川西林盤節能經驗與啟示

董文英 Dong Wenying

(1.中南林業科技大學家具與藝術設計學院，湖南長沙 410004；2.四川農業大學林學院木材科學與工程系，四川成都 611113)

川西林盤節能經驗與啟示

董文英1,2Dong Wenying1,2

(1.中南林業科技大學家具與藝術設計學院，湖南長沙 410004；2.四川農業大學林學院木材科學與工程系，四川成都 611113)

在被動式節能背景下，從川西林盤及其住宅建筑入手，總結其傳統節能經驗，并提出了建筑平面布局、外墻的保溫隔熱性能、自然通風技術以及被動式太陽能利用等相關節能改進措施。目的在于把可供參考的經驗和措施在四川的新農村住宅建設中進行應用，為創造具有傳統文化特色并且環保、低碳、節能的新農村住宅及其環境提供一定的啟示與借鑒。

川西林盤；節能；通風技術；被動式設計

1 引言

在全球能源供應越來越緊張的今天，我們的建筑能耗卻一直居高不下，并在總能耗所占的比例也越來越重。1988年瑞典隆德大學的Mr. Bo Adamson教授和德國達姆斯塔特房屋與環境研究所的Mr. Wolfgang Feist博士提出被動式建筑概念，目標是設計一種不需要“主動”提供能量的這樣一種房屋，因此被稱為“被動式建筑”。2005年世界能源價格大幅上漲，“被動式建筑”作為生態節能領域的一項新技術，引起越來越多與環境相關的各界人士的注意。已有20余年被動建筑實踐歷史的歐洲在其議會也提出：歐洲新建建筑要符合“被動式住宅”標準。包括美國、中國等許多國家在內，越來越多的建筑專家逐漸認識到：“被動式建筑”節能技術是最合理且效果最明顯的建筑節能技術，它以適合的技術、優良的性能、良好的經濟性為建筑節能開辟了一條嶄新的道路。

被動式建筑設計方式有很多。經過有關部門對中國各個地區氣候的舒適度及節能措施對建筑產生的效果進行分析比較后，主要歸納為三種典型的被動式設計方法：自然通風技術、被動式太陽能利用以及保溫隔熱技術。

2 川西林盤的傳統節能模式

被動節能意識在千百年前人們建造住宅時就存在，只是沒有清晰的概念。自古以來，自然環境影響著民居建造。在諸多自然環境因素中，氣候對民居建造的影響是最大的。中國民居的形式、結構、構造，往往與氣候變化是相符的[1-2]。

川西林盤位于四川盆地西部邊緣，它是成都平原及丘陵地區的農家院落與周邊高大樹木、竹林、河流及外圍耕地等自然環境有機融合，營造的一種生態居住環境，是四川盆地地區獨有的一種傳統居住形式。該地區處于中國東部亞熱帶濕潤季風氣候區的西部邊緣與高原干熱河谷氣候交匯地帶，屬夏熱冬冷地區。近5年的氣象數據顯示，全年平均氣溫16℃左右，夏季平均氣溫不高于30℃，但冬季氣溫最低可達1℃；雨量充沛，空氣相對濕度較高，全年基本維持在80%左右；太陽輻射照度低，輻射量少。

川西林盤是青藏高原向成都平原過渡地帶的集生產、生活和景觀于一體的復合型居住模式。這一生態居住模式歷時悠久，與成都平原農耕條件、傳統農耕方式和居住生活需要相互協調，并成為維護成都平原生態環境的重要因素，千百年來這類民居建筑實踐中包含了眾多的傳統節能經驗。本研究發現，川西林盤的傳統節能經驗主要體現在因地制宜、優良的生態經驗和自然通風技術三個方面。

2.1 因地制宜

四川民居重要特點之一就是因地制宜，川西林盤也不例外。人們巧妙利用地形依山傍勢修建住宅（見圖1，依山傍勢的川西民居），并從當地環境中尋找適宜的建筑材料，如用當地盛產的柏木、竹子等作為建筑材料。川西林盤中雅安農村住宅常使用木骨泥墻、青石門框等，充滿鄉土氣息和地方特色。這類地方材料的使用，能有效調節室內溫度，很多建筑材料還能加以循環利用，即使不能再利用的廢棄材料也能自行分解，不會加重環境的承載力，還能有效減少垃圾排放，可稱其為低技術生態節能建筑。

圖1 依山傍勢的川西民居

川西林盤因地制宜的傳統節能經驗，在當今雅安新農村住宅建設過程中有所延續，政府和相關部門取締粘土磚，就地取材，利用工業廢渣燒制空心磚，利用白泥制水泥，推廣新型節能建材和墻體保溫材料；并充分利用農村可再生能源——沼氣，截止2010年底，雅安地區共建設農村戶用沼氣池8.37萬口，占適宜建池農戶的41.6%，建成沼氣后期服務網點175個。

2.2 傳統生態經驗

川西林盤具有較好的文化價值和生態價值，并且它的存在與居住模式對周圍環境的保護起到重大作用。它所在的成都平原是長江上游稻作文化的發祥地，在這里孕育了川西農耕文明，因其獨特的地理位置、氣候條件與文化背景，形成了當地居民與眾不同的生活生產模式，從此意義上講，林盤正是其文化特征的一面鏡子和一個縮影，是當地文脈傳承的一系分支。

林盤的形成和存在，猶如《園冶》作者計成所提出造園的至高境界“雖由人作，宛自天開”。其存在狀態充分印證了道家哲學提倡的自然無為即是美的哲學理念。道家崇尚“天人合一”的觀念，強調人與自然的協調及和諧關系。特有的川西院落式建筑和林、田、水共同營造的良好小氣候，正是道家這一生態觀念的直接體現。林盤結構所具有的生產格局和林、院的居住模式很類似森林與草地和灌木群落之間的過渡區域，由于群落交錯區樹種的數目及一些種群密度比相鄰群落大，使林盤具有更豐富的物種，這些樹木為鳥禽及小動物提供了良好的棲息地。林盤中的人們居住于院落之中，游憩于林盤綠洲，工作于田間地頭，形成以小農經濟為主的自給自足的“自養生態系統”。而且為生活其中的居民創造了溫潤適宜的小氣候，置身于林盤中，春秋宜人、夏天遮陰、冬季擋風，其空氣的含氧量和潔凈度，較之城市中的污濁空氣，兩者不可同日而語。對于雅安市提出建設國際化區域性生態城市的戰略目標來說，川西林盤的傳統生態經驗可供借鑒和參考。（見圖2，川西林盤規劃平面圖）

圖2 川西林盤規劃平面圖

2.3 自然通風技術

自然通風技術主要是利用天井所形成的，它對建筑舒適度的影響在各個地區均比較明顯。而針對不同地區，天井在自然通風的作用時間和效果上存在一定差別。通過分析可以發現，像川西林盤這類夏熱冬冷地區，其被動式設計在12月至次年3月寒冷季節效果微乎其微，同樣需要供暖來滿足其舒適度要求。而事實上，在四川這類夏熱冬冷地區的冬季是沒有集中供暖的，這嚴重影響該地區冬季的舒適度。因此，在川西林盤地區采用自然通風技術相對其他典型的被動式設計技術來說更為有效。

為川西林盤住宅的節能創造良好的條件的就是“天井”的設置。川西林盤住宅建筑中的天井與四川的氣候和生活方式有著密切的聯系。由于川西空氣潮濕日曬少，天井居于院落之中，與院落保持空氣通暢，還可將屋內的潮氣與灰塵排于屋外。一般的林盤住宅會在房屋與圍墻間至少留有1米左右寬度的通風天井，以利于組織室內良好的穿堂風。除此之外，天井常常就地取材，借助簡單的建筑材料與房屋建筑同步修建，省工、省料、便于施工，并結合房檐的避雨、遮陰功能，能將污水順利地排出室外，對室內空氣與濕度的調整起到積極地作用。與阿拉伯園林中“下沉式花圃”有異曲同工之妙。（見圖3、4，林盤住宅中的天井）

圖3-4 林盤住宅中的天井

圖5 典型川西林盤的室內熱環境

3 川西林盤節能改進措施

川西地區建筑節能措施主要體現在夏季以通風、隔熱、遮陽、隔潮為主，冬季以集熱、保溫、通風為主的被動技術。川西林盤對于住宅建筑夏季通風、遮陽和生態性處理有良好效果，但對于建筑的冬季集熱、保溫等措施還有待改進，尤其是冬季室內熱環境急需改善。

3.1 建筑布局

建筑朝向的選擇決定了室內采光情況，因此，選擇合理的建筑朝向是建筑布局的首要因素。川西地區山地居多，當地建筑根據周圍地形和環境來選擇朝向，一定程度上影響到住宅的自然采光和冬季太陽輻射熱。有數據表明，在典型川西林盤中，天晴時有良好采光條件的房間室內氣溫明顯高于采光欠佳的房間，平均溫差為1.8℃，最大可達3.6℃。因此良好的采光在很大程度上可以改善川西林盤住宅冬季室內熱環境。（見圖5，典型川西林盤的室內熱環境）

據研究表明，當房屋的朝向或集熱面處于正南方向±30°以內時，最有利于太陽能的利用。在建筑物平面布局時，應把人們居住的主要房間布置在南側，而次要的房間則布置在北側，并且，最好設計成東西軸長、南北軸短的平面形狀[4]。

3.2 外墻保溫隔熱

對于川西林盤住宅建筑，圍護結構主要為磚墻、夯土墻或木板墻，這種外墻材料加之有限的建筑施工水平，導致農宅的密閉性與保溫性能都比較差。但在川西林盤住宅中也能看到有效而環保的節能方法縮影：在依山傍勢修建的住宅中，有些住宅的三面都圍著山體（效果等同于埋入地下），并設置通風天井，這樣能有效隔熱。再者，建筑周圍可以種植適宜的樹種，如南側種植落葉樹，夏季遮陽，冬季建筑外墻可以接受陽光來加熱室溫。對于川西林盤低層住宅，可以選擇當地豐富木材、石材、黃泥等材料資源，既節約成本，石材作為適合的墻體材料，還能有效地保溫隔熱。

直接接受陽光暴曬時間最長的是屋頂。最好的方法是用植被覆蓋屋頂，既能有效的保溫隔熱，又可以美化環境。但對于川西這類夏季多雨的地區，最因地制宜的節能做法是在屋頂上儲水，但前提是屋頂要做好防水[5]。

3.3 更優良的自然通風技術

川西林盤的朝向和平面布局應考慮到川西地區的夏季與冬季的風向，使朝向夏季主導風向的外表面積增大，改善吸風面的風環境。建筑的平面盡量利用集中式的圓形、扇形、方形等組合的方式進行平面布局，減少建筑的體型系數，減少能量耗散。同時，可將建筑物立面因勢利導設計成尖劈形體，用其朝向冬季主導風向，以削弱冬季不利風流的影響。在川西林盤住宅建筑中延續天井的設置，以利于疏導以及釋放過大的室外風流。還可在建筑每層的適當高度合理設計通透空間，有利于夏季通風。

3.4 被動式太陽能利用

川西林盤地區太陽輻射少，屬太陽能利用第Ⅴ類地區。針對日照少的特點，我們可以改太陽能板等的主動式太陽能利用為被動式太陽能利用。通過巧妙的構造設計實現太陽能的直接利用，具有低技術、低成本的特點，有利于節能技術的普及和推廣。

(1)直接受益式系統。通過合理設置，使房間成為一個有太陽能集熱器、蓄熱器、熱分配裝置等的綜合體，將更多的太陽光反射進入室內，有效解決傳統川西林盤住宅建筑陰暗、熱環境差的問題。此外，還可利用混凝土、磚、夯土等制成的集熱蓄熱體，通過蓄熱體對白天收集的太陽輻射熱的時滯效應在夜間放熱。這種直接受益式和蓄熱體式的組合，既保證了室內溫度的均衡性，又可獲得良好的自然采光。

(2)對流環路式系統。將維護構件設計成由玻璃層和集熱墻的雙層壁面，同時在集熱墻外表面作保溫層，使金屬隔板與集熱墻之間形成對流循環集熱系統。當太陽照射時，集熱器內的空氣迅速升溫，流動的空氣來加熱室內的墻體進而向居室供熱，以保持室內溫度的穩定。

(3)附加溫室系統。在川西林盤住宅建筑二層向南采光好的空間（陽臺、走廊、小門廳等），增設由玻璃與墻體構成的暖房或日光室，這種方式既可用于新建的太陽房，也可在舊房改建時增建。在太陽光的作用下，暖房迅速升溫，熱量一部分貯存，一部分則進入室內，從而改善室內熱環境。

4 結論

川西林盤傳統生態居住模式體現出的因地制宜和良好自然通風技術，不僅使川西林盤充滿鄉土氣息和地方特色，也符合被動設計中經濟、節能、環保等要求，對于夏熱冬冷地區的被動建筑設計，能提供一定有效的參考。

被動節能設計的研究在我國還在摸索階段，川西林盤的傳統節能經驗也需要通過多方面的改進來適應現代人的生活。本研究認為可以從川西林盤自然通風技術、墻體保溫與隔熱性能和太陽能的直接利用等節能設計方面的進行改進與優化。這些節能改進措施的建造成本只增加5～10%，運行能耗只相當于普通建筑10～25%。其根本目的是保證室內空間夏季通風、涼爽；冬季保暖，采集熱量。因此，本研究所提倡的被動、節能，并不是要有幾百個控制開關和龐大的設備系統的高成本建筑，而是可以從傳統民居中吸取節能住宅規劃、構造、材料等方面的寶貴經驗，運用最生態、最自然的手段因地制宜，防止偽生態住宅的產生，只有這樣才能保證四川民居真正意義上的被動、節能，為為新農村建設、生態城市建設和發展生態旅游提供寶貴的依據和借鑒。

（責任編輯：賀 輝）

[1]吳江,史津.不同地域傳統民居與其后相關的低碳經驗研究[J].四川建材, 2010.06：44-45.

[2]曾文琳,戴向東,呂宙.建筑室內與家具的低碳設計初探[J].家具與室內裝飾,2013(04).

[3]雷亞平,林忠平.四川盆地地區農村住宅冬季熱環境實測與評價[J].建筑科學,2009,12：39-43.

[4]崔艷琦.農村住宅建筑節能分析[J].工業建筑,2010,40(8)：61-63.

[5]莊碧賢.建筑設計中被動式節能的探討[J].建材技術與應用,2010,4(8)：13-14.

Energy-saving Experience and Enlightenment of Western Sichuan Lin Pan

Under the background of passive energy saving, some traditional residential building energy saving experiences of farmhouse forest in Western Sichuan were summed up and appropriate energy-saving improvement measures of construction layout, exterior walls insulation, natural ventilation technology and Passive solar energy utilization were proposed from the perspective of the western Sichuan Lin Pan and residential buildings. The purpose is to apply the experience and measures of reference to the Sichuan new rural construction, and to provide the certain enlightenment and reference to create a traditional characteristic and low carbon energy saving of the new rural residential and its environment.

Western Sichuan Lin Pan; Energy conservation; Ventilation technology; Passive energy design

TS664；TU238+.2

A

1006-8260(2015)01-0023-03

中南林業科技大學研究生創新論壇項目