浅谈晋西北窑居建筑的绿色生态观

郭燕平

浅谈晋西北窑居建筑的绿色生态观

郭燕平

以晋西北窑居建筑的生态环境为题，试图探讨具有地域文化特征的绿色建筑理念。

晋西北地区；窑居建筑；绿色生态；健康住宅

人类社会在远古的蒙昧时期寄居在大自然的怀抱中，从依靠自然恩赐的天然“穴”或“巢”作为栖身之所，到依托自然条件修改建造“居所”，人类均处于抵御自然灾害能力低下，而敬畏地忍受着生存命运摆布的状况。从人类文明的发祥地陕西半坡文化遗址到晋西北地区，均属黄土高原地貌，它们有着共同的纽带即：黄土高原的“黄土地”和“黄河”。这里的人们也无不利用着自我智慧和当地的自然条件，因时、因材、因地制宜地改造和创造着自己的生活和生存条件。

1 晋西北窑居建筑的沿革及建筑形态

1.1 窑居建筑的沿革与发展

晋西北地处秦、晋、蒙相交地带。在这黄土层丰厚、土质均匀、壁立不倒、坚固牢靠的黄土高原，世世代代的人们尊重自然、利用自然，并创造性地将窑居建筑传承使其得以发展。我们知道，黄土层一般深达百m，极难渗水，且直立性很强，可随意挖凿而不会倒塌，这为窑居建筑提供了极好的前提条件；但黄土高原又因气候干燥少雨，冬季寒冷，木材较少等自然状况，又为这里生存的人们提出了一系列的问题。原始人类居住的“地穴”皆是自然形成，没有阳光，阴暗潮湿，不利于生产发展，人类就在这样的环境中寻找着适合自己生存的居所。据记载上至周祖时期，土窑洞就遍布山野谷地，《诗经》称为“陶复陶穴”，也是黄土高原的人们根据不同的地理条件而挖掘的两种形式的“洞穴”，这也是人类最早的窑洞。古代窑与陶相同，“陶复”指的是明庄窑，“陶穴”是说下沉式地坑窑院。晋西北大部分窑居建筑都是依靠着厚厚的黄土崖壁，横向挖掘进去，成袋状形的“洞穴”。唐宋时期，窑洞种类增多，每个窑洞有了明确建筑分工，有暗庄窑、明庄窑（沿崖式窑洞） 和四合窑院（地坑窑院为主），但主要还是以原生态的原始土窑洞为主。随着生产的发展，到明清时期形成了我们现在常见的砖石拱窑，它形成的标志是拱窑的出现。从窑居建筑发展的历史过程中，我们很容易看到建筑技术的每一次进步，都是人类在与大自然进行顽强的抗争，处处留有为改善人类生存居住条件努力的痕迹。从原始天然洞穴的形成到人为陶复陶穴的产生，再到现代土、石、砖窑的出现，这些都是人类在向自然争取更好的生存权的体现。窑洞的出现使生活在黄土高原上的人们不再苦于野兽的袭击，生存有了保障，人们就开始定居，由此农业才得以发展，窑洞便成了黄土高原以及晋西北人民的农耕家园。在某种意义上说，人类诞生与进化的漫长历程，都是与他们所创造的原生的绿色生土建筑相伴随的。

1.2 窑居建筑的基本形态

1.2.1 传统窑居建筑的分类

中国窑居建筑分布在黄土高原的广大地区，其大体可分为地坑式、沿崖式、土坯拱式等建筑形式，它们经常是因地制宜地结合使用。就拿壁崖式窑洞村落景观而言，大多建在避风向阳的山崖上，随山势起伏而层层叠叠，不仅层次分明，而且错落有致，体现出窑居的韵律感和节奏感（见第18页图1）；而下沉式窑院是将坡道与窑院联系，它体现的是庭院的向心性，庭院将分散的各个居住空间联系起来，形成整体，再根据院落高差的变化将自然环境与人工环境分离而形成院落的私密空间和公共空间（见第18页图2）。窑洞类别主要有靠山土窑、石料接口土窑和平地石砌窑。晋西北窑洞则以靠山岩崖窑最为典型，它们是在天然土壁内开凿横洞，往往数洞相连，或上下数层（有的在洞内加砌砖券或石券，以防止泥土崩溃）；或在洞外砌砖墙，以保护崖面。规模较大的在崖外建有房屋，组成院落，成为靠崖窑院（见图3）。

1.2.2 传统窑居建筑的构建形式

晋西北窑洞修建无论是过去的土窑还是现代的石窑，其形状都是拱式的，这样“n”形的拱顶既符合力学原理又美观大方，顶部压力一分为二，分至两侧厚实的墙桩上，使其重心稳定、分力平衡，稳固性极强。过去人们居住在土窑中，为了避免崩塌，住着放心，也往往在窑洞内撑上“木担子”撑架窑顶。当然现代的“石、砖窑”就没有担心的必要了。

拱形窑洞的传统格式延续已久，拱圈以“三心圆拱”最多见。三心圆拱用同半径不同圆心的两个1/4圆弧相交，再内切小圆而成。圆心距俗称“交口”，“交口”长，拱圈提高（土窑洞）；“交口”短，拱圈降低，拱顶平缓（砖石窑）。

晋西北的单孔窑洞的一般建筑参数是：宽3.5 m～3.8 m，进深 7 m～7.5 m，高3.5 m～4 m，平桩高1.8 m～2 m，拱部矢高1.5 m～1.8 m， 交口0.3 m～0.4 m。以这种传统数据建造的窑洞大方适中。现代窑居建筑降低拱圈矢高追求拱顶平缓，但保持一定拱度，以保证承受顶盖被覆层的压力。

2 晋西北窑居建筑所蕴涵的生态经验与人文情怀

2.1 传统窑洞民居中的绿色生态观

2.1.1 传统景观的可继承性

晋西北窑居建筑充分利用当地自然条件和周边环境，植根于黄土高原地域的生活与文化传统，完美地将人与自然环境融为一体，源于自然、亲近自然、极具地域特色和创造性，体现了以人文和生态为本、就地取材、实用美观的居住理念。

我国大部分建筑以环境为依托，以环境为背景，根据不同自然条件融入环境之中，反映了浓厚的生态环境意识，追求一种理想的生存与发展空间。高质量的居住环境，在外观上的表现是地域宽广，整个环境处于一种自然的生态的平衡，在“人-村落-环境”之间构成了一种有机整体，在空间上形成一个相对独立的地理单元。

晋西北黄土高原上的景观标志是“窑洞”，给人的印象是人不能离开大自然，在那恬静、和谐的自然情怀中，我们悠闲地领阅了黄土文化独特的神韵。回头一想再没有一种建筑能与周边自然环境和谐地融为一体。

2.1.2 传统生态观的可继承性

面对晋西北的窑洞民居，面对我国绝大部分的生土建筑，它们也无不在讲究和寻找环境与地理的生态关系，改善和利用着和谐的自然关系。大部分窑居建筑的背山面“水”，本身就是一个典型的具有生态学意义的范例，“在位于北半球且季风气候占主导地位的我国晋西北地区，大部分村落与房屋多选择坐北朝南，依山面‘水’之势。这种选择的生态学价值用普通的语言阐述就是：背后的靠山有利于抵挡冬季北方的寒风，面朝流‘水’，即有利于迎接夏日掠过的凉风。”[1]94从人类生活的角度认识讨论，依山傍水，是为了生产生活的方便，还有人们受早期的大自然的影响，认为人与大地是有机自然的整体，人必须融于自然，并认为人需“以山水为血脉、以草木为毛发、以烟云为神采”[1]15，构建一个充满生机和活力的自然生态环境。就这样一个建筑的“地势和方向”的选择就足以构建一个有机的生态环境居所。

就今天来说，虽然有大量的“土窑洞”被废弃，接口窑也随之退役，而笔者却看到过许多废弃的窑居建筑在废弃后很快与周围环境的自然植被融为一体，并无建筑垃圾的产生和影响。生态环境保护是绿色建筑的追求，因此绿色建筑设计必须深入到整个建筑的生命周期之中，建立全面能源观。晋西北的窑洞建筑经受了这样的考验，所以说推崇像窑洞一样的生土民居建筑，不仅仅是一类建筑的传承，一种文化的延续，更重要的是为建筑的“可持续发展”做了个榜样。

2.2 传统窑居建筑的地域特征与功能

2.2.1 地域特征的可继承性

由于受黄土地域的影响，在多数情况下，窑洞多在梁峁沟壑区依山势沟谷的凹凸走向而建，避开洪水、塌方等地段，形成不规则的构图。一座座院落依山就势，妙踞沟谷，偎依于黄土的怀抱中。民间的能工巧匠因地制宜巧妙利用地形，为窑洞村落设计出各种不同的布局方式，从平面布局上就可以看出窑洞村落依山而筑的形式。晋西北沿崖式窑洞村落具有独特的地域景观：随山势起伏而层层叠叠，错落有致。处于梁峁，人的视野十分开阔，步入沟壑视野受到约束，再进到村落便又有豁然开朗的感觉，整个空间充满了明暗、虚实、节奏的对比变化，使整个环境变得幽静宜人，体现了对黄土地域的充分利用。

2.2.2 地域特征理论功能的可继承性

晋西北的人民在不断的生产生活中传承了窑居建筑的外观、尺度和技术、功能等方面的精华，对其造型、风格、特色加以梳理。集合现代人的需要和审美尺度进行更高层面的发展提升，这样的民族居所既吸收了历史精华，又糅合了地方特色，使得晋西北的窑居更富有地方生态民居特色。在这样的地域环境中，窑洞民居的格局安排大都由地面进入地下或由地面登上坡道，都要经过一定的层次流线，将许多空间组织起来，在使用上按公共性的程度形成一个有层次的布局。渐进的层次如实地反映了社会与家庭生活的交往关系，同时在空间布局上也有了渐进关系（见图4），满足了穴居形式的横穴与竖穴的结合，其组合是地下空间上下层的组织，巧挖黄土，妙居地下，冬暖夏凉，环境舒适等。

2.3传统窑居的人文情怀

2.3.1 窑居建筑文化的人性化

在远古时期人们就有依崖挖掘洞穴居住的习惯。沿崖式窑居建筑是晋西北窑居建筑的基本形式，通常以向阳，出入方便，安全且离水源近为修建基本原则。有时根据自家的需求择善而从，比如建在高处的取向阳、干燥、开阔的地势优点，便于山地劳作；建在低处的取就近水源，出入平坦等长处，处处为人的生活起居考虑。先祖开凿了窑洞，为人们提供了安定的环境，人们才能充分地发展农业，提高自己的生活水平。在物质上满足之后，人们得到了休闲的时间，以自己的聪明才干和在生活中的发现创造了剪纸（石楼县）、秧歌（临县碛口的秧歌舞） 等民间艺术，所以剪纸、秧歌等民间艺术的产生与窑洞有着密切的关系，而窑洞文化的表现也离不开这些艺术。

从“洞穴”到“陶复陶穴”，从“土窑”到“石窑”，无不渗透着晋西北人的生存经验。他们居住窑洞至少也有数千年的历史，其窑洞记载着他们的酸甜苦辣，也记载着黄土地上的传奇，更承载着晋西北人民对生活的向往。

2.3.2 窑居建筑的伦理观念

封建伦理住宅在历史上较早出现，也是最基本、最大量的建筑类型，随封建社会的产生而产生。晋西北窑居建筑如实地反映了封建法制、伦理道德的内容。一般窑居，除了显现它的实用和美观之外，还有着一种社会伦理的性质。就窑居建筑的居住情形来说，一家民居，大部分为几个窑洞，在称呼上也有不同，有正窑，有偏窑，有前窑，有后窑（见图5）。这种居室在伦理安排上，虽居住在黄土高原的各民族不尽相同，但都按照自己民族的伦理逻辑加以安排，决不允许错乱。总之，人们可以从窑居内部布局方式的安排，清楚地看到这些居民乃至于这个家族的伦理观念和准则。

图5 窑洞内部空间布局

3 绿色生态建筑理念与健康窑居建筑的基本要素

3.1 绿色生态建筑理念

图6 窑洞外观

在晋西北居住窑洞的人们常挂在嘴边这句话：“土打的窑洞丈二宽，夏天凉来冬天暖”。确实，窑洞建筑有坚固耐用，冬暖夏凉的特点。冬季窑内自然温度在10℃以上，夏天始终保持着20℃左右，要是窑洞再大一些效果就更明显，故此人们称它是“天然空调，恒温住宅”。是什么使得窑洞有这样的功能呢？参观了窑洞建筑后我们就不难发现不管过去还是现在的窑洞都挖在地壳中，因此它的“屋顶”和“墙面”都相当厚（见图6），这样厚实坚硬的墙壁很不容易传热，所以窑洞的顶和壁既不能从大气中直接吸热，也不能直接向大气散热，只有较小的窑洞口直接和外界接通，成为通风换气唯一的通道。根据“土壤热容量”[2]与地壳内平衡，所以保持着恒温，故而窑洞里的气温变化总是落后于外界的气候变化，从而温差四季变化不大。还因为窑洞是在地壳中挖掘的，只有内部空间而无外部体量，故此房顶上仍可以种庄稼，这样既不破坏自然生态环境，又合理地利用了自然空间，它是开发地下空间资源、提高土地利用率，也是节约土地面积的最佳绿色生态建筑的类型。建筑设计要求保护自然环境和生态平衡，以促进人类文明水平的提高，而窑居村庄的规划和建设有利于达到这一目的。这种建筑艺术从绿色生态观的角度看其艺术特色，无论是宏观的窑洞建筑聚落的整合还是微观细部的装饰美，无不深深地烙上晋西北生土建筑沧桑“窑”字号的绿色生态印记。窑洞作为生土建筑的一部分，就其形态特征各方面的优势而言，它有无限的发展空间，在晋西北它适应了环境的特征、气候的变化、时代的变迁。在不同的区域只要我们考虑其气候特征，充分利用其生土材料、气候资源，提高气候利用率，减少建筑环境污染，就能达到现代健康绿色住宅设计的基本要求。

3.2 健康窑居建筑的基本要素

3.2.1 传统窑居建筑健康的基本要素

晋西北人民在为满足物质生活和审美需求的现代居室改造中，把“节能省地，健康舒适”作为改造意识的重点，只有满足这个基本要求才能达到健康窑居建筑的基本要素。节能省地体现出前面所提及的窑居绿色生态观，使用原生的建筑材料大大降低了使用现代化学材料对人体的伤害，进而达到健康的目的。健康舒适则是在节能省地的基础上根据所处的环境和气候特征而进一步定论的。由于受客观条件所限（如经济、科技水平等），要使晋西北窑居达到健康窑居建筑的基本要求，还存在着大量的问题，如窑洞夏季的潮湿，通风不畅，窗户面积小造成采光不足等等问题。只有解决了这些传统的问题，才能使窑居建筑达到健康的基本要素。

3.2.2 结合传统窑居建筑健康的基本要素提出解决弊端的方法

图7 窑洞窗户立面

为满足现代人的需求，晋西北窑居以“石窑”、“砖窑”为主，窑洞的面貌也在发展中变化着。就拿改造采光和防潮、通风换气的问题而言，窑洞的发展变化不言自明。“窗户”作为窑洞唯一的采光来源，现代“砖石窑”窗口面积达10 m2以上（由木窗格和玻璃窗及窗台组成），采光得到了改善，是原来土窑洞窗户采光面积的2倍～3倍（见图7）。过去窗户一律地糊着麻纸，不利于阳光的通透，使窑内终年不见日光。现代的砖石窑由木格窗、窗纸还有较矮的窗台组成。大量利用窗纸和木格窗有调节室内温度和湿度的作用。玻璃窗的利用有利于采光。低矮的窗台既有节约材料又有实用美观的作用（见图8。本文图片均引用百苑文艺出版社2004年1月出版的荆其敏、张丽安主编的《中外传统民居》）。在严寒的早晨，走近窑洞居室，你会发现，在同一幅窗户的不同挡风材料上，会有不同的现象，玻璃上挂满了白花花的“气雪”，而窗纸却是由原来的平展形变得皱巴巴的，木格窗也变得湿漉漉的，只有窗台安然无恙。在上午时分，阳光掠过有玻璃的地方会变成“海洋”（窗户上有了积水，使室内空气更加潮湿），而糊着窗纸的地方水分蒸发（改善了湿度）返回原状。崖壁窑洞的通风也不像现代楼房居室那样通畅自然，我们必须根据地形判断给其一个合理的通道。晋西北崖壁式窑洞的通气口大多建在窑顶上，通透的房顶与窗户形成对流，其口径有方有圆，口上建有适当的装饰物，使其典雅大方，又不失其功能。就这样晋西北人民兼收并蓄地使采光和防潮以及通风得到了一次次的改善。然而笔者认为改善的不仅仅是窑洞的本身，更重要的是人们对绿色节能、健康观念认识的与日俱增。

图8 低矮的玻璃窗样式

4 小结

从传统窑居建筑布局形态的研究中可以窥见中国窑居建筑的生态文化特色。我们知道窑洞与黄土高原的和谐共处，自然景观与人文内涵交相辉映，是黄土高原民居建筑区别于其他民居建筑布局的一大特色。晋西北绿色建筑推行本地材料，尊重地方历史文化传统，使得建筑随着气候、资源和地区文化的差异而重新呈现不同的风貌，被众多学者看作一种全面资源节约型的建筑类别，最大限度地减少不可再生的能源、土地、水和材料的消耗，产生最小的直接环境负荷（空气污染、水污染、固体废弃物的产生等）。它因广泛利用可再生能源而极大地减少了能耗，甚至自身产生和利用可再生能源，尽可能达到“零能耗”（广泛利用太阳能、地热能、可再生能源等）和“零排放”的建筑。在建筑的全寿命周期内，为人类提供健康、适用和高效的使用空间，最终实现与自然共生存。

传统窑居的人文精神和民族文化应当被继承和发展，也应赋予传统窑居以生气使之富有生命力，使其成为真正安全舒适，以适应不同环境的多元空间，因为建筑文化不是封闭的，而是继承、创造、延续的产物。我们在建筑创作上既应借鉴民族的传统文化，又要吸取外来的精华，同时也应结合当地的固有经验，继承民族的、传统的、乡土的做法。古窑居建筑为传统窑居的保护和继承提供了理论和依据，同时对现代窑居建筑的发展起到了一定的借鉴作用，具有重要的历史绿色生态文化价值。

[1] 刘沛林.古村落：和谐的人聚空间.上海：上海三联出版社，1997.

[2] 金其铭.农村聚落地理.北京：科学出版社，1988：11.

[3] 荆其敏，张丽安.中外传统民居.天津：百花文艺出版社：2004.

Analysis on Green Ecological Concept of Kiln Architecture in Northwest of Shanxi

Guo Yanping

With the topic of the ecological environment of kiln architecture in the northwest of Shanxi,this article tries to discuss the concept of green building with regional cultural characteristics.

northwest of Shanxi;kiln architecture;green ecology;healthy house

YU-80

A

1000-4866（2011）04-0017-06

郭燕平，女，1980年出生，2006年毕业于太原师范学院，现在大同煤炭职业技术学院任教。

2011-08-05

2011-08-26