貴州西江千戶苗寨吊腳樓氣候適應性分析

邵麗麗　何　璘

(貴州民族大學，貴州 貴陽　550025)

1　西江千戶苗寨地理位置和氣候特征

西江千戶苗寨(北緯26°49′，東經108°17′)是我國最大的苗族聚集村寨，位于貴州省黔東南苗族侗族自治州雷山縣東北部，海拔833 m。苗寨所在的地形為典型河流谷地，東南高，西北低。當地氣候因地勢的高低呈現出復雜的多樣性。

根據中國氣象數據網提供的《中國地面累年值月值數據集》(1981年—2010年)和美國太空總署NASA網站提供的氣象資料(1983年—2005年)匯總后的西江千戶苗寨氣象參數，從表1可以看到，西江苗寨累年月平均溫度在4.7 ℃～24.5 ℃，全年高溫區集中在6月～8月，累月平均最高溫度29.4 ℃。全年低溫區集中在12月～次年2月，累月平均最低氣溫2 ℃。全年均值太陽輻射量為3.14 kWh/(m2·d)，全年相對濕度較大，80%左右。全年主導風向為北風，年平均風速2.87 m/s。黔東南地區屬于亞熱帶的山地濕潤性季風氣候，在我國GB 50178—93建筑氣候區劃標準中屬于夏熱冬冷氣候區。針對以上氣候特點，可以得出苗寨單體建筑吊腳樓的設計需要充分考慮除濕防濕、夏季隔熱和自然通風、冬季保溫。

表1　西江千戶苗寨氣象參數表

2　西江千戶苗寨吊腳樓的建筑特征

苗寨主體沿河流東北側的河谷坡地而建，由西南向東北層層抬高，單體吊腳樓成排連建。苗族吊腳樓其雛形源于河姆渡文化中“南人巢居”的干欄式建筑[1]，經過自然條件、歷史文化、經濟以及漢式建筑等因素的影響，發展成為半干欄建筑，即建筑底層并沒有全部懸空，俗稱“半邊樓”。其中，以西江千戶苗寨最具代表性，建造工精，發展水平較高[2]。

傳統典型吊腳樓采用全部木材搭建，其底層主要作為養畜、儲物和雜物堆放等生產活動的場所。內部的杉木隔墻，可以靈活劃分空間。杉木外墻也可以根據需要開敞或者封閉。吊腳樓的二層布置堂屋、退堂、火塘、廚房和臥室等生活居住空間。堂屋是整個屋子的中心，是祭祀祖先和公共活動的地方。在堂屋外側挑廊處靠邊通長設置靠背欄桿，形成一個可以自然通風和采光的半室外空間，俗稱“美人靠”。“美人靠”是整個屋子最佳的眺望觀景處，是民族特色的極致體現。吊腳樓的頂層是閣樓，主要用作貯物和風干。谷物散堆在木地板上，閣樓上空設置橫梁，可以吊掛風干食物。

吊腳樓平均層高較矮，約2.4 m，底層相對高些。雖然各個功能空間的尺度較小，但是居住功能分區合理且空間比例適宜。

3　建筑氣候分析

3.1　氣候分析軟件介紹及舒適度模型的選擇

建筑氣候分析軟件可以同時考慮氣候條件、室內熱舒適度和建筑設計這三個方面。通過分析當地的氣象數據，利用焓濕圖分析和判斷適宜當地氣候的建筑設計策略。本文選取的建筑氣候分析軟件是Climate Consultant，它由美國加利福尼亞大學洛杉磯分校(UCLA)開發。軟件可提供15種設計策略，其中13種設計策略是被動式的。

Climate Consultant中提供了四種熱舒適模型，根據西江千戶苗寨的夏熱冬冷、全年濕度較高的氣候特征，吊腳樓的構造特點以及苗家人的生活方式，本文選擇ASHRAE Handbook of Fundamentals Comfort Model up through 2005(2005年ASHRAE基礎模型手冊)中的舒適度模型計算。模型設定的條件是：對于冬季正常著裝的人，相對濕度50%時有效溫度20 ℃～23.3 ℃，最大濕球溫度為17.8 ℃，最低露點溫度為2.2 ℃，夏季舒適區域比冬季偏高2.8 ℃[3]。

3.2　最佳適應氣候的建筑設計策略組合

通過Climate Consultant軟件讀取氣象數據生成焓濕圖見圖1，可以看到絕大多數的散點落在了舒適區域的上部，左側和右側，即大部分時間空氣濕度都很高，相對濕度趨于100%；空氣溫度冬天位于舒適溫度以下，夏天空氣溫度位于舒適溫度以上，散點分布在低溫區的范圍大于其在高溫區的范圍，以上說明該地區是一個夏熱冬冷的地區，冬季濕冷夏季濕熱。根據軟件中最佳的設計策略組合，可以得到最適合當地氣候條件的設計策略。其中，1項～14項是被動式策略，15項和16項是主動式策略，可以看出，苗寨全年只有6.8%的時間處于舒適時段，10.4%的時間需要空調制冷，40.8%的時間需要采用供暖的方式。按照有效時間從長至短的排列方式，被動式設計策略依次為：內部得熱(21.6%)、僅除濕(14.7%)、機械通風(8.3%)、遮陽窗戶(7.3%)，被動式太陽能得熱+高蓄熱(3.3%)以及高蓄熱(2.3%)。各項設計策略在各月的有效時間比如表2所示。

表2　西江千戶苗寨氣候適宜性設計策略各月有效時間百分比

設計策略1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年熱舒適0.02.43.113.317.210.11.51.313.814.93.86.8窗戶遮陽0.10.45.77.413.217.222.814.06.20.37.3高蓄熱8.33.81.62.73.24.62.3機械通風9.215.925.422.29.310.46.68.3內部得熱2.65.218.848.856.016.41.53.043.138.322.42.821.6被動式太陽能得熱+高蓄熱1.95.04.42.50.72.05.17.36.53.3僅除濕2.12.64.413.843.345.842.918.95.514.7制冷,必要時除濕0.32.018.139.446.816.70.010.4采暖,必要時加濕96.090.876.526.71.60.00.00.01.534.367.897.040.8

4　西江千戶苗寨氣候適宜性分析

從表2中可以看出，在夏季7月和8月的熱舒適度較低，小于2%。在冬季11月～次年3月的熱舒適度在0%～3.8%之間，全年其余時間段均大于10%，所以本文從夏冬兩季進行分析。

4.1　應對夏季熱濕環境的策略

苗寨夏季比較炎熱，相對濕度80%左右，具有明顯的高溫高濕特征。根據表2可以看到，夏季通過僅除濕這一個設計策略，6月～8月的熱舒適度就可以分別提高43.3%,45.8%和42.9%。苗家人采用底部半架空的吊腳樓形式，將居住生活功能區設置在二樓，增加地面與居住功能區的垂直距離，不僅防止地面潮氣過度侵襲居住空間，而且還適應地形、節省建筑材料。

自然通風的設計措施也是解決高溫高濕問題的有效方法之一。從表2中可以看到，僅通過通風，6月～8月的熱舒適度就可以分別提高25.4%,22.2%和9.3%。吊腳樓的設計也很巧妙的利用了自然通風中的對流通風方式。吊腳樓底層架空、二層居住空間中加大開口面積的退堂以及“美人靠”的設計，形成了穿堂風，帶走室內的熱量和潮濕的空氣。同時頂層的谷倉又起到減少屋頂太陽輻射傳入二樓居住空間的作用。

窗戶遮陽是第三種比較高效的設計策略，6月～9月的舒適度可分別提高13.2%,17.2%,22.8%和14.0%。吊腳樓采用檐口較深的坡屋頂的形式，坡屋頂與半室外空間退堂組合可以起到遮陽效果，阻擋直射光進入室內，減少室內得熱。因該地降水量較大，坡屋頂的設計還可以更好的排走雨水，減少濕氣。

4.2　應對冬季寒冷的設計策略

從表2中看到，冬季12月、1月只有采用主動式采暖必要時加濕的這項主動式設計策略才能達到良好的室內舒適度。被動式措施中內部得熱可以略微提高人體舒適度。苗家人在二樓靠近廚房的區域設計了火塘間或者在堂屋中部設置火塘，在冬季時點燃，提高室內溫度，實現間歇式局部采暖。大部分吊腳樓坐北朝南，一方面爭取最大的太陽輻射量，一方面抵御冬季寒冷的北風。可以看出，苗家人對冬季濕冷的情況還是比較適應的。

5　結語

經過本文對苗寨當地氣候的分析，可以看出，苗族傳統民居吊腳樓積累了豐富的適應氣候的經驗和智慧。半干欄的吊腳空間、坡屋頂挑檐、“美人靠”和閣樓空間等一系列設計措施對調節夏季濕熱的室內熱環境起到了積極的作用。相對而言，冬季抵御寒冷的被動式設計較少。西江千戶苗寨目前已成為我國民族文化旅游地之一，吊腳樓已不再是單純的民居，而是全國各地游客觀光居住體驗的對象，它正在經歷一個重建的過程。本文的氣候分析為建筑師的民族地域性設計創作提供了一定的指導作用。