居適宜技術。

銀川地區(qū)冬季寒冷漫長，夏季涼爽短暫，陽光充沛，干旱少雨，溫度日較差和年較差大，年平均氣溫約為8.9℃，12月平均溫度-6.7℃。太陽能資源方面，年日照時間3000h，12月平均每天日照時數(shù)6.8h，水平面12月平均日輻射量2.525k·Wh/（m2·d）[4]。

銀川傳統(tǒng)民居多采用“一字型”布局，進深較小，一般3.5～4.5m，雖然爭取到冬季日照，但是過大的表面積卻增加了熱量損失，導致室內(nèi)能耗加大；生土圍護結構蓄熱性能優(yōu)良，而保溫能力明顯不足；由于冬季嚴寒，南向普遍窗洞較小，北向不開窗，室內(nèi)采光和通風條件差。此外，冬季多采用燃燒煤炭、秸稈和薪柴作為主要能源形式，室內(nèi)本身通風不良，無法將污染物及時排出，對人體健康造成危害。

堿富橋村示范項目位于銀川掌政鎮(zhèn)東部，村規(guī)劃面積11.2hm2，一期規(guī)劃用地5.64hm2，安排86戶人家。該項目堅持保留和強化農(nóng)村特征的原則，以保護農(nóng)村自身的生態(tài)價值和地域特色為宗旨，將鄉(xiāng)村生活和鄉(xiāng)風民俗為特色的鄉(xiāng)村旅游業(yè)作為發(fā)展方向（圖1），同時利用現(xiàn)代節(jié)能建筑技術改善農(nóng)村居住條件。

院落設計考慮了現(xiàn)代農(nóng)村生活的日常需求，設置了車庫兼雜物間、沼氣池、牲畜圈，以及小塊菜地（圖2-4）。戶型設計在滿足住宅功能的前提下，盡可能減小體形系數(shù)，南向布置客廳、主臥室等主要使用房間，北向設置了儲藏室、廚房、衛(wèi)生間等“溫度緩沖區(qū)”，改變了傳統(tǒng)民居淺進深的格局[5-6]（圖4）。銀川地區(qū)有得天獨厚的太陽能利用條件，因此屋面預留了安裝太陽能熱水器的位置，戶型設計也增大了南向直接受益窗的窗墻面積比，結合入口設置了附加陽光間，不但改善了各房間的采光條件，也使得冬季大部分時段可依靠被動式太陽能采暖。北向開小面積高窗，滿足北向輔助房間基本采光需求的同時，利于空氣流通，改善了室內(nèi)空氣品質(zhì)。此外，針對農(nóng)村廢棄大量秸稈的現(xiàn)實，示范了采用壓制草磚作為墻體保溫材料的做法（圖5），實現(xiàn)對廢棄資源的再利用，同時極大地改善了圍護結構的熱工性能，以盡可能小的能耗代價獲取舒適的冬季室內(nèi)環(huán)境。

草磚是以機械壓力捆扎麥草秸稈形成的。其導熱系數(shù)約為0.105W/m·K[7]，而生土的導熱系數(shù)大約在0.6998～0.7838W/ m·K[8]，粘土磚的導熱系數(shù)為0.76～0.81 W/m·K[9]，因此草磚房的保溫性能甚為優(yōu)越。建成后經(jīng)過對示范草磚房和傳統(tǒng)生土民居的冬季實測對比，該示范房各房間平均空氣溫度都高于10℃，客廳平均溫度為14.6℃，而傳統(tǒng)生土民居采暖的起居室平均溫度為11.4℃，不采暖房間平均室溫僅為6.1℃。此外，示范房采光充足，光線分布較為均勻，如南向客廳室內(nèi)平均照度為480lx，遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)民居客廳室內(nèi)平均照度284lx。

圖1　寧夏堿富橋村示范項目鳥瞰效果圖Fig.1 bird’s eye view of Jianfuqiao Village

圖2　堿富橋村示范項目戶型A外觀Fig.2 appearance of House A of Jiaofuqiao Village

圖3　堿富橋村示范項目戶型B外觀Fig.3 appearance of House B of Jiaofuqiao Village

圖4　堿富橋村戶型A平面Fig.4 plan of House A of Jiaofuqiao Village

2.2 新疆吐魯番富民安居項目

吐魯番被稱為“火州”，其氣候特征十分獨特：處于寒冷地區(qū)，1月份平均最低氣溫達-12.1℃，極端低溫達-25.2℃，然而夏季卻是中國最炎熱的地方，6—8月份平均最高溫度在38℃以上，最高氣溫曾達49.7℃，溫度的日較差和年較差均較大；而且氣候極為干旱，年平均總降水量僅有16.4mm，而蒸發(fā)量全年竟超過3000mm；同時吐魯番盆地亦有“風庫”之稱，每年平均有36天8級以上的大風，而且有干熱風不斷在午后發(fā)生[10-13]。

圖5　草磚作為墻體保溫材料Fig.5 bird’s eye view of Jianfuqiao Village

吐魯番民居是維族群眾長期適應干旱高熱氣候的積淀成果，多為高棚架庭院式生土民居，用土拱窯建造半地下和地上住房，是當?shù)鼐哂絮r明地域特色的文化符號之一。然而，傳統(tǒng)生土民居雖具有就地取材、建造簡單、冬暖夏涼、節(jié)能節(jié)地等諸多優(yōu)點，但其抗震性能差、耐久性差是不容回避的問題。此外，室內(nèi)空間受限、對勞動力需求大等缺陷，也是生土建筑不能適應現(xiàn)代社會而逐漸衰落的重要原因。因此近年來出現(xiàn)了很多磚混結構住宅作為生土住宅的替代品。這類住宅雖改善了安全性能，但設計簡單，對維族生活方式和地域氣候考慮甚少，導致居住功能不合理，室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量差。

西安建筑科技大學與吐魯番規(guī)劃局合作的亞爾鄉(xiāng)英買里村富民安居項目，旨在重新發(fā)掘生土民居適應極端氣候的生態(tài)智慧，并對生土材料的機械化生產(chǎn)和施工方式進行了探索，以適應現(xiàn)代社會在住宅的安全性和施工的高效率等方面的需求。首先，基于傳統(tǒng)民居的適應性經(jīng)驗，方案采取了“內(nèi)院落+氣候緩沖區(qū)+半地下室+被動式太陽能利用+厚重圍護結構+夜間通風+窗戶遮陽”的營造模式（圖6-7），來應對吐魯番冬季寒冷、夏季酷熱的特殊氣候條件。封閉內(nèi)向的院落可有效地對抗當?shù)仫L沙大的問題；高架棚、葡萄架下的陰影區(qū)域以及冬、夏室相互之間，均形成了溫度漸次過渡的氣候緩沖區(qū)，在極端的室外氣候和主要居住房間之間形成了溫度保護；半地下室的設置，借鑒了吐魯番民居利用土壤恒溫對抗夏季酷熱的傳統(tǒng)智慧；適當加大南向臥室的窗戶，利用被動式太陽能提升了冬季室溫，降低了采暖能耗；厚重的生土圍護結構的蓄熱性能有利于平抑當?shù)貏×业臅円箿夭?，形成較穩(wěn)定舒適的室內(nèi)溫度環(huán)境，配合夏季的夜間通風，利用夜晚涼空氣為建筑結構散熱降溫；窗戶處的活動遮陽板在夏季大大減少了入射的太陽輻射熱量，從而降低室內(nèi)熱負荷。

圖6　英買里村示范項目戶型AFig.6 appearance of House A of Yingmaili Village

圖7　英買里村示范項目戶型A平面Fig.7 plan of House A of Yingmaili Village

項目還對生土材料進行了改性研究，加入了少量水泥和秸稈等穩(wěn)定劑，改善了生土砌塊的材料性能，并采用小型磚機生產(chǎn)壓制生土砌塊（Compressed Earth Block,簡稱CEB）（圖8-9）。過去傳統(tǒng)土坯均采用曬干的方式，至18世紀歐洲出現(xiàn)了人力壓制土坯的技術[14]，此后陸續(xù)出現(xiàn)了多種形式的土坯壓制機器。如今的機械化壓制方式極大提高了砌塊的抗壓強度和生產(chǎn)效率，減少了對現(xiàn)場勞動力的大量需求，已成為生土建筑未來的趨勢。

在施工方面，項目嘗試了一種由地方政府引導、住戶互助半自建的方式，即地方政府雇傭專業(yè)施工隊完成承重框架，該結構形式滿足了房屋的安全需求，并擴大了室內(nèi)使用空間，使之能更好地適應現(xiàn)代農(nóng)村生活的需求。圍護結構和內(nèi)部分隔采用的CEB以村為單位集中壓制，然后由住戶根據(jù)家庭需要自行砌筑完成。這有利于在住宅中體現(xiàn)地方特色，融入住戶的個人喜好，也有助于營造多樣化的、景觀豐富的維族村莊風貌。

經(jīng)過計算機模擬得出，在非采暖制冷工況下，室外溫度-7.1～0.7℃的冬季最冷日，南向半地下室的溫度可保持在5℃以上，室外溫度24.4～41.6℃的夏季最熱日，兩間半地下室的溫度均在24～26℃的舒適范圍以內(nèi)；在采暖制冷工況下，新型生土民居的能耗可比磚混結構住宅降低約65%。

圖8　小型機械生產(chǎn)壓制土磚Fig.8 compressed earth blocks by a small machine

3 “適宜技術”的思考

關于建筑節(jié)能和民居設計的普遍性原理，已有比較成熟的理論體系。然而照搬西方現(xiàn)代節(jié)能建筑的工業(yè)技術，必然導致技術模式的千篇一律和地方特色的日漸式微。當前西部農(nóng)村鄉(xiāng)土民居的發(fā)展困境，在于立足地方條件和生活需求，形成符合西部農(nóng)村社會、自然、經(jīng)濟和資源條件所構成的地方綜合環(huán)境的“適宜技術”。適宜技術指“針對具體作用對象，能與當時當?shù)氐淖匀?、?jīng)濟和社會環(huán)境良性互動，并以取得最佳綜合效益為目標的技術系統(tǒng)”[15]。

圖9　加入穩(wěn)定劑的壓制生土砌塊Fig.9 compressed earth blocks with stabilizer

對地方性的重新認識和對現(xiàn)代技術的批判繼承是適宜技術得以確立的兩個重要方面[15]29，我國西部農(nóng)村民居適宜技術的發(fā)展途徑也應該遵循著這樣兩條路：一是將現(xiàn)代科技融入和轉化成地方技術，使其符合地方的發(fā)展水平，如銀川堿富橋村示范項目，根據(jù)當?shù)貧夂蚝唾Y源條件，引入了被動式太陽能設計和壓制草磚技術，以達到節(jié)約資源和改善室內(nèi)熱環(huán)境的目的；二是結合時代發(fā)展和生活方式的變化，對蘊含生態(tài)智慧的傳統(tǒng)建筑技術進行的優(yōu)化和修正，如吐魯番富民安居示范項目，在借鑒鄉(xiāng)土民居氣候適應性經(jīng)驗的基礎上，對傳統(tǒng)生土材料的制作和施工過程進行了現(xiàn)代化改進，維護地方建筑文化可持續(xù)性的同時，提高了施工的建造效率和房屋的安全性能。

針對不同地域環(huán)境，多角度、全方位地研究西部各地農(nóng)村民居建筑個案的適宜性途徑，是我們當前面臨的重要課題。面對廣袤的西部地區(qū)類型多樣的民居建筑，我們?nèi)沃氐肋h。

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圖片來源：

圖1-4、7：課題組繪制

圖5：張群拍攝

圖6：李文博繪制

圖8-9：張磊拍攝

（編輯：田潔）

收稿日期：2015-10-30

作者簡介

DOI:10.13791/j.cnki.hsfwest.20160108

文 章 編 號2095-6304(2016)01-0046-04

文獻標識碼B

中圖分類號TU241.4