西部农村乡土民居建筑的再生*

2016-03-24RegenerationofVernacularHousesinWesternTownsandVillagesinChina

西部人居环境学刊 2016年1期

关键词：可持续性

Regeneration of Vernacular Houses in Western Towns and Villages in China

何泉刘加平杨柳何文芳张群

HE Quan, LIU Jiaping, YANG Liu, HE Wenfang, ZHANG Qun

西部农村乡土民居建筑的再生*

Regeneration of Vernacular Houses in Western Towns and Villages in China

何泉刘加平杨柳何文芳张群

HE Quan, LIU Jiaping, YANG Liu, HE Wenfang, ZHANG Qun

摘要西部地区生态环境脆弱，经济水平低下，在面对人居环境建设困境的同时，还面临着比其他地区更为严酷的约束条件。在快速城市化进程中，西部农村乡土民居可持续发展的探索，必须立足于各地气候、经济及社会现状的“适宜技术”之上。适宜技术发展道路应有两条：一是将现代科技转化为地方技术，使其符合地方的发展水平；二是结合时代发展，对传统建筑技术进行优化和改进。西安建筑科技大学绿色建筑研究中心设计的银川碱富桥村和吐鲁番英买里村两个示范项目，分别代表了西部农村民居在适宜技术上的这两条探索路线。

关键词西部农村；民居再生；适宜技术；可持续性

何泉, 刘加平, 杨柳, 等. 西部农村乡土民居建筑的再生[J]. 西部人居环境学刊, 2016, 31(01): 46-49.

* 国家创新研究群体资助项目（51221865）；国家杰出青年科学基金资助项目（51325803）；住建部2 0 1 5年科学技术资助项目（2015-K1-014）；陕西省住建厅资助项目(2015-K98)

何泉：西安建筑科技大学建筑学院，副教授，76634259@qq.com

刘加平：中国工程院院士，西安建筑科技大学建筑学院，教授，博士生导师

杨柳：西安建筑科技大学建筑学院，教授

何文芳：西安建筑科技大学建筑学院，讲师

张群：西安建筑科技大学建筑学院，教授

Abstract:When building human settlements, western areas of China with very fragile ecology and underdeveloped economy face with more difficulties and have to deal with harsher constraints than other areas do. In order to develop sustainably during rapid urbanization, vernacular houses of western rural areas should explore appropriate technologies based on local climate, economy and social situations. There are two ways for appropriate technology, one of which is to turn modern technology into the local, and the other is to optimize traditional technology according to times. Two cases of Jianfuqiao Village in Yinchuan City and Yingmaili Village in Turpan are introduced in this paper, designed by Green Architecture Research Center of Xi’an University of Architecture and Technology.

Keywords:Western Rural Areas; Regeneration of Vernacular Houses; Appropriate Technology; Sustainability

1 西部农村面临的人居环境挑战

西部地区约占中国陆地面积的57%[1]。这一地区气候恶劣，生态环境脆弱，包括了青藏高原、云贵高原、黄土高原以及中国所有的沙漠和荒漠。历史的变迁及气候的变异致使西部地区的自然生态环境条件远远差于东部地区，造成了西部地区的社会、文化和经济发展水平也远远落后于东部地区。与恶劣的自然条件并存的是，至2010年西部地区仍有1751万农村贫困人口，占全国的比重高达65.1%[2]，生产力水平相当落后。

西部地区也是中国少数民族聚居的地区，多样化的气候条件及民族文化背景的差异，历经千年演变发展，逐步形成了具有各地区文化特色的乡土建筑。经济发展水平的相对落后，致使目前西部农村50%左右的居住建筑依然为传统结构房屋[3]。建立在农业和手工业文明基础之上的这类民居建筑，其结构体系为砖木结构、土木结构或砖石结构，其中以生土围护结构数量最多。

随着现代化与全球化的迅猛发展，现代技术和外来文化的冲击以及新的价值取向，使西部民居建筑的生存环境受到强烈冲击。各地人类建设活动更加剧烈，居住的舒适要求也不断提高，面临的环境危机更加迫切。目前，部分村镇建筑的更新为追求视觉层面的“现代化”，呈现出令人忧虑的异化现象，各种低能耗、低污染的传统建造方法被冠上了“落后”的帽子而遭到抛弃。滥用各种现代建筑技术，致使优秀的中国传统文化和其载体——建筑文化遗产被蚕食、毁灭。简单模仿城市建筑外观、设计低劣的砖混住宅则势头迅猛地在各地蔓延，这种资源消耗型的建筑发展模式与地域文化、气候、自然资源等因素发生背离，使西部农村人居环境面临着严重的生态危机和文化断裂。

对于生态脆弱、经济落后的西部地区，面对农村经济快速发展和城市化进程加快的现状，研究便于农民学习和自主建造、易于大范围的推广的民居再生途径，对改善农村人居环境具有积极的现实意义。西安建筑科技大学绿色建筑研究中心，将西部低能耗建筑设计理论与工程实践相结合，综合运用建筑设计和生态建筑技术的原理和方法，强调建筑节能技术的适宜性及其对地域建筑的支撑作用，以维护西部农村地方生态和文化的可持续性。下面将以两个案例介绍西安建筑科技大学近年来在西部农村民居建筑方面的探索。

2 西部农村民居建筑再生的探索

2.1 宁夏银川碱富桥村示范项目

立足于西部地方资源，“十一五”科技支撑计划示范项目选择了具有西北地区代表性的银川平原作为所在地，探索建立在干旱半干旱条件下的、寒冷地区的农村民居适宜技术。

银川地区冬季寒冷漫长，夏季凉爽短暂，阳光充沛，干旱少雨，温度日较差和年较差大，年平均气温约为8.9℃，12月平均温度-6.7℃。太阳能资源方面，年日照时间3000h，12月平均每天日照时数6.8h，水平面12月平均日辐射量2.525k·Wh/（m2·d）[4]。

银川传统民居多采用“一字型”布局，进深较小，一般3.5～4.5m，虽然争取到冬季日照，但是过大的表面积却增加了热量损失，导致室内能耗加大；生土围护结构蓄热性能优良，而保温能力明显不足；由于冬季严寒，南向普遍窗洞较小，北向不开窗，室内采光和通风条件差。此外，冬季多采用燃烧煤炭、秸秆和薪柴作为主要能源形式，室内本身通风不良，无法将污染物及时排出，对人体健康造成危害。

碱富桥村示范项目位于银川掌政镇东部，村规划面积11.2hm2，一期规划用地5.64hm2，安排86户人家。该项目坚持保留和强化农村特征的原则，以保护农村自身的生态价值和地域特色为宗旨，将乡村生活和乡风民俗为特色的乡村旅游业作为发展方向（图1），同时利用现代节能建筑技术改善农村居住条件。

院落设计考虑了现代农村生活的日常需求，设置了车库兼杂物间、沼气池、牲畜圈，以及小块菜地（图2-4）。户型设计在满足住宅功能的前提下，尽可能减小体形系数，南向布置客厅、主卧室等主要使用房间，北向设置了储藏室、厨房、卫生间等“温度缓冲区”，改变了传统民居浅进深的格局[5-6]（图4）。银川地区有得天独厚的太阳能利用条件，因此屋面预留了安装太阳能热水器的位置，户型设计也增大了南向直接受益窗的窗墙面积比，结合入口设置了附加阳光间，不但改善了各房间的采光条件，也使得冬季大部分时段可依靠被动式太阳能采暖。北向开小面积高窗，满足北向辅助房间基本采光需求的同时，利于空气流通，改善了室内空气品质。此外，针对农村废弃大量秸秆的现实，示范了采用压制草砖作为墙体保温材料的做法（图5），实现对废弃资源的再利用，同时极大地改善了围护结构的热工性能，以尽可能小的能耗代价获取舒适的冬季室内环境。

草砖是以机械压力捆扎麦草秸秆形成的。其导热系数约为0.105W/m·K[7]，而生土的导热系数大约在0.6998～0.7838W/ m·K[8]，粘土砖的导热系数为0.76～0.81 W/m·K[9]，因此草砖房的保温性能甚为优越。建成后经过对示范草砖房和传统生土民居的冬季实测对比，该示范房各房间平均空气温度都高于10℃，客厅平均温度为14.6℃，而传统生土民居采暖的起居室平均温度为11.4℃，不采暖房间平均室温仅为6.1℃。此外，示范房采光充足，光线分布较为均匀，如南向客厅室内平均照度为480lx，远远优于传统民居客厅室内平均照度284lx。

图1　宁夏碱富桥村示范项目鸟瞰效果图Fig.1 bird’s eye view of Jianfuqiao Village

图2　碱富桥村示范项目户型A外观Fig.2 appearance of House A of Jiaofuqiao Village

图3　碱富桥村示范项目户型B外观Fig.3 appearance of House B of Jiaofuqiao Village

图4　碱富桥村户型A平面Fig.4 plan of House A of Jiaofuqiao Village

2.2 新疆吐鲁番富民安居项目

吐鲁番被称为“火州”，其气候特征十分独特：处于寒冷地区，1月份平均最低气温达-12.1℃，极端低温达-25.2℃，然而夏季却是中国最炎热的地方，6—8月份平均最高温度在38℃以上，最高气温曾达49.7℃，温度的日较差和年较差均较大；而且气候极为干旱，年平均总降水量仅有16.4mm，而蒸发量全年竟超过3000mm；同时吐鲁番盆地亦有“风库”之称，每年平均有36天8级以上的大风，而且有干热风不断在午后发生[10-13]。

图5　草砖作为墙体保温材料Fig.5 bird’s eye view of Jianfuqiao Village

吐鲁番民居是维族群众长期适应干旱高热气候的积淀成果，多为高棚架庭院式生土民居，用土拱窑建造半地下和地上住房，是当地具有鲜明地域特色的文化符号之一。然而，传统生土民居虽具有就地取材、建造简单、冬暖夏凉、节能节地等诸多优点，但其抗震性能差、耐久性差是不容回避的问题。此外，室内空间受限、对劳动力需求大等缺陷，也是生土建筑不能适应现代社会而逐渐衰落的重要原因。因此近年来出现了很多砖混结构住宅作为生土住宅的替代品。这类住宅虽改善了安全性能，但设计简单，对维族生活方式和地域气候考虑甚少，导致居住功能不合理，室内热环境质量差。

西安建筑科技大学与吐鲁番规划局合作的亚尔乡英买里村富民安居项目，旨在重新发掘生土民居适应极端气候的生态智慧，并对生土材料的机械化生产和施工方式进行了探索，以适应现代社会在住宅的安全性和施工的高效率等方面的需求。首先，基于传统民居的适应性经验，方案采取了“内院落+气候缓冲区+半地下室+被动式太阳能利用+厚重围护结构+夜间通风+窗户遮阳”的营造模式（图6-7），来应对吐鲁番冬季寒冷、夏季酷热的特殊气候条件。封闭内向的院落可有效地对抗当地风沙大的问题；高架棚、葡萄架下的阴影区域以及冬、夏室相互之间，均形成了温度渐次过渡的气候缓冲区，在极端的室外气候和主要居住房间之间形成了温度保护；半地下室的设置，借鉴了吐鲁番民居利用土壤恒温对抗夏季酷热的传统智慧；适当加大南向卧室的窗户，利用被动式太阳能提升了冬季室温，降低了采暖能耗；厚重的生土围护结构的蓄热性能有利于平抑当地剧烈的昼夜温差，形成较稳定舒适的室内温度环境，配合夏季的夜间通风，利用夜晚凉空气为建筑结构散热降温；窗户处的活动遮阳板在夏季大大减少了入射的太阳辐射热量，从而降低室内热负荷。

图6　英买里村示范项目户型AFig.6 appearance of House A of Yingmaili Village

图7　英买里村示范项目户型A平面Fig.7 plan of House A of Yingmaili Village

项目还对生土材料进行了改性研究，加入了少量水泥和秸秆等稳定剂，改善了生土砌块的材料性能，并采用小型砖机生产压制生土砌块（Compressed Earth Block,简称CEB）（图8-9）。过去传统土坯均采用晒干的方式，至18世纪欧洲出现了人力压制土坯的技术[14]，此后陆续出现了多种形式的土坯压制机器。如今的机械化压制方式极大提高了砌块的抗压强度和生产效率，减少了对现场劳动力的大量需求，已成为生土建筑未来的趋势。

在施工方面，项目尝试了一种由地方政府引导、住户互助半自建的方式，即地方政府雇佣专业施工队完成承重框架，该结构形式满足了房屋的安全需求，并扩大了室内使用空间，使之能更好地适应现代农村生活的需求。围护结构和内部分隔采用的CEB以村为单位集中压制，然后由住户根据家庭需要自行砌筑完成。这有利于在住宅中体现地方特色，融入住户的个人喜好，也有助于营造多样化的、景观丰富的维族村庄风貌。

经过计算机模拟得出，在非采暖制冷工况下，室外温度-7.1～0.7℃的冬季最冷日，南向半地下室的温度可保持在5℃以上，室外温度24.4～41.6℃的夏季最热日，两间半地下室的温度均在24～26℃的舒适范围以内；在采暖制冷工况下，新型生土民居的能耗可比砖混结构住宅降低约65%。

图8　小型机械生产压制土砖Fig.8 compressed earth blocks by a small machine

3 “适宜技术”的思考

关于建筑节能和民居设计的普遍性原理，已有比较成熟的理论体系。然而照搬西方现代节能建筑的工业技术，必然导致技术模式的千篇一律和地方特色的日渐式微。当前西部农村乡土民居的发展困境，在于立足地方条件和生活需求，形成符合西部农村社会、自然、经济和资源条件所构成的地方综合环境的“适宜技术”。适宜技术指“针对具体作用对象，能与当时当地的自然、经济和社会环境良性互动，并以取得最佳综合效益为目标的技术系统”[15]。

图9　加入稳定剂的压制生土砌块Fig.9 compressed earth blocks with stabilizer

对地方性的重新认识和对现代技术的批判继承是适宜技术得以确立的两个重要方面[15]29，我国西部农村民居适宜技术的发展途径也应该遵循着这样两条路：一是将现代科技融入和转化成地方技术，使其符合地方的发展水平，如银川碱富桥村示范项目，根据当地气候和资源条件，引入了被动式太阳能设计和压制草砖技术，以达到节约资源和改善室内热环境的目的；二是结合时代发展和生活方式的变化，对蕴含生态智慧的传统建筑技术进行的优化和修正，如吐鲁番富民安居示范项目，在借鉴乡土民居气候适应性经验的基础上，对传统生土材料的制作和施工过程进行了现代化改进，维护地方建筑文化可持续性的同时，提高了施工的建造效率和房屋的安全性能。

针对不同地域环境，多角度、全方位地研究西部各地农村民居建筑个案的适宜性途径，是我们当前面临的重要课题。面对广袤的西部地区类型多样的民居建筑，我们任重道远。

参考文献：

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图片来源：

图1-4、7：课题组绘制

图5：张群拍摄