山地生态民居设计

山地生态民居设计

 

0引言   陕西地处我国西部,南北纵深较大,因地理气候和人文经济的不同分为三大部分:陕北、陕南和关中[1]。陕南从西往东依次是汉中、安康、商洛三地。陕南山地民居是我国传统民居中的典型代表之一,它结合了对山地气候的适应性与北方民居防寒防热的优点。研究基地李家院村,地处汉中市以西的宁强县(图1),位于我国北方寒冷地区与南方炎热地区之间,属于“过渡地区”,海拔1100m,整个村落处在山谷之中。属北亚热带湿润性山地气候,冬夏时间较长———冬季湿冷,夏季湿热,年平均气温12.9℃左右,年降水量1178mm。当地的粮食作物以水稻、小麦、玉米为主,经济作物以棉花为主,花生、甘蔗次之,特产有木耳、柿饼、天麻、魔芋等。   1新农村建设和民居生态化   随着生活水平的不断提高,传统的居住空间已不能满足人们生活使用的需要。因此,以砖混房屋、铝合金门窗、瓷砖饰面为代表的新建筑,逐渐成为乡村民居的主流(图2)。这类建筑不仅丢失了地域建筑文化和风貌,而且也抛弃了原有民居所隐含的适应地域气候、就地取材等生态建筑经验,从而导致了建筑成本、能耗和污染排放的增加。我国西部发展较为落后,在山地乡村尤是如此。由于自然资源相对紧缺,所以,低投入、低消耗、低污染的节约型建筑模式是未来建设发展的主要方向。因此,在继承和改造传统技术经验的同时,结合现代的设计理念,发展适宜当地的生态民居,越发显得紧迫和重要。   2陕南山地民居现状及其影响机理   2.1陕南山地民居现状   2008年10月至2010年2月,笔者对宁强李家院村的传统民居及新建民居进行了阶段性的实地调研,包括其单体形式、基本尺寸、维护材料及其做法、室内热环境测试等内容。通过这些实地调研和问卷调查,看到了当地民居发展的方向以及在发展过程中存在的一些问题,为山地民居的可持续发展提出一些建议。   2.1.1传统民居的窘境   一般来说,传统民居是适应当地气候及自然条件的有机产物。它不仅保留了地域文化,而且经测试发现,也具有较好的室内热工环境(室内温湿度波动小),但其存在室内光环境、通风较差,结构体系缺少拉结,建筑空间使用缺陷,不满足现有功能使用等诸多问题,因此,传统民居的形式与做法在逐渐被人们抛弃(图3)。   2.1.2自建民居质量普遍低下   随着生活水平的提高,村民难以忍受那些破旧的、基础设施不全的居住环境,渴望能拥有城里人那样的居住条件。因此,村民自己拆旧建新,盲目效仿,简单的使用钢筋、水泥和砖瓦进行建造。其做法是:将房屋下部的主体部分做成混凝土框架,用于承重,上部做成木质的框架体系,用于支撑屋顶(图4)。但是这种将木框架直接立在混凝土梁上的做法并不利于整体的抗震性能,因此,不仅建筑质量较差,而且破坏了地域建筑的文化和风貌,室内热工环境也较差。同时,由于缺乏统一的规划,村落中新、旧建筑相互交杂,传统的文化氛围不复存在(图5)。   2.1.3生态节能意识薄弱   通过实地调查及测试发现,在乡村,由于缺乏生态、可持续设计理论的指导,民居大多都没有采取节能方面的设计措施。墙体、屋顶和地面都不能满足保温、隔热要求,造成资源浪费和能耗加大等现象。   2.1.4形式单一   当地自建的民居虽然可以满足村民的使用要求,但对民居自身生态措施考虑较少,同时,由于过于强调村落的整体性,宅院组织缺少合理布局且形式单一,不能体现其地域文化特色。   2.1.5配套设施缺乏   为了提高民居的舒适度,除了对结构、材料、形式进行改进外,还应关注例如卫浴设施、下水系统等配套设施,只有改进卫生设施才能从本质上改善山地村民的生活水平。   2.2影响机理   山地民居的形式及其演变趋势除了受当地气候、文化、地域特征的影响外,村民的价值观、审美观及其生产、生活方式也是影响当地民居变化的重要因素。   2.2.1价值观   价值观的形成过程具有相对稳定性,一旦确立就会形成一定的价值取向,不轻易改变[2]。在乡村,村民的价值观正处在古今、中西的时空交汇点上,表现出“多元并存,新旧交替”的特点,因此,这也是民居发生变化的一个重要因素。   2.2.2审美观   审美观是人们评价建筑美的观念,是人们的联想、感觉和知觉等的高度集合,是随着人们所处的民族、历史、文化、职业以及思想等不同而变化发展的[3]。同一个人,随着年龄、知识、爱好、阅历的变化,对于建筑的审美观也随之而变。因此,不论是在城市还是山地乡村审美观具有主观性。   2.2.3生产、生活方式   所有的生产、生活方式都是人们在建筑的外部、内部空间产生的结果。李家院村特殊的地理条件,使得当地村民在长期的农耕生活中,形成了独特的生产、生活方式,从而影响到建筑的空间形式。   3生态民居设计实践   3.1项目背景   5•12汶川地震给宁强县带来了巨大的损失,李家院村是受损较严重的村庄之一。地震造成李家院全村26户38间房屋倒塌,64户348间房屋严重受损,18户155间房屋一般受损,全村需要重建房屋为67户[4]。当地的重建工作在陕西妇女研究会的支持下进行,本课题组深入当地进行实地调研,通过调查问卷及现场测试,对本土建造经验进行了梳理及总结,最终,设计出适合当地条件的新民居方案。#p#分页标题#e#   3.2设计理念   在宁强李家院村的新民居设计中,所有的概念形成都围绕“实现生态住宅”这一目标进行。将“以人为本、生态与可持续发展、传统与文化复兴”作为设计理念的核心。   3.2.1以人为本   “以人为本”的理念在中国传统民居中就有很好的体现———村民可以根据自己的需求进行建造,因此,新民居的设计也延续这一理念。由于土木结构具有独立性,因此,村民可以根据各家的人口数量及生活方式随时进行房屋的增建或改造,使村民的创造力在新民居建设中得到充分的展现。   3.2.2生态与可持续发展   “生态与可持续发展”是始终融入到新民居设计当中的重要理念,其目的是为了与地形地貌相结合、与山形山势相融,以处理好与当地气候、资源、生物等因素之间的关系。同时,为了使新民居充分体现出多样性,村民可根据自己的喜好对自家的建筑风格、材质、色彩进行适当调整。   3.2.3传统与文化复兴   “传统与文化复兴”,是这次新民居方案设计中的一个创造性理念。“传统与文化复兴”理念在新民居设计中的体现并不是简单的建筑形态的恢复,而是乡村脉络的传承和延续。新民居方案将充分借鉴传统民居中的特殊符号,在继承传统建筑材料的同时用现代材料、现代手法反映传统民居的建筑理念。   3.3建筑设计结合当前提倡的“生态、节能环保型住宅”建设及发展庭院经济的实际,本方案吸取陕南地区民居特点,组成前宅后院、独门独户的居住单元,结合现代村民生活方式的发展趋势,在传统民居形式的基础上进行了适当的调整,使整体布局更加合理。   3.3.1民居布局   通过对宁强地区部分民居的考察,结合当地民居习惯的紧凑布局及建造特点,此方案采用了以生活用房(包括卧室、堂屋、储藏室)为主体的集中式布局,辅助用房(包括厨房、卫生间、柴房、牲畜圈等)可根据使用需要进行分期附建(图6(a),(b)),以满足未来发展多元化可持续经济的要求。另外,考虑到村民未来的使用需求,主要用房均按两层进行设计,如果只建造一层,可增加高一层的层高,其他做法不变。这种平面布局,继承了当地的习惯做法———以小院落形式分隔人畜空间,既做到洁污分离,又做到生活、生产空间的分隔和联系,有利于宅基地集中线性布局,亦满足节地的要求。   3.3.2建筑结构   通过调研发现,地震灾害对于当地的木骨架夯土结构的民居破坏很小,除了墙面局部开裂外,很少出现整体坍塌的现象(图7)。同时,夯土冬暖夏凉的热工围护性能较好,另外,考虑到木柱与土墙结合的穿斗结构的安全性与抗震性,再加上当地丰富的木材资源,因此,本方案设计依然采用以河石作为地基的土木结构(图8)。   3.3.3建筑形态   为了减小房屋的体形系数,新建民居采用了当地习惯的紧凑布局。主要用房与辅助用房高低错落,搭接有序,屋顶采用木、瓦屋面。同时,为了夏季遮阳,丰富外立面,将屋顶的挑檐出挑水平长度设置在2m以上,因此,在住宅前后入口处就形成了宽敞的檐廊,平时作为休闲、纳凉,从事副业生产,挂晒农产品的场所,在阴雨天也可以为人们的生活提供方便。整个建筑立面灰白清雅,木构明晰俊秀,玻窗明净映彩,透露出古典淡雅的乡土民居气息,构筑出李家院独特的空间神韵(图9)。   3.4生态化策略   新民居方案除了应满足当地村民生产、生活需要外,还应考虑到适宜性技术的运用。例如,太阳能的利用,沼气利用以及与环境的结合。   3.4.1太阳能利用   新民居在设计中加强了各房间及坡屋顶夹层的通风组织,同时根据经济条件、个人需要,结合南向立面,在主卧外局部或整个通廊设置设计阳光间,以改善该地区冬季室内的小气候(图10)。在阳光间内表面安装蓄热窗帘,夜间防止热量流失。   3.4.2沼气利用   沼气是一种高效、环保的燃料,替代传统能源的前景广阔。新民宅中沼气池的建设以解决农村生活用能为目的。在平面设计中,将卫生间与畜廊集中设置,利于人、畜排泄物的收集,同时改变了人畜粪便随意排放的状况,减少传染疾病的发生。将收集的沼气通过小型装置快速而便捷地运送至厨房,节约了木材作为炊事能源的消耗,大大地促进了农村经济和社会的可持续发展。   3.4.3与自然环境的结合   由于所处山地,因此,新建民居强调与自然环境的结合,尤为重视四周山水的形态。以风水理论为依托,采用拟人的手法,通过传统艺术中“意象”的概念和规则,以创造出优美的居住环境和高层次的艺术境界[5]。   3.5节能技术及舒适度改造   2009年12月14日10:00~2009年12月15日10:00,对当地一间旧生土建筑和新建砖混建筑分别进行了测试,获得其室内外温、湿度如图11所示。1)生土建筑室内最高温度为5.8℃,最低温度为3.2℃,温度波幅为2.6℃,平均温度值为4.8℃;砖混建筑室内最高温度为5.5℃,最低温度为3.6℃,温度波幅为1.9℃,平均温度值为4.9℃,略高于生土建筑的室内平均温度。2)生土建筑卧室内,相对湿度最大值为73.1%,最小值为63.8%,平均值为68.8%;砖混建筑卧室内部相对湿度最大值为77.2%,最小值为68.9%,平均值为73.9%,略高于生土建筑的室内相对湿度。由此可见,生土建筑与砖混建筑的室内温湿度基本接近,但生土建筑的数据是在年代已久,且地震后墙体出现裂缝的情况下测得的,由此可认为生土建筑室内温湿度优于新建砖房。因此,在传统民居的做法上,我们对其地面、墙体、屋顶、进深采取了以下技术措施,以提高室内的舒适度[6]。#p#分页标题#e#   3.5.1墙体   当地传统民居大多是版筑夯土墙,其做法是以木板作模,内填粘土或灰石,层层用杵夯实修筑而成(图12)。夯土墙与砖墙相比有着诸如建设成本低、保温性能好、提高室内空气品质、大气污染小等优势。另外,考虑到抗震性能及隔音效果,结合当地的自然资源,新民居的外墙采用夯土墙或木骨泥墙围护体系;根据冬季保温的需要,可在室内的隔墙中放置聚苯板。土墙、砖墙混用是近几年民居建设中存在的普遍现象,但由于材料性能不同,墙体连接处较为薄弱。因此,可在生土墙体外墙墙角内外两侧采用镀锌铁丝水泥挂网进行加固,内外两层网之间用预埋拉结丝进行连接加固,高度从墙角至檐口(图13)。   3.5.2屋顶   考虑到系统成本、建造周期以及当地的传统做法,新民居依然采用出檐较深的坡屋顶。设置通风隔热屋顶,利用热压和风压作用使间层内的空气流动,从而带走大部分进入间层的辐射热,减少传入室内的热量。保温材料选择了体积密度和导热系数较小,含水率和吸水率低,不燃、难燃或阻燃型的矿棉板、玻璃棉板以及保温砂浆等,加上木屋架的天然属性,住宅的整体保温隔热性能可以得到很大提升。   3.5.3地面   在新民居方案中抬高首层室内地面,以保持室内干燥。同时,由于当地属湿热湿冷气候,为了改善舒适度,增强地面的保温性能,可在地层增加聚苯板保温层。   3.5.4进深   在湿热湿冷地区,除了保温隔热外,还应考虑室内的采光与通风。因此,新民居在传统民居的基础上,降低房间的开间和进深(3.3m×3.6m),增加开窗,不仅取得了比传统民居更好的采光环境,也有利于室内穿堂风的形成。   4结语   在陕南山地乡村进行的生态民居设计实践,通过适宜性生态技术协调了建筑与环境、经济之间的矛盾。在当地传统民居的基础上,充分利用当地的自然资源,结合绿色、可持续发展的设计理念,创造出了适合当地的生态民居,为陕南山地乡村在今后进行民居建设时提供一些指导。