文／李秋實(shí) 湖南大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院 博士研究生西南民族大學(xué)建筑學(xué)院 講 師

肖 燦 湖南大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院 教 授

引言

近幾年學(xué)術(shù)界對(duì)傳統(tǒng)民居氣候適應(yīng)性的研究逐漸增多，特別是關(guān)注地域性的傳統(tǒng)民居其被動(dòng)式節(jié)能的營(yíng)造技藝，有利于繼承傳統(tǒng)民居營(yíng)建的寶貴經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為當(dāng)?shù)匦陆窬痈纳破渚幼∈孢m環(huán)境提供了發(fā)展方向[1]。然而，研究地域氣候視角下的民居建筑空間布局對(duì)傳統(tǒng)民居更有價(jià)值[2]。文章選取四川崇州元通古鎮(zhèn)傳統(tǒng)民居建筑為研究對(duì)象，實(shí)地調(diào)研及測(cè)繪當(dāng)?shù)孛窬咏ㄖ募?、冬季室?nèi)溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速等物理參數(shù)。從空間布局研究當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居，試圖尋找空間布局與氣候環(huán)境的結(jié)合點(diǎn)。利用Ecotect 軟件模擬分析夏熱冬冷地區(qū)民居建筑對(duì)于不同季節(jié)條件下的氣候適應(yīng)性。發(fā)掘四川平原地區(qū)代表性氣候條件下的空間模式語言，將適應(yīng)于當(dāng)?shù)貧夂驐l件的民居中有益的方式加以繼承和延續(xù)，對(duì)于當(dāng)?shù)孛窬咏ㄔ旆绞街写嬖诘牟蛔阒幪岢龈潞透脑斓脑O(shè)想。

1 四川崇州元通古鎮(zhèn)

四川崇州，漢代稱為蜀川，唐代稱為蜀州，地理區(qū)位位于四川岷江中上游四川平原的西部[3]。當(dāng)?shù)刂饕獨(dú)夂蛱攸c(diǎn)屬四川盆地亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。其特點(diǎn)是夏季悶熱多雨，冬季陰冷潮濕，日照較少，常年靜風(fēng)。年平均氣溫為15.9℃，夏季7～8月最高氣溫平均為31℃～32℃，冬季1～2月最低氣溫平均為2℃～3℃。年平均日照時(shí)數(shù)1161.5h，年平均降水量1012.4mm。風(fēng)向頻率以靜風(fēng)最多，占全年的37%；其次是北風(fēng)占9%，年平均風(fēng)速1.3m/s。元通古鎮(zhèn)位于崇州市的西北方位，距崇州市區(qū)11 km，地處東經(jīng)103°7′，北緯30°44′。元通古城處于西江河、味江、泊江匯合處下游的西江河畔。鎮(zhèn)域東西長(zhǎng)6 km，南北寬5.5 km，土地肥沃，資源豐富。1600 年前，元通人在文井江邊筑起了場(chǎng)鎮(zhèn)，成為文井江上一個(gè)重要的物流的集散碼頭。據(jù)方志載，古運(yùn)通航，元通堪以重任[3]。古鎮(zhèn)依山傍水，鎮(zhèn)上的主要建筑都是沿江而建，上千戶人家臨河而居（圖1）。元通古城核心區(qū)保持著明清時(shí)的建筑風(fēng)格，清代中后期的建筑占90%以上，面積達(dá)10 萬m2[3]。古鎮(zhèn)傳統(tǒng)建筑形式以“院”圍繞展開[4]，平面布局開敞靈活多變，基本遵循前堂屋、后居室的布局，稱為前堂后室[5]，大致分為一字型、回字型、L 型、T 型。民居內(nèi)有前庭、內(nèi)院或天井，提供了良好的防潮、通風(fēng)及采光功能。檐廊或柱廊將傳統(tǒng)民居串聯(lián)起來，繼而形成整個(gè)古鎮(zhèn)的肌理和環(huán)境。傳統(tǒng)民居建筑結(jié)構(gòu)以穿斗式為主，圍護(hù)結(jié)構(gòu)以磚石、生土、竹子、木材結(jié)合，屋頂均為單檐青瓦斜屋頂。因地制宜、就地取材、因材設(shè)計(jì)的自然觀與環(huán)境觀，形成了當(dāng)?shù)孛窬拥倪x址和建造方式。

圖1 元通古鎮(zhèn)風(fēng)貌（圖片來源：作者自攝）

2 空間模式分類

本文選擇增福街118 號(hào)（1 號(hào)民居）、麒麟街164 號(hào)附2 棟（2 號(hào)民居）、半邊街3 號(hào)（3號(hào)民居）為觀測(cè)對(duì)象（圖2）。三個(gè)民居的區(qū)位和概況如下：1號(hào)民居位于古鎮(zhèn)入口處的臨街面，有百年歷史，為磚木混合結(jié)構(gòu)，外墻為磚墻，內(nèi)墻為木墻。僅在民國(guó)時(shí)期經(jīng)過一次整修，屋內(nèi)無空調(diào)及風(fēng)扇等主動(dòng)式設(shè)備。2 號(hào)民居位于古鎮(zhèn)內(nèi)側(cè)，需要通過巷道才能到達(dá)建筑，四周有其他民居環(huán)繞，門前有庭院，結(jié)構(gòu)為磚木混合結(jié)構(gòu)，外墻為磚墻，內(nèi)墻為木墻。3 號(hào)民居緊鄰河邊，結(jié)構(gòu)形式為木結(jié)構(gòu)，墻體為木墻和竹編墻，以天井為中心展開房間布局。

圖2 從左往右依次為1 號(hào)民居、2 號(hào)民居、3 號(hào)民居模型（圖片來源：作者自繪）

2.1 內(nèi)部空間、外部空間、過渡空間

元通古鎮(zhèn)傳統(tǒng)民居建筑圍繞庭院、天井布局，空間開敞靈活。古鎮(zhèn)傳統(tǒng)民居可提煉出三種空間模式，分別是內(nèi)部空間、外部空間、過渡空間。其中堂屋、臥室、廚房等屬于內(nèi)部空間；院落或天井屬于外部空間；有屋頂覆蓋的檐下長(zhǎng)廊屬于過渡空間。內(nèi)部空間通過過渡空間聯(lián)系外部空間，內(nèi)部空間并列，圍合形成外部空間。夏季，過渡空間有良好的遮陽、通風(fēng)效果，為居民創(chuàng)造了更加舒適的活動(dòng)空間，提供納涼、兒童嬉戲、鄰里喝茶、接待賓客之用。

2.2 主要空間、次要空間

元通古鎮(zhèn)傳統(tǒng)民居根據(jù)空間使用的頻率及活動(dòng)的內(nèi)容將空間分為主要空間和次要空間。其中主要空間分別是堂屋、臥室、臨街店鋪；次要空間是廚房、儲(chǔ)藏室等輔助空間。堂屋、臥室常常并排布置，廚房、儲(chǔ)藏室等輔助空間面積較小，一般毗鄰在主要空間一側(cè)。臨街店鋪布置在臨街一面，店鋪的面積往往比堂屋和臥室要大，形成了前店后宅的居住模式。

3 空間模式與氣候適應(yīng)性

筆者采集數(shù)據(jù)的時(shí)間是分別是2021 年9 月17 日～23 日、2022 年1 月10 日～16 日。測(cè)試對(duì)象是元通古鎮(zhèn)1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)民居的各類空間環(huán)境。測(cè)試內(nèi)容是室外環(huán)境溫度、相對(duì)濕度；室內(nèi)空氣溫度、相對(duì)濕度；室內(nèi)、外風(fēng)速。測(cè)試所用儀器為RC-4H 溫濕度記錄儀,精度±0.5，每10min 記錄一次；GM816A 風(fēng)速儀，精度±5%。測(cè)試選點(diǎn)在堂屋、臥室、臨街店鋪、庭院、敞廊等處，觀測(cè)位置包括了上述所有的空間屬性，并按照空間模式屬性進(jìn)行了數(shù)據(jù)的分類處理。同時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用襁M(jìn)行了人體熱感覺及舒適度、室內(nèi)環(huán)境的滿意度、風(fēng)速、潮濕狀況等問卷調(diào)查與采訪。樣本數(shù)量為25 戶，受訪人數(shù)為65人。主觀問卷調(diào)查內(nèi)容包括：受訪者基本信息及民居基本概況；受訪者家里是否采用改善室內(nèi)熱環(huán)境的措施（如：空調(diào)、電扇、暖爐等）；人體熱感覺及舒適度調(diào)查（如：室內(nèi)環(huán)境的滿意度、風(fēng)速、潮濕狀況的主觀評(píng)價(jià)）。

3.1 夏季自然通風(fēng)調(diào)節(jié)微氣候

筆者對(duì)3 號(hào)傳統(tǒng)民居建筑中的堂屋和臨街店鋪的室內(nèi)空氣溫度進(jìn)行了24 小時(shí)的觀測(cè)，3號(hào)民居未采用主動(dòng)散熱設(shè)施。將測(cè)得的數(shù)據(jù)與該時(shí)刻室外環(huán)境溫度進(jìn)行了對(duì)比（圖3）。該地正處于夏季，被測(cè)數(shù)據(jù)顯示白天室外環(huán)境溫度最高是31.9℃（紅色波峰位置）；晚上室外環(huán)境溫度最低為是19.8℃（紅色波谷位置），平均溫度是25.8℃。堂屋溫度的平均值（橙色）與室外環(huán)境溫度相比較降低了4℃，臨街店鋪溫度的平均值（藍(lán)色）與室外環(huán)境溫度相比較降低了6℃。臨街店鋪室內(nèi)溫度比堂屋室內(nèi)溫度平均值降低了2℃。受訪居民在訪談中也認(rèn)為臨街店鋪要比堂屋涼快。產(chǎn)生溫差的原因是3 號(hào)民居的堂屋、臥室、臨街店鋪和其他空間圍合成了一個(gè)小庭院，臨街店鋪門窗開敞，為自然通風(fēng)的效果提供了良好的空間環(huán)境。這種組合方式使得臨街店鋪在夏季炎熱潮濕的氣候條件下可以通過穿堂風(fēng)為室內(nèi)降溫。四川傳統(tǒng)民居建筑夏季適應(yīng)氣候策略以遮陽為主，自然通風(fēng)為輔[6]。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，在遮陽措施同等的情況下，自然通風(fēng)確實(shí)達(dá)到了通風(fēng)降溫的作用。元通古鎮(zhèn)傳統(tǒng)民居沿街外窗的窗臺(tái)高度為1.5m，窗高延伸至屋頂木梁以下，室內(nèi)窗戶均只有井字窗框，不糊窗紙，這樣做的目的是使穿堂風(fēng)暢通無阻。其次建筑的屋頂是傳熱導(dǎo)熱第二大的部位，當(dāng)?shù)孛窬油ǔ２捎么┒纺緲?gòu)體系，穿斗式構(gòu)架沿房屋的進(jìn)深方向按檁數(shù)設(shè)立一排柱，每個(gè)柱子上架一檁，檁上布椽，其上設(shè)望板或者望磚，望板上鋪設(shè)瓦片[7]。這樣在屋面瓦和望板之間就形成了約60mm 的空氣夾層。這種構(gòu)造做法有效地調(diào)節(jié)了民居自然通風(fēng)的環(huán)境，降低室內(nèi)溫度，改善熱舒適性。臨街店鋪是居民白天商品售賣的場(chǎng)所，其良好的自然通風(fēng)效果，不僅滿足當(dāng)?shù)鼐用裆唐肥圪u的要求，同時(shí)改善了舒適度。

圖3 夏季室內(nèi)、外溫度變化曲線（1 次/10min）單位：℃（圖片來源：作者自繪）

元通古鎮(zhèn)街巷空間格局主要由“十二街三巷一河兩橋”構(gòu)成。十二街為增福街、涌泉街、增福橫街、涌泉橫街、麒麟街、文化街、雙鳳街、東盛街、半邊街、新街、錦江街和紅瓦店街；三巷為橫街子巷、君子巷和皂角巷；一河為西河；兩橋?yàn)閰R江橋和泊江橋[8]。主要街道呈西北、東南走向，次要街道呈東北、西南走向。臨河主街麒麟街兩側(cè)的民居建筑每隔幾戶便會(huì)留出一條小巷，這些小巷寬度從0.9 ～2.2m 不等。這些巷子對(duì)古鎮(zhèn)街道產(chǎn)生了導(dǎo)風(fēng)的作用，使得整個(gè)古鎮(zhèn)能夠進(jìn)行空氣循環(huán)（圖4）。筆者在最熱時(shí)段觀測(cè)了有巷道風(fēng)經(jīng)過的室外環(huán)境溫度，將測(cè)得的數(shù)據(jù)與該時(shí)段其他街巷的室外環(huán)境溫度進(jìn)行了對(duì)比。夏季有巷道風(fēng)經(jīng)過的街巷（橙色）與沒有巷道風(fēng)經(jīng)過的街巷（紅色）相比較，其室外環(huán)境溫度低了5℃（圖5）。由此可見，河道風(fēng)降低了室外環(huán)境的溫度，同時(shí)對(duì)建筑自然通風(fēng)起到了更好的作用。

圖4 巷道導(dǎo)風(fēng)作用示意圖（圖片來源：作者自繪）

圖5 夏季最熱時(shí)段巷道溫度變參數(shù)曲線（1 次/5min）單位：℃（圖片來源：作者自繪）

3.2 夏季遮陽調(diào)節(jié)微氣候

筆者對(duì)2 號(hào)民居庭院、堂屋、檐廊下過渡空間的環(huán)境溫度進(jìn)行了24 小時(shí)的觀測(cè)（圖6），該地正處于夏季，被測(cè)數(shù)據(jù)顯示白天正午12 時(shí)分室外環(huán)境溫度最高是32℃（藍(lán)色波峰位置）；此時(shí)，檐廊下過渡空間室外環(huán)境溫度為23℃（橙色），堂屋室內(nèi)溫度為22℃（紅色）。檐廊下的過渡空間由于出挑的屋頂?shù)謸趿艘欢ǖ奶栞椛?，溫度比室外環(huán)境降低了9℃。由此可見，元通古鎮(zhèn)傳統(tǒng)民居建筑夏季適應(yīng)氣候策略中，遮陽降溫效果最為顯著。當(dāng)?shù)鼐用裼绕湎矏墼陂芾认录{涼、喝茶、下棋。

圖6 夏季最熱日全天檐廊周圍溫度參數(shù)曲線（1 次/10min）單位：℃（圖片來源：作者自繪）

3.3 冬季圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫測(cè)試

建筑的外墻是傳熱導(dǎo)熱最多的部位[9]，四川民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)所用的材料有土筑墻、片石墻、卵石墻、木板墻等，其厚度相較中國(guó)北方傳統(tǒng)民居總體偏薄，蓄熱能力偏弱[10]。元通古鎮(zhèn)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是磚墻、木墻、竹編墻等。木材作為中國(guó)傳統(tǒng)古建筑重要的建筑材料之一，也在元通古鎮(zhèn)有了充分的體現(xiàn)，木材屬于“中性”材料，即為冬季不太冷，夏季不太熱[11]。相比于石材、磚材，木結(jié)構(gòu)對(duì)于四川平原當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有著其適應(yīng)性。當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居普遍沒有采暖設(shè)施，當(dāng)室外溫度極低時(shí)，民居內(nèi)部才會(huì)采取采暖措施。為研究當(dāng)?shù)孛窬泳S護(hù)結(jié)構(gòu)在冬季的保溫性能，因此調(diào)研在冬季展開。當(dāng)?shù)孛窬游床捎貌膳O(shè)施，期間室外環(huán)境的最高溫度為10.2℃，最低溫度為2.8℃。臨街店鋪是半開敞空間，溫度略微低于環(huán)境溫度的平均值屬于正常范圍。堂屋和臥室是封閉的室內(nèi)空間，平均氣溫與環(huán)境溫度的平均值基本相同。因此需要對(duì)主要生活空間采取必要的措施，改善其熱環(huán)境，保證冬季居民生活的舒適性。

3.4 冬季、夏季防潮測(cè)試

在冬季、夏季對(duì)三棟被測(cè)民居的堂屋進(jìn)行了為期一周的相對(duì)濕度對(duì)比測(cè)量，并與元通古鎮(zhèn)室外環(huán)境相對(duì)濕度進(jìn)行對(duì)比分析（圖7）。被測(cè)數(shù)據(jù)顯示冬季白天波峰位置室外相對(duì)濕度最大（藍(lán)色），其次是2 號(hào)民居的堂屋（紅色），再次是1 號(hào)民居的堂屋（灰色），3 號(hào)民居的堂屋濕度最?。S色）；夜晚波谷位置室外相對(duì)濕度最低，依次是3 號(hào)民居、1 號(hào)民居、2 號(hào)民居。夏季相對(duì)濕度方面，內(nèi)部空間、外部空間、過渡空間與環(huán)境的相對(duì)濕度相差不大。

圖7 冬季最冷一周濕度參數(shù)曲線（1 次/10min）單位：%RH（圖片來源：作者自繪）

觀測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)3 號(hào)民居相對(duì)濕度比其他民居要低，原因是3 號(hào)民居使用了一種特殊的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，建筑墻體下部為木板墻，上部為竹編墻。竹編墻是一種經(jīng)濟(jì)的建筑墻體材料，被稱為“會(huì)呼吸的墻”，它既強(qiáng)化墻壁的支撐作用，又兼具通風(fēng)排氣的效果（圖8）。另外當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居在建筑底部使用均勻間隔的磚石以架高室內(nèi)樓板（圖9），濕氣能夠通過木地板本身的縫隙順利排出。尤其是臨河的民居一般外墻體會(huì)抬高勒腳或修建半樁臺(tái)。當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居建筑為了避免雨水對(duì)墻面的侵蝕，屋頂做了很大的出挑檐。挑檐可以有效地阻止雨水對(duì)建筑上部的竹編墻或是泥墻的沖刷。同時(shí)在建筑基腳部分的墻體均采用青磚或是石材等防水的建材，避免了建筑外墻底部受雨水和潮氣的侵蝕。這些做法對(duì)于建筑防潮有著積極的影響，通過引導(dǎo)室外空氣流通來達(dá)到室內(nèi)空氣循環(huán)凈化、降溫除濕的效果，對(duì)于改善該地區(qū)夏季室內(nèi)潮濕的情況效果比較明顯。

圖8 元通古鎮(zhèn)民居竹編墻（圖片來源：作者自攝）

圖9 元通古鎮(zhèn)民居防潮處理（圖片來源：作者自攝）

結(jié)語

借助Ecotect 軟件分析數(shù)據(jù)，有利于科學(xué)地分析出民居建筑空間模式與氣候環(huán)境適應(yīng)性有著不可分割的關(guān)系。經(jīng)過本文的分析，在四川平原地區(qū)代表性氣候條件下，崇州元通古鎮(zhèn)能夠因地制宜地選擇合理的建筑空間布局、建筑材料、建筑構(gòu)造等適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)。良好的街巷空間格局對(duì)古鎮(zhèn)產(chǎn)生導(dǎo)風(fēng)的作用，使得整個(gè)古鎮(zhèn)能夠進(jìn)行空氣循環(huán)，河道風(fēng)降低了室外環(huán)境的溫度，對(duì)建筑自然通風(fēng)起到了更好的作用。同時(shí)，良好的建筑空間模式雖然是建立在資源和技術(shù)都非常局限的基礎(chǔ)上的適宜性的生活經(jīng)驗(yàn)，但巧妙地滿足了傳統(tǒng)社會(huì)人們的生存需要，并對(duì)今后的設(shè)計(jì)依據(jù)和相應(yīng)的技術(shù)措施提供了良好的參考和指導(dǎo)。