黃土高原地區窯洞建筑中的生態理念

李建軍 武 琳 支瑞峰

(內蒙古自治區 包頭 014030)

1.前言

黃土高原華夏文明的基因，孕育了農耕文明，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在生活當中。窯洞取材自然，造價低廉，環保節能，舒適宜居，將人——建筑——自然有機結合在一起，蘊含著現代綠色建筑所追求的生態理念。在黃土高原廣大農村地區，還有相當一部分人群居住在窯洞之中，據統計目前大約有4000萬居民住在各種類型窯洞中［1］，僅山西省2004年統計，全省有100萬孔土窯洞，窯洞居民為330 萬［2］。

隨著經濟不斷發展，農村居民對居住環境要求有所提高，在人均耕地不斷減少，人地關系日趨緊張的大背景下，提升窯洞的住宅環境，滿足窯洞居民對居住環境的需求，延續窯洞建筑生態環保的理念，既可以開發原有的宅基地，減少對耕地占用，又可以通過研究其中的生態設計方法對現代綠色建筑設計具有借鑒意義。

2.窯洞建筑中生態理念

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理念。土窯洞是在社會生產技術較低的條件下，黃土高原地區居民改造自然，適應自然的結果，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、土質堆積條件及飲用水源分布情況。黃土高原地區塬、梁、峁等地貌類型主要由堆積作用形成，在土質堆積密實的陡坡地段及沿河、溝谷成為土窯洞的集中區，窯洞朝向決定于梁、峁構造走向，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，在一些土質堆積條件不太密實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定的缺點，利用了相對較差地段，降低了成本，增加開間，擴大開窗面積，改善了采光條件，同時也具有美觀作用。地下窯洞主要集中在黃土高原平原地區，該地區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，黃土塬地貌發育良好，不具有建設靠崖窯條件，因此在當時生產技術較低條件下，為適應這種環境，建設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構，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構的側推力，這在建造技術較低的條件下，確保窯洞結構穩定性、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，也有部分結合坡地建設，既可以利用原有建設用地，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構。然后，從窯墻體到弧形頂部進行逐層砌筑，待窯洞結構養護穩定后將內部土挖出，填補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 采暖保溫生態理念。土窯洞建筑具有冬暖夏涼特點，石砌筑窯洞雖然也具有溫度調節功能但較土窯洞差，居民結合廚房安裝自備采暖系統，將廚房、火炕有機結合，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地自然環境中的片巖，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的作用，使熱量緩慢釋放，保證室內長時間的適宜的溫度。

2.3 建筑構造中的生態理念。為了平衡拱券水平側推力，建造中增加兩側外墻厚度或者建設扶臂。從土窯洞到磚石窯洞，隨著建筑材料結構性能的變化，內部空間也有改變。磚石拱券結構比土券結構強，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，高度也達到4米左右，利用聯排窯洞中間通道，使內部空間更大，有了功能分區，居住環境有了較大提高，采光條件有了較大改善，為了使室內通風良好，在后墻增設高窗，保證了私密性要求同時防止了噪聲干擾。建設聯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，引起窯內頂部潮濕，嚴重時會引起頂部抹灰層脫落，影響室內環境。

為了解決這一問題，現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數層后夯實。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磚塊，用水泥砂漿溝縫，防止草本植物生長。

3.結語

窯洞不僅具有少占耕地、施工簡單、易于自建、造價低廉的特點，還有隔音、防火、保溫、冬暖夏涼的特點，是黃土高原農家居民首選［3］。在環境問題日益突出的今天，如何減少對環境破壞已成為經濟發展的共識。窯洞充分利用了黃土高原地區的地理條件，適應當地干旱半干旱氣候，結合得天獨厚的土資源，創造了中國傳統建筑中的土文化［4］。作為黃土高原鄉土文化的基因，這種獨特的民居形式越來越受到一些藝術家和游客的喜歡，成為鄉村旅游的一個景點，值得推廣。

［1］劉小軍、王鐵行、于瑞艷 黃土地區窯洞的歷史、現狀及對未來發展的建議［J］工業建筑2007.

［2］史向紅 山西省農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境學分析 ［J］科學之友，2013(01)