中国古代建筑中的绿色营造经验研究

高健锋，黄云峰Gao Jianfeng,Huang Yunfeng

（安徽理工大学 土木建筑学院，安徽淮南 232000）

0 引言

绿色建筑，是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节能、节地、节水、节材、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用、有效的空间，与自然和谐共生的建筑[1]。

我国幅员辽阔，历史悠久，留下了无数辉煌的古代建筑遗迹。这些古建筑不仅体现着我国古代劳动人民的聪明才智，而且集科学性、创造性以及艺术性于一体，是中华文明的重要组成部分，也是世界建筑史中不可或缺的一部分。

我国古代建筑的灵感与智慧多是源于自然，即用仿生的形式来创造建筑，这无疑是“天人合一”的建筑思想理念的生动体现。与自然和谐共生，这便是一种绿色理念。我国古代建筑多依山傍水，尤其注重与周边环境的协调，良好居住环境的营造得益于古建筑的选址与布局[2]。我国古建筑的绿色理念博大精深，体现方式和表现手法不尽相同，节能思想运用在每丝每扣，恰到好处。

1 古代建筑中的绿色建筑智慧

1.1 木质结构的抗震作用

我国古建筑自古以来便多以木材、砖瓦砌筑。在传统的木构架结构中，建筑一般分为三个部分，上部的屋顶和中部的墙、柱、门窗，以及下部的基座、台阶等。整体的结构体系表现为立柱、横梁、檩条层层搭接并以榫卯（图1）结合，形成弹性的木框架结构。

图1 榫卯结构

木结构有着众多优点。首先，屋顶的荷载经由榫卯搭接的层层木构架传递到立柱，进而由基座承受荷载，而外墙只是作为围护结构，并不承重，这样的构造方式最直接的优势便是使得室内空间可以灵活分隔。其次，有利于抗震减灾，由于木构架所组成的是弹性的结构体系，而榫卯相接的构件也富余伸缩空间，这就给予了建筑一定的缓冲以应对地震灾害。诸如应县的木塔、独乐寺观音阁等都是饱经风霜而今仍旧屹立不倒的典型古建筑，其中观音阁更是经历了数次大地震仍然坚挺，体现了“墙倒屋不塌”的木结构特点。而现代的建筑多采用钢性结构形式，秉持的是“以刚克刚”的抗震理念，与中国传统木构架“以柔克刚”“四两拨千斤”的抗震理念相去甚远。

1.2 古建筑材料的选用

古传统建筑在建筑材料的选择上也是值得借鉴的。东北民居采用砖石、泥土等组成的复合材料，可减少热量损失，提高保温性能；窑洞民居采用土坯砖、生土等材料，充分利用生土的蓄热性能，起到保温隔热效果；徽州民居采用木材、夯土等含能低的材料，方便就地取材，充分挖掘地方材料的优越性；广东民居采用砖石作为墙体，充分发挥其隔热、通风、防潮的性能。上述材料都是当地的乡土材料，加工简便，使得建筑过程中的原料加工造成的污染和浪费几乎为零，而建筑过程中产生的废弃物也不必动用大规模人力物力进行处理。乡土材料取材于自然又回归于自然，极具生态性。

1.3 古建筑的选址及布局的合理性

我国古代建筑多与自然环境协调相融，在布局上因地制宜，节约用地。古建筑不仅在内部的建筑与院落的主次之间相互协调，而且注重利用自然条件，顺应地势，与自然和谐相宜。例如南方的山地建筑多依山而建，高低层次错落分明；江南水乡的建筑则是依水而筑，“小桥流水人家”正是其生动写照；西北地区的窑洞也充分依托当地的黄土崖壁……实际上，这些不同类型的古建筑都充分利用了地形，以减少土方量，这正是古人们在建筑绿色节能方面的聪明才智。

古代建筑工匠们在修筑建筑物之时，都会对其所在位置的自然环境认真调查研究，使得建筑的布局、体量、色彩等都与自然环境相协调，最大程度地融于自然。

1.4 古建筑天井的设置

天井院以方形平面布局为主，四周房屋通过中部的天井作为核心连结在一起，所以被称为“天井院”住宅。天井院形式的住宅遍布我国南北地区，如北京四合院、江浙的厅堂式、安徽地区的“四水归堂”（图2）、福建的“土楼”以及广东“三间两廊”屋等，形态各异。在传统住宅中，天井不仅是生活起居、劳作的场所，也是自然生态空间。同时，天井还起着采光通风且与外界沟通联系的作用，可调节建筑内局部热环境。阳光透过天井进入住宅，改善了室内的采光，而天井四周的蓄排水系统则使室内温湿度更加舒适宜人，让建筑冬暖夏凉。这些都体现了在我国传统建筑中，人们为营造出更好的居住环境而充分利用自然地理环境的建筑智慧。

图2 安徽“四水归堂”

天井式建筑布局多为坐北朝南，以天井为合院核心，并沿天井四周布置卧室、客厅、厨房以及杂物间等。各房间的门朝内，向天井开窗，外墙开窗数量极少，并且各功能用房进深大，厅宽且高，门窗之间相互对齐，风吹进来便形成了“穿堂风”，充分利用空气对流带走房间内的热量。天井式住宅利用天井、敞厅以及通廊，形成了住宅的通风系统。天井窄且高，夏日太阳难以直射天井地面。在太阳照射的影响下，天井内气温升高，热空气上升，使得气压变小，压力差的产生使四周的冷空气通过廊道迅速向天井内补充，形成对流换热循环系统，降低了天井内的温度，此时，窄窄的天井犹如烟囱一般，具有向上拔风的作用。气温的升高还令天井内的水分大量蒸发，降低温度的同时也使得室内更为湿润[3]。此外，天井四周的房间都较为开敞通透，也便于采光通风。

天井式住宅的高外墙不仅阻挡了太阳的直射，也把热浪挡在墙外。此外，围绕天井四周布置的房屋屋顶皆向内倾，雨水透过檐口流向天井内，使得天井便于收集雨水，让住宅内温湿度更加宜人。天井的设置充分利用了自然通风调节室内热环境，降低了能耗，达到了节能的目的。

2 符合绿色建筑理念的古建筑案例分析

2.1 客家土楼

2.1.1 选址布局

土楼历史悠久、内涵丰富，是客家文化的象征。客家民系多聚居在粤、闽、赣三省交界的山区地域，囿于生产力发展水平以及社会经济条件，客家土楼的选址只能尽可能利用自然环境，依山就势、向阳避风、临近水路，构成了前低后高的格局（图3）。土楼的选址追求建筑与自然的和谐，讲究地形安排布局，以实现建筑与环境的协调统一。此外，土楼前多有小溪或池塘，可用于排水及浇灌农田，且具有一定的防火作用。土楼的后面以及左右两侧则种植果树和竹林，作防风御寒之用，且能调节局部微气候。土楼因历史悠久、雄伟壮观、高大坚固、功能齐全而著称于世，而土楼的“因地制宜，就地取材”的建造原则与改善微气候的技术手段，于古于今而言，都具有丰富、实用的生态意义，在当今时代仍有普适价值。

图3 客家土楼格局

2.1.2空间结构

地处山区，客家人为了抵御恶劣的生存环境便选择集中式的聚族而居，把住所建造成易守难攻的设防城市。为了提高防御性和安全性，土楼的外墙砌筑厚度达1～2m，外墙上很少开设窗户，只是在炮楼和四周围墙设有瞭望孔和射击孔。为解决一、二层的采光问题，土楼的中心一般留有天井（图4），使得光线透过天井可以照射到一层和二层，实现了自然采光。在物质能源匮乏的古代，土楼的自然采光设计充分体现了现代低能耗、高效率的绿色建筑设计理念。

图4 土楼天井

土楼外墙以夯土砌筑时，也会在外墙脚利用石材防水，巨大的卵石或片石叠垒嵌砌，粗犷自然。厚实的墙体无疑是良好的“外墙保温材料”，冬季隔绝彻骨寒风，夏季阻挡酷暑热浪，使土楼内部实现了“冬暖夏凉”。并且夯土砌筑的外墙土性温和，潮湿之时，土墙可吸湿，而干燥时，土墙又可以释放泥土中的水分，调节土楼内的空气温湿度。此外，土楼特殊的建筑结构也使其具有了优良的抗震性能，土楼呈圆筒状的结构能将荷载均匀地传递到建筑各处。同时从底部向上逐渐收分并向内倾斜的外墙构造能形成良好的预应力向心状态，使得土楼的整体结构在即便发生不均匀沉降抑或是地震作用的情况下，也不会被破坏[4]。

2.1.3 建筑材料

土楼的建筑材料用料简单，可就地取材。它的基底由大石块和填于其中的小石块建造而成，夯土墙材料则取自当地的红壤土、田底泥、老墙泥、砂石、石灰等，并且使用添加了红糖、蛋清与熟糯米的三合土进一步增强黏性（图5）。与此同时，砌筑土墙时还会预埋竹片、杉木条等作为筋骨，形成弹性的结构体系，利于在墙体受损开裂的情况下保持整体结构无碍。

图5 土楼墙体

土楼的内部房屋都采用木结构。福建地处亚热带地区，杉木是其主要的树种之一，蕴藏量丰富，并且其树干挺直，加工方便，生长周期快，且树中所含的“杉脑”对防虫蚁蛀、防腐具有一定作用，因此，杉木在土楼木结构中被广泛应用。土楼在结构连接处除使用榫卯相接外，也采用竹钉。土楼的所有材料全部取自于自然，无毒性物质的释放，对人体健康没有不利影响，极其符合绿色生态的理念。

土楼的倒塌与拆除一般不会产生建筑垃圾，其夯土可以回归农田或置于原地，保存较好的木构件可以再次利用，废弃木材可作为燃料，石和瓦也都可以循环利用。此过程不仅没有造成环境污染，而且实现了建筑材料的循环利用。

2.1.4 小结

《老子》云：“人法地、地法天，天法道，道法自然。”客家建筑文化的师法自然体现在选址、建筑结构、材料等乡土生态技术上。客家土楼作为乡土建筑，其生态化的建筑形态，既源于自然又融于自然。无论是整体布局、建筑结构还是材料都表达出了生态建筑的理念，以最原始的建筑形态体现了当今人们所追求的绿色建筑理念。

2.2 广府民居

“广府”一词最早见于《明史·地理志》。广府人因以说粤语为基本特征，故亦称“粤人”。明代以后，粤语被称为“广府话”，因而广义上广东、广西一带讲粤语的人也就被称为“广府人”了；而由于广州从古至今在两广地区的政治、经济、文化上都处于中心，所以狭义上的广府地区则指以广州为中心，包含相邻的珠江三角洲的地区[5]，故粤语又被称为“广州话”。广府民居也充分利用当地自然条件，体现了该地区古人的绿色建造理念。

2.2.1 民居形制

广府民居的类型众多，但都以“间”为基本单位。广府常见的民居有三间两廊屋、竹筒屋、明字屋以及大型天井院落式民居等，但在珠三角洲地区的古村落中，最为常见的民居形态为三间两廊屋。

2.2.2 规划布局

三间两廊屋（图6）为三开间主座建筑，前带两廊和天井，是广府地区最主要的平面布局形式。平面可见两卧房居于中间厅堂两侧，厅堂前为天井，两侧廊房分别为厨房和杂物间。厅堂作为家庭公共活动场所，多用于家庭聚会、婚丧大事等；厅堂面积较大，比之两侧卧房开间较宽。三间两廊屋纵向排布时，房屋后墙则为下一户的厨房，因而后墙不开窗，只在房屋的东西两侧开高窗用来采光通风。

图6 三间两廊屋

三间两廊屋所组成的古村落一般采用“梳式布局”（图7），两列建筑间狭长的巷道平行于夏季主导风向布置，形成“冷巷”。冷巷与天井共同组成的通风系统是广府民居“生态性”的显著特征。相邻两屋之间狭窄的露天通道，巷高而窄，受太阳照射的面积小，受晒时间短、温度较低。此外，风吹过冷巷时由于狭管效应，风速增大，并且风压降低，相邻院子里的热空气就会在压力差的影响下被带出，起到降温通风的效果。广府民居的天井设置一般较小，除了可以避免阳光直射之外，还具有拔风作用，即通过热压通风，向冷巷抽风，加速冷巷空气流动，进而带走室内热量。有时为风压作用，有时为热压作用，但都很好地满足了通风换气的需求。

图7 梳式布局

2.2.3 营造设计

广府地区潮湿多雨，气候炎热，地处夏热冬暖气候区，因此，三间两廊屋在漫长的历史中发展出了以降温隔热、除湿通风为主要目的的一系列营造手段[6]。例如设置方形的天井以达到更均衡的通风效果；缩小建筑间距，形成阴影而达到遮阳目的；将两侧的门设计成凹入形式，用以遮阳避雨，同时还可显示门第[7]；天井中种植植物、挖水井，满足生活需求的同时，也调节了院落内的微气候，并且水井还能使地下水位降低，有效起到了防潮作用。

2.2.4 小结

“生态性”作为建筑特点而言，是指建筑在营建、使用直至消亡的过程中，通过合理的安排组织、构造形式，使其具备低能耗、宜居和可持续发展的特性。三间两廊屋作为广府地区的传统民居形式，历经时间的检验仍适宜居住，其生态适应性模式于今而言依然有较大的参考价值。

3 结语

中国古代建筑作为数千年来劳动人民的智慧结晶，在选址、布局、结构、材料等方面处处体现了人们适应自然、尊重自然、利用自然、与自然和谐共生的观念。本文以我国两个地区典型传统建筑的具体营造手段为例，阐述了我国古代建筑蕴含的生态技术原理。虽然其建筑的形式与功能已无法完全满足当今社会的现实需求，但其中的生态理念却与当代绿色建筑体系的很多方面相吻合。可持续发展作为当今社会的价值追求，并不意味着和过去割裂，我们应该充分挖掘古代建筑深刻的内涵，借鉴其营造理念与技术，并结合当前先进的节能技术，重塑节能体系，这对未来的建筑节能设计具有借鉴意义。