黃土高原地區(qū)窯洞建筑中的生態(tài)理念

李建軍 武 琳 支瑞峰

(內(nèi)蒙古自治區(qū) 包頭 014030)

1.前言

黃土高原華夏文明的基因，孕育了農(nóng)耕文明，居住在這片土地先民將道法自然、天人合一的思想到處體現(xiàn)在生活當(dāng)中。窯洞取材自然，造價(jià)低廉，環(huán)保節(jié)能，舒適宜居，將人——建筑——自然有機(jī)結(jié)合在一起，蘊(yùn)含著現(xiàn)代綠色建筑所追求的生態(tài)理念。在黃土高原廣大農(nóng)村地區(qū)，還有相當(dāng)一部分人群居住在窯洞之中，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前大約有4000萬居民住在各種類型窯洞中［1］，僅山西省2004年統(tǒng)計(jì)，全省有100萬孔土窯洞，窯洞居民為330 萬［2］。

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，農(nóng)村居民對居住環(huán)境要求有所提高，在人均耕地不斷減少，人地關(guān)系日趨緊張的大背景下，提升窯洞的住宅環(huán)境，滿足窯洞居民對居住環(huán)境的需求，延續(xù)窯洞建筑生態(tài)環(huán)保的理念，既可以開發(fā)原有的宅基地，減少對耕地占用，又可以通過研究其中的生態(tài)設(shè)計(jì)方法對現(xiàn)代綠色建筑設(shè)計(jì)具有借鑒意義。

2.窯洞建筑中生態(tài)理念

窯洞從其建筑材料來看可以分為土窯洞、磚石窯洞，其中土窯洞又分為靠崖土窯洞、接口土窯洞、地下窯洞，磚石窯洞可分為靠崖磚石窯和平地磚石窯。

2.1 選址及選材中的生態(tài)理念。土窯洞是在社會生產(chǎn)技術(shù)較低的條件下，黃土高原地區(qū)居民改造自然，適應(yīng)自然的結(jié)果，是人類穴居的一種類型。這類窯洞選址決定性因素是地形地貌、土質(zhì)堆積條件及飲用水源分布情況。黃土高原地區(qū)塬、梁、峁等地貌類型主要由堆積作用形成，在土質(zhì)堆積密實(shí)的陡坡地段及沿河、溝谷成為土窯洞的集中區(qū)，窯洞朝向決定于梁、峁構(gòu)造走向，朝南、朝東、朝西的都有。隨著人口增長，可用于修筑土窯洞的有利地形地貌條件缺乏，在一些土質(zhì)堆積條件不太密實(shí)地段也修建了一些窯洞，但是這種窯洞窯口部容易坍塌，為了防止窯面坍塌用磚石在正立面砌筑加固，外觀像磚石窯洞內(nèi)部空間還是土穴的接口窯洞。這種窯洞克服了土層堆積不太穩(wěn)定的缺點(diǎn)，利用了相對較差地段，降低了成本，增加開間，擴(kuò)大開窗面積，改善了采光條件，同時(shí)也具有美觀作用。地下窯洞主要集中在黃土高原平原地區(qū)，該地區(qū)受到外力侵蝕作用小、黃土層堆積厚，地下水位埋藏較深，梁卯地形較少，黃土塬地貌發(fā)育良好，不具有建設(shè)靠崖窯條件，因此在當(dāng)時(shí)生產(chǎn)技術(shù)較低條件下，為適應(yīng)這種環(huán)境，建設(shè)地下窯成為必然選擇。

從建筑材料和對自然改造來看，以上三種窯洞主要建材為土、石與木材，這些材料都是在自然環(huán)境中可以直接獲取，通過簡單加工就可以使用，對自然的破壞不大。靠崖式磚石窯以磚石為建造材料形成拱券結(jié)構(gòu)，一般選擇在背靠土坡，三面被土包裹地段，有利于抵消了拱券結(jié)構(gòu)的側(cè)推力，這在建造技術(shù)較低的條件下，確保窯洞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、防止坍塌、利于抗震等方面具有重要意義。這類窯選址多位于土窯原址，也有部分結(jié)合坡地建設(shè)，既可以利用原有建設(shè)用地，避免占用耕地，又可以降低建造成本。

選址位于坡地上的窯洞建造過程中，首先，將開挖墻多余土堆積于窯洞中間半凸拱形，作為弧形窯洞的模板及支撐結(jié)構(gòu)。然后，從窯墻體到弧形頂部進(jìn)行逐層砌筑，待窯洞結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)穩(wěn)定后將內(nèi)部土挖出，填補(bǔ)在窯洞頂部或砌筑院墻、平整院落做到土盡其用。平地磚石窯是在平地上完全用磚石砌筑的窯洞。這種窯洞在選址上脫離了地形條件的限制，是靠崖式磚石窯由坡地向平坦空曠地帶過度，建筑朝向受地形條件的限制較少，可以因地制宜選擇最佳朝向。其用料主要為石材、石灰、木材及生土。

2.2 采暖保溫生態(tài)理念。土窯洞建筑具有冬暖夏涼特點(diǎn)，石砌筑窯洞雖然也具有溫度調(diào)節(jié)功能但較土窯洞差，居民結(jié)合廚房安裝自備采暖系統(tǒng)，將廚房、火炕有機(jī)結(jié)合，既能滿足取暖要求又能滿足廚房用火需求。由于火炕煙道頂部建筑材料為當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境中的片巖，吸熱升溫快，其上層為水泥砂漿抹面找平層。火炕表面上鋪羊毛氈墊起到緩沖片巖熱量傳導(dǎo)的作用，使熱量緩慢釋放，保證室內(nèi)長時(shí)間的適宜的溫度。

2.3 建筑構(gòu)造中的生態(tài)理念。為了平衡拱券水平側(cè)推力，建造中增加兩側(cè)外墻厚度或者建設(shè)扶臂。從土窯洞到磚石窯洞，隨著建筑材料結(jié)構(gòu)性能的變化，內(nèi)部空間也有改變。磚石拱券結(jié)構(gòu)比土券結(jié)構(gòu)強(qiáng)，因此磚石窯開間及高度都有了較大改變，可以建造跨度較大空間，寬度從土窯的2－2.5米增加到4米，高度也達(dá)到4米左右，利用聯(lián)排窯洞中間通道，使內(nèi)部空間更大，有了功能分區(qū)，居住環(huán)境有了較大提高，采光條件有了較大改善，為了使室內(nèi)通風(fēng)良好，在后墻增設(shè)高窗，保證了私密性要求同時(shí)防止了噪聲干擾。建設(shè)聯(lián)排式窯洞也減少用料，降低了建筑成本。

2.4 窯洞頂部防水做法改變。傳統(tǒng)窯洞頂部用生土覆蓋，年長日久草本植物生長，鼠類及昆蟲會在覆土中挖洞筑巢，夏季黃土高原降雨豐沛，雨水會沿植物根系及孔隙下滲，引起窯內(nèi)頂部潮濕，嚴(yán)重時(shí)會引起頂部抹灰層脫落，影響室內(nèi)環(huán)境。

為了解決這一問題，現(xiàn)在窯洞屋頂防水處理施工藝有所改變，首先，用石灰漿灌頂，使拱券縫隙密閉;其次，干燥的石灰粉末與土層交替鋪設(shè)數(shù)層后夯實(shí)。由于石灰粉中的碳酸鈣可以吸收土層中的水分，起到干燥劑的作用，夯實(shí)可以使土中孔隙減少，防止水下滲。最后，在窯洞頂部最上層鋪設(shè)磚塊，用水泥砂漿溝縫，防止草本植物生長。

3.結(jié)語

窯洞不僅具有少占耕地、施工簡單、易于自建、造價(jià)低廉的特點(diǎn)，還有隔音、防火、保溫、冬暖夏涼的特點(diǎn)，是黃土高原農(nóng)家居民首選［3］。在環(huán)境問題日益突出的今天，如何減少對環(huán)境破壞已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的共識。窯洞充分利用了黃土高原地區(qū)的地理?xiàng)l件，適應(yīng)當(dāng)?shù)馗珊蛋敫珊禋夂颍Y(jié)合得天獨(dú)厚的土資源，創(chuàng)造了中國傳統(tǒng)建筑中的土文化［4］。作為黃土高原鄉(xiāng)土文化的基因，這種獨(dú)特的民居形式越來越受到一些藝術(shù)家和游客的喜歡，成為鄉(xiāng)村旅游的一個(gè)景點(diǎn)，值得推廣。

［1］劉小軍、王鐵行、于瑞艷 黃土地區(qū)窯洞的歷史、現(xiàn)狀及對未來發(fā)展的建議［J］工業(yè)建筑2007.

［2］史向紅 山西省農(nóng)村黃土窯洞更新淺析 ［J］

［3］喬一真、張愛國.黃土高原窯洞選址的環(huán)境學(xué)分析 ［J］科學(xué)之友，2013(01)