传统民居“生态适宜技术”及在现代低碳建筑设计中的应用研究

1、传统民居“生态适宜技术”及在现代低碳建筑设计中的应用研究【摘要】随着现代化建设的快速发展，建筑能耗和节能减排成为人们日益关注的问题。本文针对建筑能耗和低碳节能问题，通过对中国传统民居生态适宜技术实例调查与分析，分别从“自然通风”、“天然采光”、“材料选择”等方面来综合论述“生态适宜技术”是如何达到低碳节能，以及该技术在现代低碳建筑设计中的应用。【关键词】：传统民居；生态适宜技术；低碳建筑；应用一、概念及现状建筑能耗和节能减排问题日益受人关注，成为主要的研究对象。本文从传统民居建筑技术中挖掘出“生态适宜技术”，它是从经济技术选择的合理性出发，充分考虑适宜性、高效性和生态性的一种低碳、环保、节能的

2、技术1。该技术随着时代的变化而不断进步，在不同地域环境通过建筑自然通风组织、天然采光和建筑材料的选择等优化组合，达到低碳节能、生态的效果，创造适宜人生存的环境。我国建筑设计现状存在许多问题：（1）空调、采暖设备取代传统的自然通风降温、节能采暖技术，消耗大量电能。（2）由于用地限制和设计缺陷，建筑本身产生了许多暗房间，使得人工采光代替自然采光，造成不必要的资源浪费。（3）现代建筑材料几乎完全取代了乡土材料，忽视了乡土材料的生态环保优势，导致建筑主要原材料的过度开发与利用，造成资源短缺和浪费。近年来，建筑节能、低碳城市、生态环境越来越引起人们的重视，研究传统民居“生态适宜技术”在现代低碳建筑设计中

3、的应用与创新具有十分重要的意义。二、传统民居“生态适宜技术”的应用.自然通风的组织传统民居中，确保建筑中的良好自然通风非常重要，尤其是在南方夏季炎热的气候条件，通过对建筑布局和环境设计，可以享受到舒适的自然风，经济适用、生态环保。通常有小天井拔风效应、院落组织穿堂风、冷巷热压通风等。图1重庆酉阳龙潭古镇万科第五园图片来源：网络资源小天井在传统民居建筑中很普遍，主要在气候炎热的南方地区，由于地区夏季气候特征是高温、高湿、静风，通过小天井具有的拔风效应来解决大进深房间的通风问题。新鲜空气通过门窗进入室内，促进室内热空气从小天井中排出，最终达到良好的通风效果，如重庆酉阳龙潭古镇和万科第五园（如图1）

4、。也有通过院落和室内空间的高低错落来组织室内穿堂风，院落内院墙与建筑互相遮挡，可以避免太阳过多直射，形成阴影，院落内空气温度较低。院内空气冷热不均匀，形成纵向对流，达到拔风效果，促进室内空气的流动与调节形成穿堂风保持室内外良好的通过效果，这种院落一直沿袭至今。而在建筑的外部环境设置也十分讲究，走在一条狭窄的巷道中，会让人感受阵阵凉风袭来，它是利用高墙与窄巷的组合，青石铺就的小道，使得巷内空间受太阳光照减少，太阳辐射减小，形成内外温差。并通过较小截面，增大风速，降低风压，与冷巷接通的各房间较热的空气就会被带出冷巷，较冷空气就会进入补充，达到循环通风效果，如重庆酉阳龙潭古镇和万科第五园（如图2）。

5、图2重庆酉阳龙潭古镇万科第五园资料来源：网络资源.天然采光的设计古人在建筑选址的时候十分重视建筑的朝向、及周围的环境，选择好的朝向和营造好的环境来取得好的采光效果。同时在建筑设计的时候也通过不同功能对空间尺度的不同需求来组织高低错落的室内空间环境，通过院落、天井设计来满足建筑内部的采光需求。传统民居建筑选址与朝向，可以用“背阴面水朝阳”来概括，“背阴”就是背靠高山，“面水”就是正面朝向河流或湖泊，“朝阳”就是指面向南方开门设窗，以获取良好的采光和日照，至今任沿用了坐北朝南的理论，并作为规范严格要求。北京四合院式（如图3）建筑是我国传统民居中院落的典型代表，在北方纬度高，日照要求高，冬天室内阴冷

6、，院子可以很好的解决大进深房间的采光效果，也可以到院子里晒太阳。这种院落不仅节约采光通风好，也解决沙尘和室外排水的问题2人们甚至用几个院落的组合来实现室内的通风，如万科第五园（如图4）。图3北京四合院图4万科第五园图片来源：网络资源.乡土材料的选择地方建筑材料的巧妙运用及其独特的建造工艺，使建筑材料质感、色彩与环境完美融合。利用当地的乡土材料既减少建筑建设过程中的劳动量，节约了运输成本，形成具有地域特色的建筑风格和文化。如吊脚楼均就地取材，充分利用当地丰富土、木、石、竹等自然资源，以木材作建筑的主体框架结构，木构上的油料即是利用天然漆或用柴火熬制的桐油涂覆于表面，既朴实无华，又起到防潮、防腐、

7、防蛀等保护作用3。传统夯土墙和石砌墙技术也是就地取材，其施工过程乃至建筑物拆除对自然环境的负面影响很小。如藏族传统民居（如图5）,外墙面装饰用当地白土制成的泥浆涂刷，不采用工业化生产的建筑涂料和面砖，既保护了藏族传统技术，又减少了使用红砖对耕地和森林的破坏。此工艺为当地藏族建筑的传统技术，不对环境造成任何污染，且造价低廉，易于维护，还保留了当地藏族传统建筑墙面特有的颜色和肌理。宁波博物馆（如图6）对现代建筑乡土材料的运用是一个典范，在材料上采用的“新乡土主义”风格，在设计中使用大量地方材料，表现出因地制宜的特色。墙体采用宁波地区特有的瓦月墙形式，采用青砖、龙骨砖、瓦、打碎的缸片等宁波旧城改造时

8、遗留下来的旧物，这正好使得博物馆建筑在整体风格上与当地的风土环境相协调，具有浓郁的乡土风味，也使宁波博物馆有别于其他博物馆。宁波博物馆运用废旧材料，其中不少材料的历史十分悠久，甚至有部分是汉晋时代的古科，这样更能拉近与历史的距离。除了瓦月墙之外，墙体还有毛竹模板嵌入混凝土所形成竹子的纹理，体现了江南的自然情调。相比于其他材料，砖瓦、毛竹更加环保、自然、节约，更能体现宁波的乡土气息。图5藏族传统民居图6宁波博物馆图片来源：网络资源三、传统民居“生态适宜技术”在现代低碳建筑设计中的改造与创新.从传统夹壁墙到现代通风墙的设计在南方传统民居中，多采用穿斗木结构体系，竹编夹壁墙，中间是竹子，外敷泥巴，双

9、面或单面抹灰，这种墙在炎热的气候环境里通风透气效果好，利用这种夹壁墙不均匀的缝隙组织自然通风,可以防止强烈的太阳辐射，满足室内的采光要求，保持室内气温舒适宜人。现代建筑设计中采用新型材料，利用框架结构，可以自由的组织设计围护墙体的形式，做成格栅墙、墙体孔洞和开敞与半开敞的外廊，来有效的组织室内外通风交换，达到降低室内温度，保持室内凉爽的生活环境。.从传统天井和亮瓦到现代中庭的转变传统民居的天井既能促进室内的通风效果，又能增加室内的采光。在一些传统民居中，为了解决房间进深过大，房檐出檐深远而造成采光不足的问题，在建筑顶层恰当的位置，用一种透明材料做成普通瓦大小的亮瓦（如图7）或者是用一种较厚的塑

10、料纸，增加室内的天然采光，满足室内采光要求。这种传统的设计方法已经演变成现代的中庭，顶上盖有透明的玻璃天窗（如图8）,不仅保留了其通风的效果，而且改善天然采光效果并可以有效的阻挡雨雪。通过玻璃天窗开启角度的随意调整，可以有效的控制通风和采光量，只要天气晴好，白天不用人工照明就可以满足采光要求，有效地节省了能耗。图7普通亮瓦图8玻璃天窗图片来源：网络资源.从夯土墙到草砖墙的转变以前的传统民居中，有很多由夯土墙建造而成的，往往由于遮风挡雨的措施做的不好，导致墙体受潮受损。经过研究发现，草砖能很好的代替夯土墙，充分利用了废弃的可再生资源稻草和麦秸。所不同的是，它是利用现代钢筋水泥做承重框架，草砖只做

11、围护结构。利用这种技术，节能BI耗，取得了较好的经济效益。而且这种草醇导热系数非常低,可达到0.1130.117W/（mK）,能很大程度地降低建筑采暖能耗节约取暖成本4。.从传统的阳光四合院到太阳房的发展北京四合院是合院的典型代表，它营造了一种围合私密的空间氛围，同时也对北方气候环境进行了周全的考虑，可以抵御风沙和冬季凛冽的北方侵袭。对于四合院大的进深和开间，通过院落的设置很好的组织院内所有房间的自然通风。然而由于这种合院的设计在土地资源紧缺和多层、高层居多的现代城市中不切实际，迫切需要创新。1939年，在美国麻省理工学院成功诞生了“一号太阳房”，利用太阳能集热器与坡屋顶的结合，使室内采暖自给

12、自足5。这种太阳房又分直接受益、蓄热墙、蓄热屋顶和阳光间等（如图9）,通过建筑朝向和周围环境的合理布置，使冬季能充分吸收太阳能，给室内采暖，而在夏季的时候又能遮蔽太阳能辐射，疏散室内热量，达到室内降温的目的。.从吊脚楼到管道送风的创新土家吊脚楼常建在溪涧、半山腰，利用建筑吊脚和山谷风、水陆风白天夜晚形成不同的热压通风，图9阳光间图片来源：网络资源有效的组织室内的穿堂风，保持夏季室内的凉爽。从中得到启发，上海生态示范楼利用管道引入自然风。所谓管道送风，就是在地下约20处间隔埋设通风管道，一头伸出到室内，另一头放在建筑外的旷地。室内热空气从下往上运动，从屋顶通风孔逸出，对地下管道形成拔风效果。室外

13、的热风经过管道时，经管道外湿冷的泥土和恒温地下水的不断降温过滤之后，成为新鲜冷空气输送到室内,促进室内的空气循环和夏季降温。四、总结传统民居是古老中国人民的智慧与劳动的结晶，也最能体现生态适宜技术。然而随着时代的进步与发展，以前的适宜技术也需要不断的改造和创新才能适应现代社会生活，这方面的研究将是一个持续的过程。新时代的建筑设计：一方面，要充分挖掘传统的生态适宜技术的优势，通过对传统技术的改造与创新，结合建筑自然通风、采光的设计实现自然环境的自我循环调节，减少人工机械送风、供电采光和采暖设备的运用。另一方面，乡土材料与现代西方高技、新型节能材料的合理利用，尽量减少建设过程中的灰色成本、污染浪费，坚持生态低碳、节能环保和可持续发展的原则，创造生态宜居的生活环境。【参考文献】1钱建峰.适宜生态技术的探讨与运用研究一一以淮安新区实验学校办公综合楼设计为例D.东南大学.2郑鑫邸凡.关中传统民居空间形态解析J.西安科技大学.3张丹毕迎春张怡.吊脚楼特征及其生态技术初探J.东北林业大学.4梁锐张群刘加平.西北乡村