徐 強(qiáng) 劉吉源 鄭秋玲 閆海燕

(1:吉林建筑大學(xué) 建筑與規(guī)劃學(xué)院，長(zhǎng)春 130118; 2:河南理工大學(xué) 建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，焦作 454000)

0 引言

吐魯番傳統(tǒng)民居綜合了當(dāng)?shù)鬲?dú)特的自然環(huán)境和人文風(fēng)俗，反映出人類合理的利用自然資源創(chuàng)造出適應(yīng)地域性的建筑形式.近幾年，學(xué)術(shù)界對(duì)吐魯番傳統(tǒng)民居的研究逐漸增多，但主要集中在地域性和人體熱舒適研究?jī)蓚€(gè)領(lǐng)域，為該地區(qū)的被動(dòng)式節(jié)能和改善人居的熱舒適環(huán)境提供了依據(jù).民居的營(yíng)造技藝和空間模式不盡相同，研究地域氣候視角下的空間模式、平面布局對(duì)民居的節(jié)能同樣意義重大.目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于空間模式的研究相對(duì)較少，本文以吐魯番地區(qū)傳統(tǒng)民居為研究對(duì)象，對(duì)調(diào)研資料進(jìn)行分類整理，歸納總結(jié)了當(dāng)?shù)貛追N典型的傳統(tǒng)民居，并對(duì)其室內(nèi)外的熱環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析研究，從空間的平面布局上深入剖析當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居的特點(diǎn)，試圖尋找功能、空間和氣候三者的結(jié)合點(diǎn)，總結(jié)出適應(yīng)吐魯番氣候特點(diǎn)的空間模式語言，有助于提高當(dāng)?shù)孛窬釉O(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)性認(rèn)識(shí).

吐魯番又稱“火洲”，夏季地表溫度常超過70℃，冬季寒冷，全年降雨量少，濕度較小，屬于典型的干熱氣候區(qū).為適應(yīng)這種獨(dú)特的氣候特點(diǎn)，吐魯番民居外表硬朗厚重，室內(nèi)外空間聯(lián)系緊密，形成了獨(dú)特的空間形態(tài)，根據(jù)調(diào)研及對(duì)測(cè)繪資料的分類，同時(shí)借鑒其他研究人員關(guān)于吐魯番民居的調(diào)研，按照平面布局將吐魯番的民居分為并列式、套間式、穿堂式、混合院落式4種[1-3].本文在研究吐魯番民居的空間模式時(shí)，將其分為3種不同的空間模式進(jìn)行分析.

(1) 室內(nèi)空間、中介空間和室外空間. 中介空間是一種連接室內(nèi)和室外的空間，空間界定不確定，性質(zhì)趨于模糊，在使用的過程中又表現(xiàn)出功能的多樣性.中介空間主要包括高架棚下空間、廊下空間、露臺(tái)和屋頂空間等構(gòu)成，是當(dāng)?shù)鼐用裆畹闹匾臻g.

(2) 主要空間、次要空間、生產(chǎn)活動(dòng)空間. 住宅空間一般由3類性質(zhì)的空間組成，即主要空間、次要空間和生產(chǎn)活動(dòng)空間.主要空間包括客廳、臥室、禮拜室等用房;次要空間為廚衛(wèi)、儲(chǔ)藏等生活輔助用房;生產(chǎn)活動(dòng)空間包括因家庭收入方式而決定的勞作性空間等.

(3) 集熱空間、過渡空間、采暖空間和非采暖空間. 由于節(jié)能和人們的生活習(xí)慣的考慮，住宅中的不同房間要有針對(duì)性的改善不同時(shí)間段的熱環(huán)境.根據(jù)冬季的熱環(huán)境需求，把建筑平面分為:集熱區(qū)、過渡區(qū)、采暖區(qū)和非采暖區(qū)等四個(gè)區(qū)域[4].一般意義上，廚房、衛(wèi)生間、樓梯和儲(chǔ)藏間等為非采暖空間;過道為過渡空間;位于南向的空間接受的太陽輻射較多稱為集熱空間;客廳、臥室和餐廳為采暖空間.

1 空間模式的分類研究

本文選取了吐魯番地區(qū)亞爾鄉(xiāng)克孜里土爾村和鄯善縣吐峪溝鄉(xiāng)麻扎村四種典型的傳統(tǒng)民居，對(duì)其建筑概況、室內(nèi)外熱環(huán)境等情況進(jìn)行了測(cè)繪和記錄.通過測(cè)繪將四種民居的平面布局按照不同的空間模式進(jìn)行了分類，繪制出空間分布示意圖.

1.1 室內(nèi)空間、中介空間和室外空間

吐魯番傳統(tǒng)民居3種空間的面積比例關(guān)系趨于固定，見圖1所示，室內(nèi)空間作為最主要的使用空間，通過中介空間聯(lián)系室外空間，室內(nèi)空間多與中介空間并列或由中介空間圍合.地域的原因使室外空間作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要空間，保證居家生活的一些必要供給.同時(shí)室外空間一般被開發(fā)作為綠植區(qū)域或者蓄養(yǎng)區(qū)，空間內(nèi)綠植多為瓜果蔬菜，鮮有高大喬木，并且一般位于院落的盡端.在重要性方面，室內(nèi)空間大于中介空間，室外空間次之，但是在炎熱的夏季室內(nèi)空間和中介空間地位同等重要.

圖1 室內(nèi)空間、中介空間和室外空間分布示意圖Fig.1 Schematic diagram of indoor space, intermediary space and outdoor space distribution

麻扎村民居聚集片區(qū)有頂蓋的空間面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無頂蓋的外部空間(巷道和院子)，有效解決了遮陽需求.密集條件下民居的外表面相對(duì)減少，冬季熱散失也隨之減少，在一定程度上緩解夏冬兩季和白晝黑夜的熱環(huán)境變化.由于圍墻使院落與外界隔絕，空間的整體組織呈內(nèi)斂狀態(tài);室內(nèi)空間圍合的墻體非常厚，開窗少而小或不開窗，顯得封閉、厚重，私密性很強(qiáng);中介空間在民居占有很大的比重.完全意義上的室外空間則由于中介空間的出現(xiàn)，功能顯得比較弱化.人群在聚落內(nèi)的活動(dòng)范圍大部分被包含于有頂蓋的空間之內(nèi)，在應(yīng)對(duì)太陽輻射、風(fēng)沙和低溫上民居為人類提供了庇護(hù)作用.

1.2 主要空間、次要空間、生產(chǎn)活動(dòng)空間

主要空間在住宅所有空間中的熱環(huán)境比較理想，考慮居住生活的便利性，主要空間內(nèi)各房間并列和組團(tuán)連接.次要空間是居住生活的輔助空間，一般緊鄰主要空間.也有與主要空間交叉設(shè)置，如前后院落式住宅.次要空間為滿足住宅整體的協(xié)調(diào)性而設(shè)置，面積較小且布局比較隨意，多為適應(yīng)地形而產(chǎn)生不規(guī)則的形狀，重要性較小.因?yàn)榈赜虻脑?，生產(chǎn)活動(dòng)空間面積較大，基本上相當(dāng)于主要空間和次要空間的面積之和.次要空間的重要性大于上文的中介空間，是家居生活的紐帶.在特殊的季節(jié)當(dāng)中，生產(chǎn)活動(dòng)空間的主要性甚至略重于主要空間.

圖2 主要空間、次要空間和生產(chǎn)活動(dòng)空間分布示意圖Fig.2 Schematic diagram of main space, secondary space and production activity space distribution

1.3 集熱空間、采暖空間、過渡空間和非采暖空間

采暖空間和集熱空間位于南向，非采暖空間位于北向，采暖和非采暖空間之間為過渡空間，這樣可以結(jié)合自然循環(huán)太陽能給低溫墻體輻射采暖，減少低溫墻體的數(shù)量，在冬季極端寒冷的氣候下，南向位置的房間作為客廳和臥室等重要生活空間.集熱空間在夜晚需要供暖，因此，采暖空間作為主要的居住使用空間與集熱空間緊密結(jié)合，呈并列或聚團(tuán)式分布.過渡空間與集熱空間、采暖空間直接聯(lián)系，過渡空間在住宅中面積較大，在熱環(huán)境分區(qū)中起到中心連接的作用.非采暖空間一般結(jié)合使用功能位于住宅的北側(cè)，為過渡空間提供一個(gè)屏障，對(duì)集熱空間和采暖空間冬季熱環(huán)境的改善有很大的作用.

圖3 集熱空間、采暖空間、過渡空間和非采暖空間分布示意圖Fig.3 Schematic diagram of heat-collecting space, heating space, transition space and non-heating space distribution

2 空間模式的熱環(huán)境研究

本次調(diào)研分為兩次進(jìn)行，分別為4月7日～10日和1月7日～11日.在調(diào)研期間對(duì)當(dāng)?shù)孛窬拥臏囟群拖鄬?duì)濕度進(jìn)行了測(cè)試記錄，采用的儀器為日本TR-72U雙通道溫度濕度記錄儀.本次研究主要在客廳、臥室、院落、高架棚、室內(nèi)走道等處布置測(cè)試儀器，測(cè)點(diǎn)包含了上述所有空間屬性，按照測(cè)點(diǎn)的空間模式屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類處理.

2.1 室內(nèi)空間、中介空間和室外空間

對(duì)室內(nèi)空間、中介空間和室外空間測(cè)試的時(shí)間為4月7日～10日，為該地區(qū)的過渡季節(jié)，測(cè)試房間室內(nèi)均無采暖措施，測(cè)試期間室外環(huán)境的最高溫度為31.9℃，最低溫度為9℃，平均值為20.45℃，同時(shí)參照文獻(xiàn)[5]如表1所示，溫度方面，3種空間的溫度平均值與室外環(huán)境的溫度平均值基本相同，但是振幅變化差別較大，室內(nèi)空間的溫度變化振幅為6.5℃，相對(duì)較小，中介空間次之.由參考文獻(xiàn)[6]可知，這樣的溫度變化情況是當(dāng)?shù)厝擞X得比較舒服的溫度.相對(duì)濕度方面，中介空間、室外空間與環(huán)境的相對(duì)濕度基本相同，室內(nèi)空間相對(duì)濕度較大，但三者相差不大.

表1 室內(nèi)空間、中介空間、室外空間測(cè)試溫度和相對(duì)濕度Table 1 Test temperature and relative humidity of indoor space, intermediary space and outdoor space

2.2 主要空間、次要空間和生產(chǎn)活動(dòng)空間

對(duì)主要空間、次要空間和生產(chǎn)活動(dòng)空間測(cè)試的時(shí)間為4月7日～10日，室內(nèi)均無采暖設(shè)施，測(cè)試期間室外環(huán)境的最高溫度為31.9℃，最低溫度為9℃，平均值為20.45℃.見表2所示，同時(shí)參照文獻(xiàn)[5]，溫度方面，3種空間的平均溫度基本保持一致，且與環(huán)境溫度相近，3種空間的振幅變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于環(huán)境溫度，其中主要空間的溫度變化較小，振幅僅為3.1℃.相對(duì)濕度方面，3種空間的相對(duì)濕度平均值和振幅基本相同，都略小于環(huán)境的相對(duì)濕度.因此主要空間、次要空間和生產(chǎn)活動(dòng)空間三者平面布局關(guān)系對(duì)于民居熱環(huán)境的變化影響不大.

表2 主要空間、次要空間、生產(chǎn)活動(dòng)空間測(cè)試溫度和相對(duì)濕度Table 2 Test temperature and relative humidity of main space, secondary space and production activity space

2.3 集熱空間、采暖空間、過渡空間和非采暖空間

當(dāng)室外溫度極低，民居內(nèi)部才會(huì)采取采暖措施，因此研究此種空間模式必須在冬季進(jìn)行，測(cè)試的時(shí)間為1月7日～11日，測(cè)試民居普遍有采暖設(shè)施，測(cè)試期間室外環(huán)境的最高溫度為5.8℃，最低溫度為-17.1℃，平均值為-10.1℃.見表3所示，同時(shí)參照文獻(xiàn)[7]，采暖空間的溫度最高，過渡空間和非采暖空間的溫度過低，平均溫度接近于環(huán)境溫度的平均值.因?yàn)榉遣膳臻g大部分是半敞開性質(zhì)的空間，溫度較低屬于正常范圍，但過渡空間是封閉的室內(nèi)空間，其溫度變化范圍不理想，需要對(duì)過渡空間采取必要的措施，改善其熱環(huán)境保證非采暖空間向集熱空間和采暖空間等冬季主要使用空間的過渡.

表3 集熱空間、過渡空間、采暖空間、非采暖空間測(cè)試溫度和相對(duì)濕度Table 3 Test temperature and relative humidity of heat-collecting space, transition space, heating space and non-heating space

3 空間模式語言

3.1 空間的組合

室內(nèi)空間作為住宅最主要的使用空間，要利用室外空間和中介空間為其營(yíng)造良好的過渡關(guān)系，滿足居住的熱環(huán)境.中介中間應(yīng)直接聯(lián)系室內(nèi)空間，盡可能做到室內(nèi)空間被中介空間全部圍合，充分考慮中介空間作為主要使用空間的緩沖區(qū).室外空間一般被用作植被區(qū)域或者蓄養(yǎng)區(qū)，位于院落的盡端，或者與室內(nèi)使用空間并列設(shè)置，室外空間作為一種被孤立但又與日常生活密不可分的空間.主要空間和次要空間為室內(nèi)的封閉空間，空間布局自由度較大.次要空間作為生活的輔助空間，一般緊鄰主空間設(shè)置.考慮到冬季的熱環(huán)境，吐魯番民居中的集熱空間、采暖空間、過渡空間和非采暖空間應(yīng)由南向北依次分布，但是因?yàn)橄募究釤嵬L(fēng)方面的需求，一般情況下集熱空間和采暖空間組團(tuán)與過渡空間縱深方向平行，非采暖空間位于北側(cè)作為收尾.

3.2 特殊空間

與其他地區(qū)的合院民居空間組織有很大的差別，以四合院為例，房間圍合的是無頂蓋的院落，而吐魯番民居則是是兩面或者三面圍合的一個(gè)有頂蓋的高架棚空間，頂蓋一般高出屋面檐部1m以上[8-9]，這一空間南北通透，無任何遮擋，在夏季會(huì)形成風(fēng)壓和熱壓，產(chǎn)生空氣流動(dòng).同時(shí)，吐魯番民居的二層空間會(huì)加設(shè)晾房，這是一種四面空透的花格墻，這種勻質(zhì)空間既提供了一種生產(chǎn)活動(dòng)空間，又很好的為下層空間起到了遮蔽陰涼的作用.另外，南面靠近外墻種植的落葉喬木，西面茂密的喬木和灌木結(jié)合.夏季樹冠起遮陽降溫作用，冬季落葉后則透射陽光不影響太陽輻射得熱.北側(cè)緊密布置的常綠喬木和灌木，在冬季起到防風(fēng)的作用.

3.3 主要房間的空間形態(tài)

目前我國大量城鎮(zhèn)住宅房間的進(jìn)深一般都限定在5m左右，不能任意擴(kuò)大[10].表4為調(diào)研記錄的樣本中主要使用房間的情況統(tǒng)計(jì)，可見吐魯番民居主要使用房間的進(jìn)深明顯大于5m，進(jìn)深與開間的比值大于等于1.5的占92%，比值大于等于2的占30.5%，主要使用房間形狀較為狹長(zhǎng).

表4 吐魯番民居主要使用房間情況統(tǒng)計(jì)Table 4 Statistics on the main use of rooms in Turpan dwellings

4 結(jié)語

(1) 吐魯番民居的室內(nèi)空間和中介空間聯(lián)系緊密，是最重要的居住空間，室外空間只是充當(dāng)勞作空間，中介空間是作為一種中心空間起到連接室內(nèi)和室外空間的作用.室內(nèi)空間和中介空間的面積基本相等，室內(nèi)空間多與中介空間并列或者由中間空間圍合.

(2) 樹立整體內(nèi)向的空間觀，吐魯番民居應(yīng)該盡可能的設(shè)計(jì)有頂蓋的半開敞式空間，對(duì)室外的熱環(huán)境變化有較好緩沖作用，在應(yīng)對(duì)氣候方面為人類提供庇護(hù)作用.

(3) 主要空間、次要空間和生產(chǎn)活動(dòng)空間中包含主要使用房間的分布關(guān)系與民居熱環(huán)境變化的關(guān)聯(lián)性較弱，其平面布局自由度較大.

(4) 綜合夏季炎熱的通風(fēng)和冬季嚴(yán)寒的保溫需求，集熱空間和采暖空間組團(tuán)與過渡空間縱深方向平行，非采暖空間位于北側(cè)作為收尾.

(5) 民居的邊界空間應(yīng)注重微空間的營(yíng)造，結(jié)合氣候特點(diǎn)設(shè)計(jì)高架棚、晾房及植被空間，合理的協(xié)調(diào)建筑與環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展之路.

(6) 不同的空間布局對(duì)氣候引起的室內(nèi)熱環(huán)境變化關(guān)系密切，適應(yīng)氣候性的空間模式能夠有效改善室內(nèi)的熱環(huán)境，合理的空間布局對(duì)于生態(tài)民居建設(shè)意義重大.