内蒙古藏传佛教经堂建筑被动式设计策略研究
——以锡林郭勒盟为例
2019-11-26方旭艳
白 雪,方旭艳,王 婷
(内蒙古工业大学建筑学院,内蒙古 呼和浩特 010051)
1 西藏寺庙经堂建筑被动式建筑设计策略
绿色建筑设计策略可大致分为被动式设计策略和主动式设计策略。从广义上讲,被动式设计策略是一种建筑设计,它采用合理的方向,通过储热材料和遮阳设备组织自然通风。这些策略属于被动地接受或直接利用可再生能源,几乎不利用机械和动力设备。
现代建筑设计中被动式设计策略并不稀奇,但在内蒙古古代建筑中是否也存在着这样智慧的设计策略呢?这样的策略是什么呢?
黄凌江利用温度测量和采光模拟等方法对西藏寺院经堂的天窗朝向、形式、有效采光面积百分比等指标进行了研究,研究得出寺庙天窗虽能营造出强烈的宗教光环境但在维持室内温度、避免太阳强烈辐射、避免冷风渗透等方面并不是很有利[1-2]。
内蒙古相较西藏地区纬度更高,冬季更漫长,由以上研究结果可推测藏式寺院经堂典型建筑形式在内蒙古地区热环境会更不舒适。鉴于此,内蒙古藏传佛教建筑没有照搬西藏建筑反而采用了更多的被动式设计策略[3]。
2 锡林郭勒盟气候特征
锡林郭勒盟年平均气温在0~3℃,结冰期非常长,可达到5个月而且寒冷期长达7个月。1月最低气温为零下20℃。7月份气温最高,平均21℃。年温差在35~42℃,最高温度在39.9℃,最低温度在零下42.4℃,白天平均温度在12~16℃。
本文所涉及的建筑都建成于清代,清代关于气温的记录比较少,但重大的自然灾害记录可以体现出锡林郭勒盟的气候特征。本文所摘录的灾害信息来自《内蒙古历代自然灾害史料(上、下)》《内蒙古历代自然灾害史料续集》[4]。所整理的灾害信息来自地方志和相关重要史料,内容详实且是现代气象信息预测等的主要研究基础。史料记载,自1671年到1909年锡林郭勒盟共经历12次旱灾和3次雪灾。
由现代气象研究成果和清代重要气象文献记载可知,锡林郭勒盟的冬季非常寒冷而且非常漫长,夏季虽短但炎热。僧人白天长时间使用的经堂空间会非常寒冷,为减少冷空气渗透争取更多的太阳热辐射,锡林郭勒盟佛教建筑设计者采用了多种被动式设计策略。
3 锡林郭勒盟藏传佛教经堂建筑的被动式设计策略
3.1 争取太阳热辐射策略
争取更多太阳热辐射的设计策略体现在建筑朝向和避免前面建筑物的遮挡,主要体现在建筑朝向和台基设计两个方面。
而本研究选取的35处典型寺庙中有60%是坐南朝北的,这也说明纬度低的西藏地区对建筑朝向并没有十分严格的要求。而从实地调研结果可以了解到,锡林郭勒盟现存寺庙100%是坐北朝南的,这样的设计策略能使建筑在冬季太阳高度角相对比较低的时候由建筑的采光面,如窗格栅等接受更多的太阳热辐射,并将太阳热辐射的光线引入室内,从而提升室内的温度。
同样从实地调研中发现,西藏重要寺庙建设在台基上的占总数的8.6%,而锡林郭勒盟藏传佛教建筑建设在台基上的占85%,这说明台基并不是必要的立面美学设计。如果细致讨论锡林郭勒盟建设会发现,没有采用台基的经堂建筑通常都是在建筑群中数量非常少并不需要考虑建筑间距的问题。为证明这个观点,我们又发现轴线式布局的寺庙经堂常常需要建设在高台基之上,即使建在缓坡上仍设有台基,这是为防止前面的加建建筑遮挡经堂的采光,内蒙古藏传佛教建筑加建建筑时往往加建在建筑轴线之上,这样做势必会遮挡后方建筑以致吸收太阳热辐射不够,所以轴线布局的经堂建筑往往都需要台基。
除此之外还发现,作为诵经会的经堂空间不需要设置台基。诵经会是草原上的牧民自发建设的诵经集会空间。诵经会并不像正规的寺庙一样拥有轴线序列,而往往只有一个单一的诵经空间,所以并不需要考虑采光遮挡的问题,这更证明了设置台基是被动式设计策略。
从以上建筑的统计数据可以看到,西藏建筑都建设在山顶之上,每幢建筑都占据了一个高度而并不考虑和强调建筑朝向,也并不存在吸收太阳热辐射的问题,而有台基的经堂更多是为了增强建筑气势而设置。
由前述可知,经堂建筑朝向和建设方式在锡林郭勒盟和西藏地区有很多不尽相同的地方。锡林郭勒盟藏传佛教经堂建筑更注重建筑朝向南向,而西藏建筑并不强调建筑的朝向;锡林林郭勒盟建筑如果是轴线式布局,经堂建筑经常建设在台基之上,而西藏建筑少有建设在台基之上,如果建设台基也是为增强建筑的整体气势而建。这些差别表明,锡林郭勒盟建筑虽然吸收了西藏建筑的建设特征,但是为了能够争取更多的日照,在朝向和建设方式上还是采用了更多的被动式设计策略。
3.2 立面采用深色和蓄热材料
有了更好地吸收太阳热辐射的策略,建筑需要外立面提高热辐射的吸收能力,并将热辐射吸收储存起来,然后在室内温度变低的情况下慢慢释放,使经堂在寒冷时保持温暖;同时也可以在炎热的天气时利用外围护结构阻隔更多的热量,以确保室内温度不致过高。
建筑立面色彩采集目前最常采用的是朗克洛研究法。朗克洛研究法采取的是先采集建筑照片,之后将颜色划分出点缀色、辅色和主色。主色是建筑表皮之中占据面积最大的颜色,主色的深浅决定了外表面吸收热量的能力。因此,本文主要研究建筑外立面的主色[5]。
锡林郭勒盟藏式经堂立面主色较深,而西藏寺庙经堂立面主色较浅。从气候上看,西藏并不像锡林郭勒盟寒冷冬季那么长,锡林郭勒盟的夏季也并不是很长,炎热的时间相对较短。由此可知,与锡林郭勒盟相比,西藏地区并不特别需要冬季暖和的经堂,反而更需要不热的经堂;而锡林郭勒盟需要吸收更多的太阳热辐射让冬季里的经堂空间暖和起来。
正因如此,锡林郭勒盟藏传寺庙经堂建筑在色彩上比西藏地区寺庙颜色更深,也没有西藏地区那么艳丽。
3.3 天窗与经堂面积关系
从前述黄林江的文章中可以了解到,天窗与经堂平面的面积比值是可以决定经堂室内温度的。天窗面积越大,房间的热量损失就越大,导致室内温度降低。天窗可以影响经堂室内的热环境,表现在天窗所获得的太阳热辐射由于房间高不能保存下来,而且热空气上升天窗所在的垂拔空间空气流动快,从而使热量在天窗部分损失。由此可知,要想室内热环境舒适,天窗面积与经堂平面面积比应越小越好[6]。
为便于比较天窗与经堂的面积关系,本文采用经堂常用的面积计算办法“间”来作为计算单位,即每2个柱间为一间。
从图1,2中趋势线的倾角可以看出锡林郭勒盟和西藏寺庙经堂天窗与平面间的比值,由此可知,锡林郭勒盟经堂建筑天窗与平面的比值比西藏的比值小。锡林郭勒盟好多经堂建筑甚至并没有采用天窗,最多的天窗数量也不过5间;相比之下,西藏经堂建筑天窗最多的有21间。从而可以看出,锡林郭勒盟经堂建筑在保持室内温度方面做了更多的改革。
图1 西藏寺庙经堂建筑天窗与平面间数比
图2 锡林郭勒盟藏传佛教建筑经堂天窗间数比
4 结语
内蒙古藏传佛教建筑经堂空间是藏传佛教寺院中重要的使用空间,僧人白天长时间在此空间中坐在几乎与室内地坪一般高的经堂上诵经,这在冬季非常漫长而且寒冷的锡林郭勒盟是不可想象的。为了保持室内温度不至于过低,设计者专门采用了建设台基抬高建筑,建筑朝向南方争取更多的太阳热辐射,在建筑外表皮上采用颜色更深的材料来吸收太阳热辐射,降低天窗与室内平面面积比,使房间的热环境更舒适。这些策略与西藏寺庙建筑的不同之处在于,内蒙古藏传佛教经堂建筑在形式上、朝向上、天窗与外表皮色彩上都采用了被动式设计策略。