黑龙江传统建筑的适寒性研究*

周立军 周天夫 李同予

1 传统建筑布局适寒性表达

黑龙江省处于中纬度欧亚大陆东沿，太平洋西岸，北面临近寒冷的西伯利亚，南北跨中温带与寒温带。冬季高空受贝加尔湖高压脊与亚洲大陆东部低压槽控制，而地面则受蒙古高压中心与阿留申群岛低压中心的影响，因而使来自蒙古高压区的干冷极地大陆性气团不断向太平洋阿留申群岛低压区流动，形成冬季风，即常见的寒冷干燥的西北风；夏季，随着太阳辐射能量逐渐加大，亚洲大陆由冬季高压系统转为低压系统，在西太平洋副热带高压控制和高空锋区的影响下，使来自西太平洋的温湿海洋性气团不断向亚洲大陆流动，形成夏季风，即温暖湿润的东南风或南风。因此，黑龙江省的气候具有明显的季风气候特征，但西部受夏季风影响弱，显示出一些大陆性气候特征。冬季寒冷，以寒冷干燥的西北风为主，夏季凉爽空气湿度适中。因此传统建筑在建筑布局上，建筑朝向多为南向，以遮挡冬季西北风，保障夏季建筑通风为主。

1.1 建筑布局适寒性的总体特征

由于黑龙江地区平原居多，地处平缓地带，所以主要道路大多沿东西向成带形分布，民居间的距离较大。南北向道路较小，主要起辅助交通的作用，这也是考虑严寒气候下充分采光的结果。在传统民居群体布局形式上，大都采取行列式布局，其特点是绝大部分建筑物可以获得良好的朝向，从而有利于建筑争取良好的日照、采光和通风条件。而且黑龙江地区地广人稀，土地资源相对丰富也是采用行列式布局的原因之一。行列式布局的地形适应性也较强，但是它不利于形成完整、安静的空间和院落，建筑群体组合也比较单调。周边式布局由于建筑四周排列，难以保证朝向均好，且不利于自然通风，所以很少见到这种形式的布局。有些传统民居群体在行列式布局的同时故意错开了一个角度，构成错列式布局，这样可以改善夏季的通风效果。因为通风效果与当地主导风向的入射角度有很大的关系，当行列式布局与主导风向垂直时，由于前排建筑的遮挡，后排建筑的通风效果不理想，为了获得较好的通风效果，只有加大前后排之间的间距。当于主导风向的夹角为30°时，其效果实际上是在气流的方向上增加了建筑的间距，这种布局能更好地将风引向建筑群内部（图1）。

1.2 传统民居建筑布局的适寒性特征

黑龙江省传统村落布局较为松散，选址都尽量选择在南低北高的向阳坡地上。从日照的角度看这样选址的好处很多，因为建筑位于向阳坡地上可以争取更多日照，温度与背阴坡地相比要高l0℃左右。建筑大多坐北朝南，并且一些民居还把主要入口设置在了南面，从太阳照射的时间和照射的深度方面来说，向南的房间具有冬暖夏凉的特点，从主导风向方面来说，东北地区民居在朝向的选择上应该尽量让正房的长轴方向垂直于冬季的主导季风方向，加强建筑之间的挡风作用，降级热损耗。要尽量避免北向，这不仅是因为北向的房间冬季较难获得足够的日照，还因为冬季来自北面的寒冷空气会对建筑热工环境产生非常不利的影响，且空气流速越快，建筑围护结构的外表面热阻越小，通过建筑开口处的散热量就越大，所以传统民居北向开口的甚少。

传统民居大多以院落的形式存在。院落是外界环境和室内环境间的一个融合与过渡的区域。在中国人的日常生活中，院落更是在使用上不可或缺的一部分，很多生活中的活动，如游戏、乘凉经常是在这样一个露天却又围合的良好空间中进行的。院落式的布局具有重要的气候调节功能，封闭而露天的庭院能明显的起到改善气候条件和减弱不良气候侵袭的作用。利用冬夏太阳入射角的差别和早晚日照阴影的变化，庭院天井和廊檐的结合，可以有效地抵抗寒风侵袭，阻隔风沙漫扬。院落主要是通过调节庭院天井的大小、高低、开合，适应了北方强调日照、防风，南方突出遮阳、通风的要求。在这方面庭院充分发挥了建筑组群内部的小气候调节作用。不同气候区，院落空间的构成形式有很大差异。

黑龙江省严寒地区冬季对日照的要求最高，日照时间的长短，不仅仅影响到采光问题，更重要的是可以提升室内的温度，进而降低冬季里能源的消耗。因此，黑龙江农村建筑几乎全是正南正北朝向，并且采用双层窗，开大窗，最大程度地汲取太阳的辐射。有些地方采用阳光房来延长保温效果。黑龙江省四合院的民居就是一种能优化气候的建筑布局。既有争取日照的功能，又通过合理的住宅楼群的组合、布局走向都将产生不同的阴影区和防风效果。黑龙江省居住建筑的传承主要体现在布局上，这都在现代传统村落建筑中有所体现（图2）。

图1 行列式南向为主的传统村落布局

图2 黑龙江传统村落建筑形式

1.3 公共建筑布局的适寒性特征

黑龙江省的传统公共建筑主要为寺庙、府衙等，具有北方四合院的特点，传统的公共建筑以围合院落形式为主。北方四合院的发扬和皇权贵族是密不可分的，同时也起到防风和安全的作用。黑龙江土地肥沃，空间广阔，且多为建都时统一规划，南北街道如棋盘般排列，因此院落空间较为宽松，布局多样。由于空间大，院落可以吸收更多的能量来抵御严寒，因此空间和空间之间必须有足够的空间来吸收日晒，保暖保温。北侧由于冬季西北风较多，以墙或者回廊等进行隔断封闭。南侧则开门迎接阳光，采纳温暖的南风。

哈尔滨道台府是中国传统式建筑与北方地方建筑的混合体，它规模庞大，气势巍然，占地面积两万八千余平方米，遵循封建礼仪，呈对称布局，左文右武，前衙后寝。南北轴线长七十丈，东西宽四十五丈。中轴线上由外至内依次为照壁、大门、仪门、大堂、二堂、宅门、三堂；东侧线上有衙神庙、书房、厨房、戈什房、杂项人房。西侧线上有冰窖、督捕厅、洪善驿、会华官厅、会洋官厅。院墙内有车棚、马厩、茶房、粮仓等。整个建筑群体错落有致，结构合理。哈尔滨道台府的建筑布局为四合院形式，且主体建筑以南向为主，附属用房在东西向（图3）。

图3 哈尔滨道台府鸟瞰图

2 建筑形体适寒性的表达

气候作为一种不可抗拒的自然现象制约着建筑的形式与发展，古代劳动人民经过长期实践探索出适应北方寒冷地区气候的冬暖夏凉的传统建筑，为抵御寒冷气候的不利影响，黑龙江省寒地建筑的形态构成以厚重、敦实、规整为主，规划布局争取更多阳光，空间组织避免寒风侵袭。在建筑单体形式上也具有寒地气候传承性。北方的冬天风雪侵袭，温度低，要特意注重保暖，因此从日照度、日晒时长、防避风雪、采暖等角度进行设计，这些需求对屋顶、外墙提出了要求，墙体相对要厚实，不透风以保暖。

2.1 民居建筑形体的适寒性特征

寒冷地区的建筑要尽量减少热损失，提高建筑抵御寒风和雪荷载的能力，可不考虑夏季防热。在建筑外部形态更新设计时，着重从以下三方面进行适应寒地气候的地域化更新：第一，减少热损失；第二，抵御寒风；第三，抵御雪荷载 。

屋脊的样式主要有两种，一种是实心脊，即屋脊全部为实体，造型简洁；另一种是花瓦脊，屋脊用瓦片或花砖装饰，又叫“玲珑脊”，做法比较讲究。花瓦脊的具体做法是：在铺完瓦屋面后，在两排青瓦的接缝上方正扣青瓦一排，在空隙部分填充泥灰。这样的构造做法可以在泥灰渗水时依然可以防止雨雪渗入屋内。之后在上面铺砌一皮或两皮的胎子砖，铺一层脊帽盖瓦，在上面用瓦片拼出图案。上面再设一层脊帽盖瓦，两端则用青砖砌实。在做实心脊时则将拼花瓦片部分以青砖代替（图4）。

图4 坡屋顶建筑形式

黑龙江省传统民居的屋顶相对华北地区来讲比较陡峭，也是由于不同气候的影响。黑龙江地区多雪，尤其是在冬天，气候长期严寒，降落在屋顶的雪可能会很长时间也不易融化，这样就给屋顶增添了很大的雪荷载，对于房屋的结构体系造成了不小的负担，从而降低房屋的使用寿命，因此，将房屋屋顶的坡度增大，首先可以使积雪在自身重力的作用下，很快滑落，另一方面，在积雪融化时，也可以使雪水迅速沿瓦沟排出，如果屋顶坡度过缓，则容易造成排水不畅，这样到晚上融雪重新结冰对屋面结构的破环是十分严重的。

黑龙江省民居建筑在传统建筑传承上体现为建筑屋顶是坡屋顶，目的是为了冬天防雪，建筑形式比较简谱端庄，显示出北方传统建筑的简朴、厚重，建筑形体集中简约，起到冬季抗寒的作用。

2.2 公共建筑形体的适寒性特征

考虑冬季保温需要，黑龙江省传统公共建筑为采暖能耗主导建筑能耗，形成隔热性能良好的外界面和简约紧凑的体型应该是适合的建筑形态。光环境和风环境都要比热舒适环境能耗少、成本低，更容易得到满足。不同于南方建筑，以通风散热为主，黑龙江省传统公共建筑面临漫长冬季严寒气候的不利影响,其建筑单体的形态构成以厚重、敦实、规整为主。如哈尔滨呼兰清真寺与山东临清清真寺形态对比，山东临清清真寺建筑规模宏大，气势宏伟，相比哈尔滨呼兰清真寺整体建筑对称、协调、雅静，建筑为四合庭院，东面为对厅，礼拜大殿坐西，殿门前高悬九龙匾和左宝贵题书匾额。拾级而上，殿为“明三（间）暗六（间）”结构，可容300人礼拜。整体给人以古朴典雅，简洁大方的感受。黑龙江省的传统建筑形态更注重保温的设置，而公共建筑与民居不同，分需要采光和不需要采光的建筑。冬季冷风渗透主要是通过门窗的开启及接缝而造成，而一次窗开启导致的通风换气量远大于维持室内空气清新所需求的新鲜空气量。因此黑龙江省建筑开窗以南向为主，减少热损，其他方向很少开门窗。同时建筑形体紧凑，对于不需要采光的公共建筑，一般设置在东西朝向，并且减少开窗数量，以保证冬季室内空间的保暖效果。例如哈尔滨极乐寺，占地面积57000m2。极乐寺的布局分为两大部分即为塔院和庙庭。庙庭的建筑布局继承了明、清佛寺的建筑布局，由主房、配房组成了严格对称的多进院落形式。中央正对山门的是天王殿，依次是大雄宝殿、西方三圣、藏经阁和观音殿。大雄宝殿内供释迦牟尼，是整个庙庭建筑群体的主导建筑物，建筑体积和质量都在其他单体建筑之上，硬山式屋顶形式，五开间的佛殿。极乐寺主要建筑朝向南向，建筑空间进深加大，提高了建筑整体热能效。门窗朝南向开，增加南向采光，减少其他方向开窗带来的空气流量以减少热损。屋顶采用硬山屋顶，减少积雪对屋顶的压力。整体建筑风格简洁紧凑。无须采光的建筑放在东西侧，减少东西向建筑开窗量，做到最大限度保温效果。

3 建筑材料与采暖技术适寒性的表达

因为黑龙江冬季严寒的气候，黑龙江农村民居的技术特点主要体现在采暖与保温方面。总体上表现为善于应用简单直接的低技术手段和善于利用地方的廉价易得材料两个主要方面。

建筑材料可分为矿物性、植物性两大类。矿物性材料包括土、泥、砖、石材等。早期多用木料、土坯、茅草、石块甚至动物肢体等。后期随着中原文化的融入，建筑开始使用青砖和泥土瓦，建筑质量得到较大提高。在当时，由于砖、瓦较贵，经常与土坯和石头混用。生土和草是较好的蓄热材料，砖瓦房的保暖效果虽不如草房，但是耐久性要好一些。黑龙江四季分明的气候条件对建筑材料的选择和使用提出了更高的要求，这也从客观上决定了黑龙江民居更加善于利用这些材料，能够充分地挖掘这些材料的性能，比如拉核辫墙、垡瓮墙等（图5）。

图5 拉核辫墙面与拉哈墙面

采暖技术方面，火炕是黑龙江农村民居最主要的采暖技术。早在渔牧文化时期火炕就已经是采暖的主要手段。建筑室内都搭有火炕，有的是东、西两边炕，有的是东、北、西的环形炕，多数炕和灶连在一起，之间砌成小墙，以为安全考虑，灶设在一旁。从技术角度讲，火炕非常直接而且高效的。此外，围护墙体和屋面的做法都体现了这种低技术手段的简单性和合理性（图6-7）。

4 建筑营造技术适寒性的表达

4.1 集聚收缩的单体结构

为抵御冬季寒冷的气候，传统建筑单体多具有形体简洁、体形系数小的特点。建筑造型简洁、规整，尽量避免复杂的轮廓线,尽量把体型系数控制在≤0.4。

在建筑单体的平面形式上，黑龙江地区传统民居的建筑尺度根据各民族习惯的不同有所差异，通常情况下，住宅的开间尺寸普遍在3.4米-4米(10尺-12尺)之间,进深尺寸普遍在6米-9米(18尺-27尺)之间。满、汉民居和朝鲜族民居，多是将平面在完整矩形里进行简单划分，这是为了保证建筑形体有较小的体型系数，有利于冬季的保温。房间的数量不多，靠外门的一间是厨房，主要设置了做饭兼顾烧火炕的炉灶。有火炕的房间都是人们寝食起居的主要房间。汉族民居的正房，一般划分为三间，以堂屋为中心，这是延续汉族居住建筑的传统习惯。满族民居也以三间的住房最多，一般为西、中、东三间，门有的开在中间，也有开在东间，朝南。门开在东间的，从门进去，很像是钻进了一个口袋里面，也就是俗称的“口袋房”。

4.2 适应寒冷气候的墙体做法

墙是房屋四周的遮挡物，是房屋建筑的主体。墙作为围护结构可以抵御气候变化，并且保护居住者的安全，墙的厚度、长度和高度影响墙的坚固和耐用性能。黑龙江地区气候寒冷，传统建筑墙体一般较厚，可以有效隔绝室外温度渗入室内，确保室内温度变化。墙体厚度必须满足冬季防寒保暖的要求。一般来说，为了抵御冬季寒冷的西北风，北墙最为厚重，厚度在450毫米-500毫米左右；南墙其次其厚度在400毫米-420毫米左右，山墙基本都是砖砌，厚度一般在370毫米-380毫米左右；室内隔墙由于不承重，普遍做得很薄，一般在80毫米-120毫米左右，经济状况差的用草泥墙，经济状况好的用木板墙。特殊的是，朝鲜族民居采用薄墙、大面积火炕的做法来御寒，颇具特色。其墙壁大多为泥墙，墙面用白灰粉刷。由于采用满屋炕的形式，冬季室内温度适宜，因而墙体都比较薄，在120毫米-150毫米左右。

图6 火炕平面图

图7 黑龙江建筑满汉民居火炕与烟囱连接处剖面图

图8 传统民居支摘窗

4.3 开窗形式的适寒特征

黑龙江传统建筑一般只在南向的正面开窗，侧面不开窗，背立面通常也不开窗，有的人家为了通风和采光要求，只开很小的气窗。因而墙面的实体部分明显多于开洞部分，建筑形象非常厚重，这是黑龙江传统建筑的一个共性特征（图8）。

为满足保温防寒的需求。当地传统民居多采用支摘窗，窗上扇做花格糊白纸，下扇装玻璃,特别适用于支摘双层窗。白天支起上扇，夜间关起，既保温又美观。支摘窗相对平开窗而言减少了冬季窗户上的冷风渗透。传统民居多采用窗户纸糊在外的做法。窗构架多为木材，窗棂做成各种花式，再将纸糊在窗棂外面，用以遮风、挡雨、御寒。经常使用的是一种拉力很强的、专门用于糊窗户的“麻纸”，居民称之为“窗户纸”或“毛头纸”，这种做法是适应气候的产物。冬季风大雪多，室内外温差达40℃-50℃，如果将窗纸在窗根内侧，呼啸的大风就会将窗纸吹离，导致窗纸被吹破，并且窗根在外，下雪时窗根容易积雪，外面气温低了容易结冰，室内一旦升温，融化的水就会流到窗纸与窗候的结合处浸适窗纸，造成窗纸的损坏。将窗纸糊在外则可尽量避免此类情况。

4.4 天棚做法

黑龙江传统建筑虽然屋顶、墙体等起着抵御风寒的作用，但是在屋架一般做有天棚，使得屋架与天棚之间成为独立的空间以阻隔寒气。有的在天棚上放置锯末、石灰或者草木灰以防寒，再在天棚下裱糊纸数层。天棚棚体很轻，易于制作，有船底棚、斗底棚、平棚三种做法。较小的房屋采用平棚，船底棚和斗底棚一般用于较宽大的房屋。由于当地传统民居的层高都较低，船底棚的做法使内净空扩大，空气畅通，没有低矮压抑的感觉，较为实用。斗底棚做成四面坡度，做法与船底棚相仿，但要求房屋必须足够宽大。

5 结语

论文讨论了黑龙江省传统建筑在建筑布局、形体、材料、技术等方面的适寒性研究。建筑布局、形体、材料、技术的适寒性具有很强的地域识别性和文化认同感，适应黑龙江省的自然、社会文化和人文环境，黑龙江省传统建筑的适寒性表达呈现了极具智慧的生存机制。任何建筑形态的形成与发展都依附于特定的自然环境之中，黑龙江省传统建筑及其适寒性的形态表达也是寒地气候环境下的必然结果。