基于自然致凉的南方传统民居环境要素及其作用机制

■ 周伊利 ZHOU Yili 宋德萱 SONG Dexuan

人类作为子系统存在于一定的自然环境系统之中，是整个自然生态系统中的一个层级，人类的生存离不开环境。自古以来，一些生长于各种气候下的乡土民居，有着极高超的自然环境设计智慧，值得现代建筑引以为圭臬[1]。在早期，人类改造自然的能力相对低下，技术活动无不遵循自然原则，并以适应自然和利用自然为前提。面对冷热季的规律性转换，传统聚落逐渐发展出响应气候变化的策略，积累了许多营造智慧，对当下城乡人居环境的改善有积极借鉴作用。本文着重关注夏季炎热气候条件下传统乡村自然致凉技术，提炼关键环境要素，并尝试剖析环境要素的自然致凉作用机制。

1 相关研究

南方传统民居可以划分为许多类型和形态，在同一区域，传统民居建筑单体的基本形态可能大同小异，但是民居所处的场地和环境却是千差万别的。环境要素的独特性造就了传统民居形态的丰富多彩。晋朝文人张华（232—300）在《博物志》中的记述：“南越巢居，北朔穴居，避寒暑也。”《韩非子·五蠹》中就有“有巢氏”教人“构木为巢”的记载。“巢居”和“穴居”同为中国传统民居最原始的形态，“南巢北穴”是古人对居住形态的高度概括，也道出了不同气候条件下居住形态的巨大差异。

传统民居与气候、环境之间的关联性历来是研究者的关注重点，南方各地区的传统民居研究已有较多成果。20世纪60年代，刘其兴等[2]提出，在上海农村住宅建筑规划设计中，要贯彻节约用地的精神，来解决零星分散的修建任务，研究紧凑合理的建筑群布局。在总体布局中，不能只强调形式，应结合地形布置，首先要考虑适用，力争良好朝向，同时，还要强调靠水布置。20 世纪80 年代，陆元鼎先生[3]从气候的角度总结了广东民居的形态特征，研究了冷巷、天井等空间形态对建筑微气候的调节作用。翁致祥等人[4]提出，在长江三角洲地区利用被动式太阳能为住宅采暖和致凉，通过热工计算和测试，阐述了太阳能住宅的必要性和可行性。进入新世纪后，关于传统聚落及民居研究不断深入，对各地传统民居内涵的挖掘和价值呈现进入一个新阶段。张茜的研究[5]立足厦门地区，着重分析当地传统民居结合气候的建筑经验，包括：通风、遮阳、隔热、防雨及防潮等，并从中获得现代居住建筑设计的启示。曾志辉的研究[6]总结了广府传统民居在传统群组布局、建筑单体及细部三个层面的传统通风智慧，并将有效的通风经验转化应用于现代工程设计实例中，通过实测与CFD 模拟的手段，分析其现代更新与应用的实际效果。陈伟莹的研究[7]阐述了江浙传统民居的朴素生态思想和气候响应策略，并总结了江浙传统民居的选址布局原则、空间结构形态、街巷布置方式等方面的规律特点。刘江乔的研究[8]基于西南巴渝地区的气候特征，阐述聚落空间与气候条件的关联性，从通风降温、遮阳降温、隔热降温和环境降温等四方面，分析了巴渝地区村镇传统聚落的被动式降温模式，并提出相应设计方法。

从现有研究成果看，聚落与民居成为研究重点，而关于聚落和民居所处的环境要素及其对建筑环境的影响论述较少。事实上，南方传统民居所处的自然环境千变万化，局地气候和局部地形对民居的物理环境具有直接影响。传统风水学说也大多立足自然环境，来服务于民居的布局和营建。这也正说明了人们早就认识到环境要素的重要性。在广大南方地区，湿热气候是造成夏季人居环境不舒适的主要因素，南方传统民居在长期的发展过程中，积累了诸多各具特色应对湿热气候的智慧，各类环境要素在炎热季节发挥着不同的致凉作用，从不同方面来减少湿热气候的不利影响，为建筑空间获得较高的热舒适性创造外部条件。因此，以人居环境调控为导向，剖析南方传统民居不同环境要素的致凉功效及作用机制，是对以往研究成果的深化和完善。

2 “自然致凉”概念

众所周知，太阳辐射是影响人居环境热舒适性最重要的因素。夏季太阳高度角较大，太阳辐射热量超出人体热舒适度的范围，具体表现为空气温度较高、太阳直接辐射较强；南方地区空气相对湿度较高，日夜温差较小，夏季夜间散热不充分。南方地区从南至北，先后受副热带高压气候的控制，形成晴热天气，空气温度较高，高温天日最高气温超过35℃，室内空气温度可接近甚至超过30℃，空气相对湿度可达75%以上，人体皮肤表面汗液蒸发不畅，感觉比较闷热。

自然致凉是指，按照能量自然运行规律，借助自然媒介来克服夏季热环境造成的不适感，其媒介通常包括风、水、冰、绿植等类型。自然致凉主要途径有：降低空间或局部空间的空气温度、增强皮肤表面的汗液蒸发、减弱人体活动强度等。以风为载体的自然致凉，是通过流动空气促进皮肤表面汗液蒸发，并带走局部空间中集聚的热量，从而达到散热目的。以水为载体的自然致凉，是利用自然存在的液态水比热大、温度较低等特点，使水体吸收环境中的热量，从而达到局部降温的作用。以冰为载体自然致凉，是储存冬天自然冻结而成的冰，在夏季用以食物冰镇、室内降温等。以绿色植物为载体的自然致凉，是利用绿色植物可遮挡烈日、蒸腾降温等特点，减少局部空间得热，营造较为凉爽的阴凉空间。

3 自然固有的环境要素及致凉机制

南方传统聚落在营建之时，将周边山和水作为主体，结合山体的走势形态和坡向，依照自然溪谷河流的走向，建筑犹如农作物被“种”在山水之间，而不过分苛求正南北朝向，一切似乎都顺应“地利”而定。在这里，山水是主体，建筑是山水的陪衬。较之北方，南方传统民居基地环境更加多样，需要采用灵活多变的建筑布局以顺应周边的山形水势，与自然融为一体，坐实向虚，接受自然环境的怀抱。在村落选址时，通过对附近的山川地形、地貌、地势等自然环境进行深入考察比较，进而获得最佳格局。古代村落选址通常以“背山、面水、向阳”为理想条件，尤其强调“负阴抱阳”“后有靠、前有照”的山形地势。

3.1 起伏山地

在南方复杂的地形中，人们总是能寻求到相对合适的场地作为聚居用地。“依山”与“傍水”的布局为建筑提供了许多可利用的外部自然因素，其中，与建筑致凉关联最为密切的就是地形风的存在与利用。南方地区山地较多，很多传统民居依山而筑，山顶和山谷接受的太阳辐射不同，引起两处气压梯度，这是形成地形风的基础。

《荀子·劝学》中有“积土成山，风雨兴焉”的描述。事实上，古人早已认识到地形的变化会产生小范围气候即地形小气候的现象。南方多地的传统民居朝向灵活多变，遵循“屋以面南为正向，然不可必得，则面北者虚其后以受南熏；面东者虚右、面西者虚左[9]”的营造准则，为建筑形成外部良好风场创造空间条件，因此，在南方各地可以见到各种“坐实向虚”“背坡面水”的村落格局。

浙东南传统民居朝向以依山背坡、面水向阳为准则。依山背坡，沿山势地形布置主要房屋是住宅定位的一般原则，并且易与面水的要求相契合，容易形成坐实向虚的格局。但有时背坡向水又与向阳相悖，浙东南民居朝向就往往依山脉、河流的趋势和走向，而不是简单追求坐北朝南。这样既可以降低基址改造的成本，又可使房屋朝向空间开阔之处，取得良好的视野。山谷风和山顶风也能提供较好的通风环境。浙东南地区，山地众多，走向复杂，多数传统民居散布于山坡上溪水旁，前低后高，每户都有较好的视野。永嘉县的林坑村是楠溪江流域保存最完整的山地民居之一，被人誉为湮没深山中的璞玉。村落分布于林坑溪的两侧，建筑依山就势、层层跌落，仿佛扎根于山林翠竹之间。林坑村的民居蜿蜒分布于山脚不同的台地之上，大多数建筑的长轴方向契合山体的等高线排布（图1）。浙江永嘉县黄南村[10]就坐落在黄南溪畔，坐西朝东，背靠山坡，全部房屋走向都顺着山形走势，错落分布于西岸山坡。全村有15 幢房屋，除1 幢朝东南外，其余14 幢均朝东，甚至东北。该村的视野较开阔，通风良好，空气新鲜，环境优美。这种坐实向虚的布局能使居民获得最大景观视野、最有利的通风致凉环境。

图1 浙江永嘉张溪林坑[11]

在我国西南的贵州，山地、丘陵、河谷、盆地交错分布，素称“地无三尺平”。贵州从江县都柳江畔的巨洞寨，位于较陡的山坡上，建筑面向都柳江，村寨沿等高线布置，分层筑台，建筑坐落于不同高度的台地之上。八吉侗寨居于都柳江畔，寨子依山傍水而建，村寨四周古榕、竹林邻毗皆是，寨子错落有致[12]。传统民居底层架空或吊脚于山坡之上，水平楼层和屋顶挑檐正好能捕获沿陡峭山体运动的山谷风和山顶风，提供足够动力的、规律变化的风压差，为室内空间的自然通风创造良好条件。

广府传统村落布局的典型形式是梳式布局[13]。广府民居常见三合院、四合院形式，以前者居多，属于小型住宅。三合院的平面单元大多是三间两廊式的三合院，即三开间主屋，前带两廊和天井组成三合院民居。这些三合院整齐划一，排列成行，犹如梳子或者耙齿，建筑外部形态和平面布局基本相同。山墙之间都留有“里巷”，是村内的主要通道，大门开在山墙面，有的村落在前后合院之间也留有比“里巷”稍窄的通道。这样的梳式布局在粤东、粤西、广西和海南部分地区都有分布。钟楼古村是规整梳式布局村落的典型案例，位于广州从化神岗镇，为欧阳氏族人在清咸丰年间（1859 年）所建的大宅院民居。钟楼古村坐西北朝东南，以欧阳仁山公祠为中轴线，数路民居分置左右，每一户的两廊相通对望，村落形态规整、分布疏朗（图2）。地形坡度尽管较小，仍有日夜变化的山谷风和山顶风，可顺畅地穿梭于里巷（图3），减少建筑体及局部环境中的热量集聚，为村落外部环境带来凉爽的风环境。

图2 广东从化钟楼村（来源：Google 地球）

图3 通风里巷[13]

在山地环境下，地形起伏引起的局部气候变化规律是传统民居中不可忽视的环境要素。传统民居以多样的布局形态契合千差万别的地形，在空间营造中充分利用了规律性变化的山风和谷风，使夏季人居环境趋向动态热舒适，而不是某种稳态环境。

3.2 流动水体

地形风不仅存在于“依山”环境中，也存在于“傍水”的环境中。在中国古代流传下来的纳凉古画中，经常出现“临山跨溪”的情景。俗话说，“智者乐山，仁者乐水”，山水不仅是重要的文化载体，也是环境调节的自然要素。

在南方起伏的山地环境中，水的形态决定于地形、地势。自然水体有缓急之分，也有深浅之别，南方许多地方传统民居的营造，都极力获取与自然水体亲近的机会。自然水体不仅具有很多日常生活、社会文化上的意义，而且确实能带来局部环境参数的改变。在古代，水上阁、水边榭等都是人们夏季活动的好场所，临水的凉意或扑面而来，或侧锋而至，不仅心情舒畅，而且身体凉爽。如武夷山的下梅村就是沿水两岸发展起来的民居聚落，街市面水而建，形成了水-街-建筑的布局方式。清澈的当溪顺着地势从山中徐徐流淌，既提供了沿溪两岸生活的日常与供水，同时也是山风、谷风的通道，为当溪两旁的村落带来清凉（图4）。浙江永嘉丽水街，位于永嘉岩头镇岩头村，也称丽水长廊，全长约300 m，始建于明朝。在临水一侧有2～2.5 m 宽有屋檐披盖的通廊，用于行人遮阳避雨。通廊下是自然形成的长形蓄水池，流水速度较慢，成为村内重要的公共空间（图5）。在夏季，村民在廊下临水消夏，时时能从水面迎来习习凉风。

图4 福建武夷山下梅村当溪[14]

图5 浙江永嘉丽水街

江南地区江河湖泊众多、水网密布，水网既是生活汲水的需要也是日常交通的补充，形成了许多具有南方特色的水乡风貌。在江南地区，街道、住宅与水道已形成多种组合模式（图6），河在水乡人居环境调控中扮演着重要角色。由于自然流动水体和建筑比热容的差异，水体温度相对比较稳定，白天通常低于空气温度，可以不断吸收周边空气中的热量，沿河两岸的局部空间降温效果尤为明显。此外，自然水体与建筑及地面受热产生一定的温度差，也容易形成日夜交替变化的水陆风，有助于建筑空间通风散热。

图6 江南水乡中街、宅、廊、河关系组合图[15]

除江南水乡之外，珠江流域的水乡也是遍布各地。广东顺德杏坛镇逢简水乡、中山民众镇岭南水乡、鹤山古劳水乡、德庆官圩镇金林水乡和广州番禺东涌水乡都是珠江流域水乡的杰出代表。由于更加湿润的环境和常年温暖的气候，使得水边的植被生长极为茂盛。因此，珠江流域水乡沿河地带大多有茂盛的绿色植物覆盖，这也成为与江南地区水乡差异的特点。由于自然植被的覆盖，减少了水体的辐射得热，加大了与建筑空间的温度差，使得水体的致凉作用更加明显。

在岭南地区，还有些村镇聚落布局相对集中，建筑密度较高，与起伏的地形高度契合。如广东肇庆蚬岗古村（图7），村落以较高的山丘为中心，呈放射状分布，建筑占据山丘的大部分，朝向各个方向，在四面八方自然形成从山顶到山脚的通道，而这些通道的山脚端都毗邻自然水池。山顶与水面的温度、气压差，使得上山或下水的气流渗过建筑（只要在建筑内部存在气流通道），建筑俨然成为“气候过滤器”。这里的水体与地形共同构成小气候变化的催化体系，为环境要素的利用奠定基础。

图7 广东肇庆蚬岗古村风通道示意图（来源：Google 地球）

4 人工营造的环境要素及致凉机制

在传统民居营建中，由于技术水平有限，环境调控能力较弱。传统民居在长久缓慢发展中积累经验，在许多方面体现出“巧于因借”的智慧。在顺应自然的同时，传统民居在营建中也借助自然环境中的各种要素来改善住居环境，营造适度舒适的建筑空间，并使这类环境要素成为人居环境的一部分。相比大自然固有的环境要素，人工营造的环境要素通常具有较强的指向性，具有一定规则的形状及人工改造的痕迹，并在日常生活中赋予其意义。水和绿化植被就是两种典型的人居环境要素。

4.1 人工水池

水池是传统聚落中及民居周边常见的环境要素。南方传统民居格外重视水池的营造，原因诸多，如方便日常生活中的汲水或排水需求，或是生产的组成部分，或是附会某种风水。人工水池在传统乡村风貌的塑造中扮演着重要角色。水池通常是整个村落汲水或洗涤的主要场所，也是村落级别的公共空间。水池面积较大，是村落外部空间的局部放大，有助于纾解村落空间中的气流和热量，利于夜间散热。

安徽宏村有着一套完善的供水系统，水系设计与日常生活休戚相关。村西的河水被引入村内，开凿了一条近1 m 宽的水圳，九曲十弯，流经各家各户，同时，也起到调节气温和美化环境的作用。水圳在村中央蓄水形成半月形的月沼，又在南部形成弓形的南湖，构成了宏村独特的风貌景观。宏村水圳中的流水为村落空间带来源源不断的冷量，吸收环境中的热量，犹如毛细血管，使村落脉络中的热量运动起来，部分流水在月沼小“歇”，流速下降，水面通过蒸发吸收聚落中的热量，并消散到空气中。而南湖的面积较大，对于夏季南向和东南向来风具有降温作用，使村落街巷获得温度较低的气流，有助于形成较好致凉作用的建筑室外风场。同时，南湖与北部的雷岗山存在气候梯度，促成村落内日夜变化的地形风。

浙江东南部的楠溪江流域分布着大量古村落，大小不一的水池随处可见，水池的营造极为讲究，甚至与聚落兴衰相关联。永嘉的苍坡古村落将水池置于东南方，分为两个不同方向的池塘：东池和西池，从一诞生起，这两个池塘就不只是普通的点化生活美化环境的池塘，还被赋予了耕读敬神等文化意义。事实上，水池是夏季主导风的必经之路，气流经过降温，再进入村落内部，可以改善聚落内部的热环境（图8）。

图8 浙江永嘉苍坡村东、西池及平面图（来源：Google 地球）

福建、广东地区的客家围龙屋一般建在山脚或半山腰，前低后高，造型优美，布局严谨[15]。屋前一般都有一半月形的池塘，称为“月塘”。月塘有排水蓄水、灌溉、洗涤、防火、养殖等功能，还起到微气候调节的作用，与屋后的封围林一起构成建筑周边气候梯度的屏障。具体来说，在日夜转换之间，房屋前后的水池和树林都有助于地形风的形成，屋前气流掠水而过，热量被水体吸收，对围龙屋内的巷道空间和建筑室内空间都具有降温作用。围龙屋这种后有靠山、前有池水的布局（图9），体现出传统风水学的思想，在这里，水通常被赋予“财富”“财势”等象征意义。事实上，水在带来生活方便的同时，还起着调节气候的作用，改善了局部环境的舒适度。

图9 客家民居围龙屋中的“月塘”[16]

湘西地区也是集山地、丘陵等地形的区域，水池的营造也同样受到重视。水池面积较小、形态较为随意，几乎分不清是建筑自然围合出水体的形态，还是建筑根据水体的形态分布。建筑没有追求刻意的朝向，只是都与水池的存在耦合关联，使得水池与建筑浑然一体。有的建筑入口的转折空间，试图“兜”住水池的凉气，有的建筑在砖砌的山墙开出凹空间，引导水池中较凉空气进入室内（图10）。

图10 建筑围绕池塘的群组布局[17]

在浙江永嘉芙蓉村，水池中还建造了一个带歇山重檐的亭子，是夏日人们喜爱的乘凉避暑场所。建于水池中的亭子四面透空，顶上又有屋顶覆盖，长时间处于阴影之中，还能接受来自四面的水面风，炎炎夏日也能感受到通透凉快（图11）。

图11 浙江永嘉芙蓉村水池

村落内的水池往往具有天然开放性和公共性，成为乡村日常生活的公共空间，具有共享属性。而部分传统民居还在庭院内部营造水池（图12），作为家庭内部之用，尽管面积较小，但在夏季也能改善庭院内的微气候。

图12 浙江泰顺泗溪某宅[18]

传统聚落和民居附近设置的水池，能对建筑环境的局部小气候产生不同程度的调节作用。首先，水体的气候调节作用在于水的蓄热能力强，能降低环境温度；其次，水池与通风的组合，可促进水面蒸发，降低空气温度，增强自然通风的散热降温作用，从而实现自然致凉的效果。

4.2 绿化植被

绿化植被的自然致凉主要依赖于植物枝叶的遮阴功能和绿色枝叶的蒸腾作用。遮阴功能是指，依靠植物尤其是高大树木，挡住炎炎夏日的直射，形成阴凉空间。而蒸腾作用则是水分从植物体表面（主要是叶子）以水蒸汽状态散失到大气中的过程，蒸腾作用不仅受外界环境条件的影响，而且还受植物本身的调节和控制。通过蒸腾作用，植物首先降低叶子表面的温度，水汽从叶子表面蒸发也会吸收空气中的热量。

借助树木遮阴来纳凉的场景在古代诗词中多有出现。在古代众多山水画中，传统民居亦总是处于树木的庇护之下（图13）。巨大的树木、繁茂的枝叶仿佛为建筑撑起一把巨大的遮阳伞，使建筑处于阴影之中，躲避夏日的晒烤，成为避暑纳凉的场所。所谓“榆柳荫后檐，桃李罗堂前”（陶渊明）、“栽松遍后院，种柳荫前墀”（白居易），就是将树木的种植品种、位置和效果隐含在美妙诗句里面。可见，在古代，利用树木来调节居住环境早已成为传统民居营建中的重要内容。

图13 清代袁江《荷净纳凉图》（局部）

南方地区气候温暖，利于绿化植被生长。除了高大乔木之外，大片竹林也是南方地区特有的景象。竹子适应温暖湿润的气候，适应性强，分布极广。竹子形态高大、生长迅速，在宅前屋后种植，可迅速成林，夏季枝叶茂盛，高度足以遮挡烈日，致凉效果显著，正如清末国学大师俞樾在《春在堂集》中写的“一日至云栖，此地万竹夹道，遮日凌云，巨竹弥望皆绿，仰不见天日，竹下伏天清凉无比”。在建筑周边种植翠竹，既可以营造别样的生活意境，也能因其较低的养护成本在较短时间内蔚然成林，调节居住微气候。

南方传统民居也有庭院里种植植物的习惯，各地习俗、气候不同，所种植物也有差异，常见的如爬藤类植物。爬藤类植物一般需要生长在排架之上，利用其遮阳、降温、增湿的作用，营造阴凉的藤下空间。如浙江东阳某自宅（巍山赵宅），其西立面设置了斜向的爬藤排架和垂直爬藤，减少了夏季午后西晒对建筑室内空间的加热作用（图14）。

图14 浙江东阳巍山赵宅[19]

5 结语

环境要素在人居环境的调控中扮演着重要角色，不应被忽视。南方地区的传统民居受到场地与环境方面的限制较大，以灵活的布局和多样的形态来响应复杂的地理环境。面对夏季湿热气候，南方传统民居充分利用自然固有的环境要素，挖掘环境要素固有的自然致凉潜力，选择“依山”“傍水”的聚落场地，为形成适应夏季湿热气候的人居大格局奠定环境基础。同时，南方传统民居中还包含许多人工营造的环境要素，根据环境调控目标导向，形成多种尺度下的自然致凉情景。南方传统民居营造的各种水池，既满足日常生活的用水需求，又具有积极的致凉作用；南方各地传统民居营造，紧密结合高大树木、竹林、爬藤等类型的绿化植被，发挥有机生命体在环境调控中的机能作用，以在夏季营造阴凉的人居空间。

重视环境要素对人居环境的调节作用是南方传统民居给予的重要启示之一。本文以夏季致凉为目标导向，初步提炼了各类环境要素，揭示出环境要素在夏季的致凉机制，以期呈现环境要素在建筑环境调控中的价值。在乡村振兴战略全面推进实施的背景下，传统民居中被动式的环境调控智慧对乡村人居环境的营造和提升具有重要的借鉴作用。尽管建筑环境调控技术已今非昔比，但“契合环境、响应自然”仍然是当今绿色建筑设计的核心理念。传统民居所蕴含的人居环境营造智慧将成为地域性绿色设计的源泉之一。