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    《民居气候观,气候观民居》——论民居与气候

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    《新时代?新史学?新观点——当代建筑史学人系列讲座》第8期由北京建筑大学建筑与城市规划学院的郝石盟老师为我们分享她对民居与气候之间关系的研究过程。


    从民居的发展历程当中不难看出,影响民居建成因素其实是很复杂的。


    Amos Rapport 在他的书中曾提到过“气候是“物质限定因素”之一”,大体意思是说,气候因素无法决定你可以做什么,但能决定你不能做什么。


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    建筑的气候适应性其实是建筑与生俱来的,而建筑的气候适应性真正的被主流建筑师所关注是从大约1920年代到1930年代左右,据说勒·柯布西耶的“新建筑原则”其实是在他游历了地中海地区,看到了白色的当地民居从而得到了一定的启发。


    之后,六七十年代爆发的能源?;突肪澄;徊酵平酥髁鹘ㄖ缍杂谄虻墓刈⒂敕此肌ㄖ牖肪车降子Ω媒⒃跹墓叵??


    大量的所谓“绿色建筑思潮”涌起,六十年代诞生了大量的基础性的著作,如Victor Olgyay 的《Design with Climate》以及刘敦桢的《中国住宅解说》等等。


    90年代被称为“可持续建筑思潮”,真正的把气候对于建筑的影响作为一种设计灵感的来源。


    同时,90年代开始,暖通空调师逐渐深入到建筑领域当中,新的研究及测试技术相应而来,对建筑气候性的定性理解转变为可以借助工具定量研究。


    因此,90年代之后出现了大量关于气候性的研究,对这些研究的地域进行归类可以发现,主要集中在北纬30°地区,原因是北纬30°地区簇生了大量的人类古文明,民居的资源十分丰富,并且人类在此有着十分悠久的聚居历史,民居是一个自建造试错的过程,经过时间的累计才能显示出对于环境、气候的适应,因此北纬30°地区成为了学者们的目光聚集地。

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    同时在将研究统计结果叠合到气候分区图当中可以看出,研究主要集中在干热地区、湿热地区,寒冷地区研究数量较少,一方面是由于考虑到民居资源丰富度,另一方面是由于干热、湿热地区的气候条件相对复杂,也因此民居在适应气候的过程中主要更多的建造智慧。


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    通过以上的调查考量之后,郝石盟老师决定将自己的研究定位在我国境内的重庆武隆县桐梓镇,该地区属于夏热冬冷地区,应对夏热冬冷这样的气候,无论是技术上还是策略上,都有一定的矛盾性。通常的解决方案是将重点放在夏季防热及通风,适当的考虑冬季的防寒。


    另一方面该地所在的川渝地区每年日照辐射量在全球都属于倒数的,所以很难用被动式太阳得热的方式来解决冬季的供暖问题。


    2011年,郝老师和他的伙伴们经过了当地政府人员的允许后开始了为期四年的调查研究,包括建筑学角度以及建筑环境学、社会学角度的研究。


    气候分析

    桐梓镇属典型的山地地形,海拔在400米至1760米之间,对前后三年的气温进行统计分析显示,夏季平均气温在31度左右,冬季温度较重庆其他市区要低4-5℃,连天阴雨或小雪等极端环境下会达到零下4摄氏度左右。

    日照辐射量较低,冬季日照辐射量仅占全年的10%。


    民居情况

    对当地的民居进行调查,最早的民居建成年代约1700年(考虑后期部件更换),最后一栋穿斗式民居建于1980年左右,之后,民居由穿斗式转变为常见的水泥房屋。


    对居民进行调查


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    调查小组对当地的居民进行了访谈,通过聊天的方式去了解想要调查的问题。首先,当被问到喜欢老房子还是新房子的时候,有一种回答成为了居民们的普遍共识——“传统民居冬暖夏凉,但是还是更喜欢新砖房”。这个问题可以拆解成为两个问题,一是传统民居是否冬暖夏凉,二是如果传统民居真的冬暖夏凉,为什么居民们依旧倾向于新砖房。对此,调查人员进行了进一步的调查。


    1、 热感觉投票

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    2、 热舒适与热期望投票

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    拆开调查的结果显示确是较多的居民认为比起新砖房传统民居夏季更热,冬季更冷;为了更加准确地分析,调查小组对当地35栋典型的、有代表性的民居进行了详细的测绘,从建筑类型学上,把它们从建筑年代、材料以及平面布局上进行分类,在此基础上挑选出四种具有代表性的进行观测,连续观测这几个建筑里面的热环境表现到底是什么样的。


    部分测试数据如下:

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    测试结果显示,传统民居的确是白天最高温度高于现代民居,夜晚最低温度低于现代民居,也就印证了居民们的感受。另一方面灰色区域显示,传统民居室内外温度差距及波动是大于现代民居的。


    既然如此,是什么因素导致了传统民居冬暖夏凉的普遍认知?


    这说明是冬暖夏凉,不只是由这个温度这么简单的一个指标所能涵盖的,他可能还有其他能影响他的因素,或者它的含义还会更宽泛一点,那么都有什么呢?


    传统民居:差异化、多样化的建筑微气候营造


    传统民居提供了大量的半室外空间,檐廊的廊下、天井等等都是造成室内外空间温度波动大的原因之一。

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    上图中T1、T2指的是传统民居的房子,S是1950年代特殊的那栋,B指的是新建的现代民居,图中可以看出,传统民居的各个测点之间平均温度可能会差异稍微大一点,而且每一个测点的温度上限下限波动的范围也会大,后两者则相对较小,这就说明了在传统民族的室内,它所提供的热环境是非常具有差异性的。


    差异性是怎么造成的呢?


    首先是由于建筑空间的布局不同,从热成像照片当中可以看出,自身结构所造成的遮阳的空间部分温度低一些。


    第二个因素:在对风压和热压的定量研究中发现,而这的作用路径是不同的,而这个因素的影响效果需要更多的深入研究。

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    半室外空间的多样使用印证了建筑环境领域的“热适应理论”——人并不是热环境的被动接受者,而是主动参与者?!靶形鹘凇痹谌仁视讨衅鹱藕苤匾淖饔茫?/span>

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    当地冬季的一些典型热适应行为:

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    主要采暖设备:

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    个人调节:


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    建筑形式对采暖降温方式的影响:


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    经济条件对采暖降温方式选择的影响:


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    社会生活形态的影响:


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    此外,建筑材料的不同也会对室内的热效应有一定的影响。


    经过以上的一系列数据的分析,得出结论——“冬暖夏凉”这一感受并不能完全从室内温度和维护结构热工性的角度来分析,而主要是由于传统民居的物质环境为使用者提供了更大的行为调节机会。


    了解了为什么会有“冬暖夏凉”的结论,那么为什么村民会更倾向于选择现代民居?


    调查小组首先调查了当地居民关于新建房屋主要考虑的因素:

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    可以看出,居民们最先考虑的是造价问题,而“冬暖夏凉”并没有成为当地居民的关注点。


    另一方面,气候对传统民居的影响也是不可小觑的。


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    并且,传统的取暖、炊事设备会造成室内的严重污染,居民对目前的采暖方式并不满意。

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    此外,传统民居穿墙比较小,室内照度达不到基本的要求;


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    既然传统民居和现代民居都有一定的优缺点,那么是否有适用的改进策略?


    郝老师和她的组员总结出以下的几个原则:


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    首先在平面上寻求突破,将平面划分为冬季核心空间以及夏季扩展空间,冬季时缩小采暖区域,提高该区域的气密性;夏季时扩展开来,借用室外的气候资源达到室内的目标。

    其次,增加自然通风;

    最后,改善炊事设备,炊事余热有被利用的潜力,借鉴北方的火墙系统:


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    采用大量的系统验证、实验等等证实,烟气的余热是能够得到有效的收集的;


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    室内的温度也有所提高,能够达到较为舒适的温度:


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    历时四年的研究,让郝老师对民居的认知也更加的深入:“民居的气候适应性并不是对热舒适需求的精确满足,或达到完美的平衡,而是努力创造可接受的室内环境。民居对自然环境的态度是适应而不是支配;是调适而不是控制;是与之协作而不是与之对抗;应被看作是不同室外条件下的过滤器而不是屏障?!?/span>

    来源: 筑龙网

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