劉薇薇,陳戈,殷昆侖Liu Weiwei,Chen Ge,Yin Kunlun
(湖南省建筑設(shè)計院集團(tuán)有限公司,湖南長沙 410012)
實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略,是黨的“十九大”作出的重大決策部署。實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略,需要堅持人與自然和諧共生、因地制宜、循序漸進(jìn)的原則。鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略在實施層面,涉及到兩個重要議題:一是村莊的建設(shè)與規(guī)劃,二是傳統(tǒng)村落的保護(hù)與傳承。
為滿足鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下建筑的多樣化需求,需要更多地挖掘傳統(tǒng)聚落建構(gòu)的特點,研究傳統(tǒng)民居營建的智慧,了解傳統(tǒng)村落的文化內(nèi)涵和鄉(xiāng)風(fēng)鄉(xiāng)俗,并充分融入新農(nóng)村的規(guī)劃與建設(shè)。只有在傳統(tǒng)村落研究基礎(chǔ)上進(jìn)行的規(guī)劃,才能使鄉(xiāng)村的地方風(fēng)貌得以存留,傳統(tǒng)建筑技藝得以傳承,當(dāng)?shù)孛袼椎靡匝永m(xù)。本文以湘南永州市富家橋鎮(zhèn)干巖頭村——周家大院古建筑群為例,研究湘南傳統(tǒng)村落和民居的綠色建筑技術(shù),為傳統(tǒng)優(yōu)秀建造技藝的承續(xù)積累案例和提供思考。
周家大院 (圖1、圖2)位于湖南省永州市零陵區(qū)富家橋鎮(zhèn),距離零陵城區(qū)約40km,距桂林約200km,海拔高程約230m,地處平原與山區(qū)交界處,湘江支流進(jìn)水、賢水環(huán)繞而過,村內(nèi)有X033公路向北接至G207國道。明嘉靖二十九年,宋代著名理學(xué)家周敦頤之子周燾的十六代孫周佐遷居至此,自始建家立業(yè),繁衍生息。因聚族而居于大院里的世代子孫均為宋代理學(xué)鼻祖周敦頤的后裔,故名“周家大院”。
圖1 干巖頭村周家大院區(qū)位分析圖
圖2 干巖頭村周家大院航拍實景
古建筑群由 “子巖府”“老院子”“新院子”“紅門樓”“黑門樓”“四大家院”6個子院組成。它們始建于明代嘉靖年間,形成于清末民初,六個院落依山就勢,如北斗七星狀排布。院落始建于明嘉靖二十九年(1550),至清光緒三十年(1904)全面建成。周家大院古建筑群是湘南地區(qū)規(guī)模最大、功能最齊全的古居民群之一,2007年被列為“中國歷史文化名村”和“國家重點文物保護(hù)單位”,它是湘南中西部天井堂廂式-三連間式民居文化融合區(qū)最具代表性的村落之一,呈現(xiàn)出名門望族的凝聚力和向心力。
受多種文化交融的影響,聚族而居是永州傳統(tǒng)民居的重要特點[1]。大院整體坐南朝北,三面環(huán)山,一面開闊臨水;依山就勢,南高北低,如北斗七星狀排布。各院落的整體排布呈“L”形,除子巖府以外,均呈線性布局的特點(圖3、圖4)。全村雖不是統(tǒng)一布局,但建筑風(fēng)格一致,每個宅院都為一個獨立院落,每單元都是“一顆印”的結(jié)構(gòu)形式,按一正兩橫或一正三橫的結(jié)構(gòu)布局,獨立成院又和諧連接[2]。
圖3 周家大院古建筑群總平面
圖4 周家大院古建筑群各院落朝向
丘陵山區(qū)地形破碎,可開發(fā)利用耕地非常有限,在很大程度上限制了村落的規(guī)模。古建筑群的選址側(cè)重滿足農(nóng)耕的用地需求,將更平緩的山間盆地開墾為耕地,而靠近山腳處的區(qū)域用于民居的營建。這樣的選址方式,一來是因為盆地與谷地海拔較低,而周邊近山的位置可以形成自然排水,可解決排水的問題;二來,由于山腳處平原和山地過渡的區(qū)域熱舒適性較好,不至太過潮濕或干燥,在炎熱的夏季,還可利用部分山體的遮擋起到防熱作用。古建筑群靠山而建,坐落在山谷之中,恰好可以利用山谷風(fēng)效應(yīng)改善夏季的室外環(huán)境。山谷風(fēng)是由于晝間山坡上層的熱空氣上升,流到山谷上層冷空氣的上方,谷底空氣沿山坡向上補(bǔ)充,便形成了熱力環(huán)流(圖5)。而在夜間,山峰會變成冷風(fēng)源,熱力環(huán)流方向反轉(zhuǎn),由山頂吹向谷底。所以,山風(fēng)與谷風(fēng)都會穿過村落和建筑,使其處于熱力環(huán)流的中央,能夠很好地改善民居建筑的通風(fēng)條件(圖6、圖7)。
圖5 周家大院夜間的熱力環(huán)流(山風(fēng)效應(yīng))
圖6 周家大院晝間的熱力環(huán)流(谷風(fēng)效應(yīng))
圖7 周家大院夜間的熱力環(huán)流(山風(fēng)效應(yīng))
周家大院中子巖府內(nèi)部主要通過外窗、天井庭院采光。
(1)窗地比
子巖府中路院的開間在3880~4095mm之間,進(jìn)深在2400~3800mm上下,東西路院開間在3300~4450mm之間,進(jìn)深在3800~7100mm之間,從門窗采光的角度來看,中路院的采光要優(yōu)于東西路。以中路上堂院為例,室內(nèi)進(jìn)深較大的一個房間,窗地比為8%。若不考慮花窗木構(gòu)件的遮擋,室內(nèi)的采光系數(shù)可滿足一般生活起居的需求。相較之下,東西路采光要差一些。以東路丙號院一進(jìn)院為例,部分房間的采光效果不盡人意,窗地比僅為4%,而四開間的東西路院進(jìn)深超過7m的房間數(shù)量超過1/3。
(2)天井
子巖府共有29個天井(庭院),天井均沿中軸線分布,但東路和西路院的天井并不完全對稱(圖8)。天井透光面積最小的院落為西路乙號院一進(jìn)院,面積約為15㎡,最大的為西路丁號院一進(jìn)院,約為161㎡,其次為中路下堂院,面積約為154㎡。室內(nèi)自然采光效果最好的院落為西路丁號院一進(jìn)院。
圖8 子巖府的天井示意圖
為進(jìn)一步了解天井對室內(nèi)自然采光的影響,選擇東路丙號院一進(jìn)院進(jìn)深較小的一間,乙號院一進(jìn)院進(jìn)深較小的一間與二進(jìn)院進(jìn)深較小的一間的室內(nèi)采光情況進(jìn)行測試數(shù)據(jù)比較(因這三間用房開間進(jìn)深、窗墻比差別不大,而對應(yīng)的天井大小差別較大)。選擇的房間如圖9所示,三個房間室內(nèi)自然采光結(jié)果如表1所示。
圖9 自然采光模擬房間A、B、C位置示意圖
表1 三房間室內(nèi)自然采光結(jié)果匯總
僅依據(jù)天井的尺寸和平面布局來看,容易做出天井尺寸越大,室內(nèi)采光系數(shù)均值越高的判斷,即A房間采光系數(shù)均值最大,C房間次之,B房間最次。而模擬結(jié)果則顯示,B房間的采光效果優(yōu)于C房間,因而可以推斷,設(shè)置過亭對室內(nèi)采光效果影響并不大,而檐口出挑長度對室內(nèi)采光影響較大。
(3)小結(jié)
通過上述分析可知,以子巖府為代表的湘南傳統(tǒng)民居室內(nèi)自然采光主要是通過外窗、亮瓦和天井來實現(xiàn),大部分房間的窗墻比在10%上下,少部分進(jìn)深較大的房間窗墻比僅為4%,基本滿足日常起居需求;對于采光較差的房間,居民往往通過鋪設(shè)亮瓦進(jìn)行改造;普遍認(rèn)為用于解決采光通風(fēng)需求的天井,對室內(nèi)采光有較好的效果,但通過室內(nèi)自然采光的模擬,發(fā)現(xiàn)天井的尺度和朝向?qū)κ覂?nèi)采光的影響并沒有預(yù)想中大。表2為子巖府采光系統(tǒng)各設(shè)計要素的影響程度匯總,從中可以直觀了解到湘南傳統(tǒng)民居采光系統(tǒng)各組成部分的重要性。
表2 子巖府采光系統(tǒng)各設(shè)計要素的影響程度匯總表
子巖府內(nèi)部主要通過連廊、過亭及挑檐等進(jìn)行遮陽。
(1)連廊
子巖府連廊設(shè)置主要集中體現(xiàn)在中路下堂院,其他院落以檐廊、過亭居多。中路下堂院的連廊寬約3.6m,長約12m,院墻高約4.45m,為南北向,剛好可以遮擋東西向太陽輻射,使夏季天井獲得較好的遮陰效果(圖10、圖11)。表3為中路下堂院采用連廊與不采用連廊的遮陽效果對比。
圖10 中路下堂院連廊平面
圖11 中路下堂院連廊實景
表3 中路下堂院采用連廊與不采用連廊的遮陽效果對比
(2)過亭
子巖府東路院乙號院,西路院的乙號院、戊號院,中路的中堂院天井均采用了過亭的形式,其中最有代表性的是西路乙號院,每進(jìn)天井處均設(shè)置了過亭。過亭屋面寬約6m,長約3m,屋面投影面積大約為18㎡,雖為東西向,但因天井面積較小,南側(cè)和院墻形成一個整體,可遮擋夏季絕大部分直射輻射(圖12、圖13)。表4為西路乙號院采用過亭與不采用過亭遮陽效果對比。
圖12 西路院的乙號院平面及屋頂平面
圖13 西路院的乙號院二進(jìn)院過亭及藻井
表4 西路乙號院采用過亭與不采用過亭遮陽效果對比
(3)封火山墻
子巖府的封火山墻一般采用三級,東、西路院的二進(jìn)院也有部分采用兩級。最高為中路中堂院的山墻,墻帽下沿標(biāo)高為9.81m。山墻一般在8.6~9.7m上下,最低為8.3m(圖14、圖15)。表5為中路下堂院有無封火山墻對屋面太陽輻射減少量的對比。
表5 中路下堂院有無封火山墻對屋面太陽輻射減少量的對比
圖14 子巖府東隔墻立面
圖15 子巖府門樓院和中路中堂院封火山墻
(4)花窗、隔扇門
子巖府的花窗、隔扇門類型很多(圖16),采用實測的方式難以測試出漏窗的遮陽效果,故采用模擬的方式,選擇兩種不同類型花窗和格柵門進(jìn)行比較。表6為不同鏤空率花窗的遮陽效果比較。
表6 不同鏤空率花窗的遮陽效果比較
圖16 子巖府支摘窗與格柵窗詳圖
(5)小結(jié)
通過上述分析可知,在以子巖府為代表的湘南傳統(tǒng)民居中,主要通過挑檐、封火山墻、花窗、隔扇門來實現(xiàn)室內(nèi)遮陽,通過過亭、連廊實現(xiàn)天井和庭院遮陽。通過性能軟件分析可知:從遮陽的效用來說,挑檐的效果最佳,依次為封火山墻、隔扇門、花窗。針對天井遮陽,過亭和連廊的效果都很好,但過亭的效果比過廊更好,因為無論是否設(shè)置連廊,連廊一側(cè)的院墻均有一定的遮陽作用。但籠統(tǒng)得出過亭遮陽效果優(yōu)于連廊遮陽效果的結(jié)論是欠妥當(dāng)?shù)模驗閷嶋H的遮陽效果由過亭和連廊的尺寸、高度,天井的朝向決定。各遮陽措施的效果如表7所示。
表7 子巖府遮陽系統(tǒng)各設(shè)計要素的影響程度匯總表
子巖府乃至整個周家大院以青、白為主,朱紅色作為映襯,粉墻黛瓦的整體色調(diào)和徽州民居十分相近,朱紅色泥塑窗和大紅燈籠作點綴,又添了幾分祥瑞之氣。木門木窗都為深褐色,基本不采用漆作,僅在杉木原色上涂刷桐油,顯得質(zhì)樸大方(圖17)。
圖17 子巖府建筑色彩以青、白兩色為主
子巖府墻上有色彩艷麗的泥雕、堆塑和各式漏窗圖案,表現(xiàn)出房屋的華美[3];隔扇屏門、支摘花窗和梁架、檐枋上的木刻圖飾(木刻圖案以蓮和花鳥居多)(圖18、圖19),生動逼真;木質(zhì)窗欞中也有少量裝飾,雖僅采用矩形、菱形、三角形組合的紋樣,也同樣精致靈動,古樸典雅;門墩石、門檻石和各式造型的柱礎(chǔ)石上的石雕圖案,精雕細(xì)琢,技藝精湛,龍鳳麒麟、獅象羊馬,無一不精致玲瓏,生動傳神(圖20);天井多以卵石鋪地,由不同顏色的卵石拼貼出各種圖案,有蝴蝶、蝙蝠、如意、八卦等,這些圖案都有幸福綿長、吉祥如意的寓意,包含著周氏族人對美好生活的祈愿和向往。
圖18 梁坊上的木刻紋樣
圖19 花窗上多見蓮花紋樣
圖20 子巖府的石刻以飛龍走獸居多
本文以周家大院子巖府為重點研究對象,通過多次實地調(diào)研和計算機(jī)模擬技術(shù)應(yīng)用分析,對湘南傳統(tǒng)民居營建中蘊(yùn)含的綠色技術(shù)總結(jié)如下:
(1)風(fēng)水選址
傳統(tǒng)風(fēng)水學(xué)在民居選址方面具有一定的科學(xué)性。通過模擬可以了解到,傳統(tǒng)民居夏至日日照時間達(dá)12h,冬至日達(dá)8h;依據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向分析,過渡季節(jié)可獲得良好的風(fēng)環(huán)境及較好的空氣質(zhì)量,為村落創(chuàng)造了優(yōu)越的自然環(huán)境。
(2)院落布局
堂屋間距較寬,橫屋布局緊湊,利用狹長豎向天井、過亭、過廊出挑為屋頂提供深遮陽,避免了夏季強(qiáng)烈的太陽輻射,降低了各院落的溫度,減少了環(huán)境輻射量[4]。
(3)天井采光
每一進(jìn)院落均設(shè)有天井,使得民居能夠雙側(cè)采光,50%~60%的房間室內(nèi)采光能夠滿足飲食起居的要求,進(jìn)深大的房間輔之以亮瓦,可改善室內(nèi)光環(huán)境。
(4)過亭、連廊、天井院墻遮陽
過亭、連廊可減少夏季輻射達(dá)25%以上,天井內(nèi)還能夠利用院墻及建筑自身形成自遮陽。模擬顯示漏窗和封火山墻的遮陽效果雖不十分明顯,但也能起到一定作用。
(5)廊道通風(fēng)
民居的布局形式不僅使各院落之間能夠在交通上相互串聯(lián),還能將不同院落的天井庭院串聯(lián)在一起。連廊、檐廊、過亭、開敞的堂屋連成一個整體,使得內(nèi)部形成各路通風(fēng)道,將建筑內(nèi)部的局地風(fēng)匯聚成一體。
(6)花窗隔扇門通風(fēng)
花窗通過鏤空部分將完整的窗扇均勻地分成了許多個細(xì)小的通風(fēng)口,通風(fēng)效果比平開窗更好。上部鏤空、下部密實的隔扇門可通過開啟和關(guān)閉來調(diào)節(jié)開間的采光、通風(fēng)和遮陽。
(7)天井明溝排水
各院落的天井均設(shè)置深600mm明溝,并通過暗溝相互連接,形成完整排水系統(tǒng)。僅通過天井排水凹槽串聯(lián)的方式,便可將生活污水和雨水一并順坡自然排出。
(8)厚墻、屋頂隔熱
民居建筑就地取材,墻體具有良好的隔熱性能,建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外封閉,以阻隔熱量進(jìn)入,門窗開向內(nèi)天井,廊道易于通風(fēng)散熱。屋頂?shù)目諝忾g層普遍在2m以上,周圍設(shè)通風(fēng)窗,能夠有效散熱。傳統(tǒng)覆瓦雙坡屋頂不僅能夠隔熱,還具有一定的遮陽、導(dǎo)風(fēng)功能。
周家大院具有良好的微氣候環(huán)境,但也暴露了一些傳統(tǒng)民居普遍存在的居住問題,如室內(nèi)潮濕、采光不足等:
(1)防潮
由于民居均依山而建,有部分院落所處地勢較低,通風(fēng)不暢、日照不足、室內(nèi)空氣陰涼,導(dǎo)致墻面、地面返潮、發(fā)霉現(xiàn)象嚴(yán)重[5]。
(2)采光問題
部分房間單側(cè)采光,室內(nèi)采光系數(shù)較低,有些房間雖為雙側(cè)采光,但室內(nèi)進(jìn)深過大,采光極度不均勻。
傳統(tǒng)建筑的綠色技術(shù)研究是一項巨大的工程,涉及面廣、工作量巨大,需要大量人力物力,實際研究過程也困難重重。本文對周家大院從整體到微觀進(jìn)行了基礎(chǔ)研究,可為后續(xù)的傳統(tǒng)民居研究提供參考。