黑龍江傳統(tǒng)建筑的適寒性研究*

周立軍 周天夫 李同予

1 傳統(tǒng)建筑布局適寒性表達(dá)

黑龍江省處于中緯度歐亞大陸東沿，太平洋西岸，北面臨近寒冷的西伯利亞，南北跨中溫帶與寒溫帶。冬季高空受貝加爾湖高壓脊與亞洲大陸東部低壓槽控制，而地面則受蒙古高壓中心與阿留申群島低壓中心的影響，因而使來自蒙古高壓區(qū)的干冷極地大陸性氣團(tuán)不斷向太平洋阿留申群島低壓區(qū)流動(dòng)，形成冬季風(fēng)，即常見的寒冷干燥的西北風(fēng)；夏季，隨著太陽輻射能量逐漸加大，亞洲大陸由冬季高壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)為低壓系統(tǒng)，在西太平洋副熱帶高壓控制和高空鋒區(qū)的影響下，使來自西太平洋的溫濕海洋性氣團(tuán)不斷向亞洲大陸流動(dòng)，形成夏季風(fēng)，即溫暖濕潤的東南風(fēng)或南風(fēng)。因此，黑龍江省的氣候具有明顯的季風(fēng)氣候特征，但西部受夏季風(fēng)影響弱，顯示出一些大陸性氣候特征。冬季寒冷，以寒冷干燥的西北風(fēng)為主，夏季涼爽空氣濕度適中。因此傳統(tǒng)建筑在建筑布局上，建筑朝向多為南向，以遮擋冬季西北風(fēng)，保障夏季建筑通風(fēng)為主。

1.1 建筑布局適寒性的總體特征

由于黑龍江地區(qū)平原居多，地處平緩地帶，所以主要道路大多沿東西向成帶形分布，民居間的距離較大。南北向道路較小，主要起輔助交通的作用，這也是考慮嚴(yán)寒氣候下充分采光的結(jié)果。在傳統(tǒng)民居群體布局形式上，大都采取行列式布局，其特點(diǎn)是絕大部分建筑物可以獲得良好的朝向，從而有利于建筑爭取良好的日照、采光和通風(fēng)條件。而且黑龍江地區(qū)地廣人稀，土地資源相對(duì)豐富也是采用行列式布局的原因之一。行列式布局的地形適應(yīng)性也較強(qiáng)，但是它不利于形成完整、安靜的空間和院落，建筑群體組合也比較單調(diào)。周邊式布局由于建筑四周排列，難以保證朝向均好，且不利于自然通風(fēng)，所以很少見到這種形式的布局。有些傳統(tǒng)民居群體在行列式布局的同時(shí)故意錯(cuò)開了一個(gè)角度，構(gòu)成錯(cuò)列式布局，這樣可以改善夏季的通風(fēng)效果。因?yàn)橥L(fēng)效果與當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向的入射角度有很大的關(guān)系，當(dāng)行列式布局與主導(dǎo)風(fēng)向垂直時(shí)，由于前排建筑的遮擋，后排建筑的通風(fēng)效果不理想，為了獲得較好的通風(fēng)效果，只有加大前后排之間的間距。當(dāng)于主導(dǎo)風(fēng)向的夾角為30°時(shí)，其效果實(shí)際上是在氣流的方向上增加了建筑的間距，這種布局能更好地將風(fēng)引向建筑群內(nèi)部（圖1）。

1.2 傳統(tǒng)民居建筑布局的適寒性特征

黑龍江省傳統(tǒng)村落布局較為松散，選址都盡量選擇在南低北高的向陽坡地上。從日照的角度看這樣選址的好處很多，因?yàn)榻ㄖ挥谙蜿柶碌厣峡梢誀幦「嗳照眨瑴囟扰c背陰坡地相比要高l0℃左右。建筑大多坐北朝南，并且一些民居還把主要入口設(shè)置在了南面，從太陽照射的時(shí)間和照射的深度方面來說，向南的房間具有冬暖夏涼的特點(diǎn)，從主導(dǎo)風(fēng)向方面來說，東北地區(qū)民居在朝向的選擇上應(yīng)該盡量讓正房的長軸方向垂直于冬季的主導(dǎo)季風(fēng)方向，加強(qiáng)建筑之間的擋風(fēng)作用，降級(jí)熱損耗。要盡量避免北向，這不僅是因?yàn)楸毕虻姆块g冬季較難獲得足夠的日照，還因?yàn)槎緛碜员泵娴暮淇諝鈺?huì)對(duì)建筑熱工環(huán)境產(chǎn)生非常不利的影響，且空氣流速越快，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面熱阻越小，通過建筑開口處的散熱量就越大，所以傳統(tǒng)民居北向開口的甚少。

傳統(tǒng)民居大多以院落的形式存在。院落是外界環(huán)境和室內(nèi)環(huán)境間的一個(gè)融合與過渡的區(qū)域。在中國人的日常生活中，院落更是在使用上不可或缺的一部分，很多生活中的活動(dòng)，如游戲、乘涼經(jīng)常是在這樣一個(gè)露天卻又圍合的良好空間中進(jìn)行的。院落式的布局具有重要的氣候調(diào)節(jié)功能，封閉而露天的庭院能明顯的起到改善氣候條件和減弱不良?xì)夂蚯忠u的作用。利用冬夏太陽入射角的差別和早晚日照陰影的變化，庭院天井和廊檐的結(jié)合，可以有效地抵抗寒風(fēng)侵襲，阻隔風(fēng)沙漫揚(yáng)。院落主要是通過調(diào)節(jié)庭院天井的大小、高低、開合，適應(yīng)了北方強(qiáng)調(diào)日照、防風(fēng)，南方突出遮陽、通風(fēng)的要求。在這方面庭院充分發(fā)揮了建筑組群內(nèi)部的小氣候調(diào)節(jié)作用。不同氣候區(qū)，院落空間的構(gòu)成形式有很大差異。

黑龍江省嚴(yán)寒地區(qū)冬季對(duì)日照的要求最高，日照時(shí)間的長短，不僅僅影響到采光問題，更重要的是可以提升室內(nèi)的溫度，進(jìn)而降低冬季里能源的消耗。因此，黑龍江農(nóng)村建筑幾乎全是正南正北朝向，并且采用雙層窗，開大窗，最大程度地汲取太陽的輻射。有些地方采用陽光房來延長保溫效果。黑龍江省四合院的民居就是一種能優(yōu)化氣候的建筑布局。既有爭取日照的功能，又通過合理的住宅樓群的組合、布局走向都將產(chǎn)生不同的陰影區(qū)和防風(fēng)效果。黑龍江省居住建筑的傳承主要體現(xiàn)在布局上，這都在現(xiàn)代傳統(tǒng)村落建筑中有所體現(xiàn)（圖2）。

圖1 行列式南向?yàn)橹鞯膫鹘y(tǒng)村落布局

圖2 黑龍江傳統(tǒng)村落建筑形式

1.3 公共建筑布局的適寒性特征

黑龍江省的傳統(tǒng)公共建筑主要為寺廟、府衙等，具有北方四合院的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的公共建筑以圍合院落形式為主。北方四合院的發(fā)揚(yáng)和皇權(quán)貴族是密不可分的，同時(shí)也起到防風(fēng)和安全的作用。黑龍江土地肥沃，空間廣闊，且多為建都時(shí)統(tǒng)一規(guī)劃，南北街道如棋盤般排列，因此院落空間較為寬松，布局多樣。由于空間大，院落可以吸收更多的能量來抵御嚴(yán)寒，因此空間和空間之間必須有足夠的空間來吸收日曬，保暖保溫。北側(cè)由于冬季西北風(fēng)較多，以墻或者回廊等進(jìn)行隔斷封閉。南側(cè)則開門迎接陽光，采納溫暖的南風(fēng)。

哈爾濱道臺(tái)府是中國傳統(tǒng)式建筑與北方地方建筑的混合體，它規(guī)模龐大，氣勢巍然，占地面積兩萬八千余平方米，遵循封建禮儀，呈對(duì)稱布局，左文右武，前衙后寢。南北軸線長七十丈，東西寬四十五丈。中軸線上由外至內(nèi)依次為照壁、大門、儀門、大堂、二堂、宅門、三堂；東側(cè)線上有衙神廟、書房、廚房、戈什房、雜項(xiàng)人房。西側(cè)線上有冰窖、督捕廳、洪善驛、會(huì)華官廳、會(huì)洋官廳。院墻內(nèi)有車棚、馬廄、茶房、糧倉等。整個(gè)建筑群體錯(cuò)落有致，結(jié)構(gòu)合理。哈爾濱道臺(tái)府的建筑布局為四合院形式，且主體建筑以南向?yàn)橹鳎綄儆梅吭跂|西向（圖3）。

圖3 哈爾濱道臺(tái)府鳥瞰圖

2 建筑形體適寒性的表達(dá)

氣候作為一種不可抗拒的自然現(xiàn)象制約著建筑的形式與發(fā)展，古代勞動(dòng)人民經(jīng)過長期實(shí)踐探索出適應(yīng)北方寒冷地區(qū)氣候的冬暖夏涼的傳統(tǒng)建筑，為抵御寒冷氣候的不利影響，黑龍江省寒地建筑的形態(tài)構(gòu)成以厚重、敦實(shí)、規(guī)整為主，規(guī)劃布局爭取更多陽光，空間組織避免寒風(fēng)侵襲。在建筑單體形式上也具有寒地氣候傳承性。北方的冬天風(fēng)雪侵襲，溫度低，要特意注重保暖，因此從日照度、日曬時(shí)長、防避風(fēng)雪、采暖等角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些需求對(duì)屋頂、外墻提出了要求，墻體相對(duì)要厚實(shí)，不透風(fēng)以保暖。

2.1 民居建筑形體的適寒性特征

寒冷地區(qū)的建筑要盡量減少熱損失，提高建筑抵御寒風(fēng)和雪荷載的能力，可不考慮夏季防熱。在建筑外部形態(tài)更新設(shè)計(jì)時(shí)，著重從以下三方面進(jìn)行適應(yīng)寒地氣候的地域化更新：第一，減少熱損失；第二，抵御寒風(fēng)；第三，抵御雪荷載 。

屋脊的樣式主要有兩種，一種是實(shí)心脊，即屋脊全部為實(shí)體，造型簡潔；另一種是花瓦脊，屋脊用瓦片或花磚裝飾，又叫“玲瓏脊”，做法比較講究。花瓦脊的具體做法是：在鋪完瓦屋面后，在兩排青瓦的接縫上方正扣青瓦一排，在空隙部分填充泥灰。這樣的構(gòu)造做法可以在泥灰滲水時(shí)依然可以防止雨雪滲入屋內(nèi)。之后在上面鋪砌一皮或兩皮的胎子磚，鋪一層脊帽蓋瓦，在上面用瓦片拼出圖案。上面再設(shè)一層脊帽蓋瓦，兩端則用青磚砌實(shí)。在做實(shí)心脊時(shí)則將拼花瓦片部分以青磚代替（圖4）。

圖4 坡屋頂建筑形式

黑龍江省傳統(tǒng)民居的屋頂相對(duì)華北地區(qū)來講比較陡峭，也是由于不同氣候的影響。黑龍江地區(qū)多雪，尤其是在冬天，氣候長期嚴(yán)寒，降落在屋頂?shù)难┛赡軙?huì)很長時(shí)間也不易融化，這樣就給屋頂增添了很大的雪荷載，對(duì)于房屋的結(jié)構(gòu)體系造成了不小的負(fù)擔(dān)，從而降低房屋的使用壽命，因此，將房屋屋頂?shù)钠露仍龃螅紫瓤梢允狗e雪在自身重力的作用下，很快滑落，另一方面，在積雪融化時(shí)，也可以使雪水迅速沿瓦溝排出，如果屋頂坡度過緩，則容易造成排水不暢，這樣到晚上融雪重新結(jié)冰對(duì)屋面結(jié)構(gòu)的破環(huán)是十分嚴(yán)重的。

黑龍江省民居建筑在傳統(tǒng)建筑傳承上體現(xiàn)為建筑屋頂是坡屋頂，目的是為了冬天防雪，建筑形式比較簡譜端莊，顯示出北方傳統(tǒng)建筑的簡樸、厚重，建筑形體集中簡約，起到冬季抗寒的作用。

2.2 公共建筑形體的適寒性特征

考慮冬季保溫需要，黑龍江省傳統(tǒng)公共建筑為采暖能耗主導(dǎo)建筑能耗，形成隔熱性能良好的外界面和簡約緊湊的體型應(yīng)該是適合的建筑形態(tài)。光環(huán)境和風(fēng)環(huán)境都要比熱舒適環(huán)境能耗少、成本低，更容易得到滿足。不同于南方建筑，以通風(fēng)散熱為主，黑龍江省傳統(tǒng)公共建筑面臨漫長冬季嚴(yán)寒氣候的不利影響,其建筑單體的形態(tài)構(gòu)成以厚重、敦實(shí)、規(guī)整為主。如哈爾濱呼蘭清真寺與山東臨清清真寺形態(tài)對(duì)比，山東臨清清真寺建筑規(guī)模宏大，氣勢宏偉，相比哈爾濱呼蘭清真寺整體建筑對(duì)稱、協(xié)調(diào)、雅靜，建筑為四合庭院，東面為對(duì)廳，禮拜大殿坐西，殿門前高懸九龍匾和左寶貴題書匾額。拾級(jí)而上，殿為“明三（間）暗六（間）”結(jié)構(gòu)，可容300人禮拜。整體給人以古樸典雅，簡潔大方的感受。黑龍江省的傳統(tǒng)建筑形態(tài)更注重保溫的設(shè)置，而公共建筑與民居不同，分需要采光和不需要采光的建筑。冬季冷風(fēng)滲透主要是通過門窗的開啟及接縫而造成，而一次窗開啟導(dǎo)致的通風(fēng)換氣量遠(yuǎn)大于維持室內(nèi)空氣清新所需求的新鮮空氣量。因此黑龍江省建筑開窗以南向?yàn)橹鳎瑴p少熱損，其他方向很少開門窗。同時(shí)建筑形體緊湊，對(duì)于不需要采光的公共建筑，一般設(shè)置在東西朝向，并且減少開窗數(shù)量，以保證冬季室內(nèi)空間的保暖效果。例如哈爾濱極樂寺，占地面積57000m2。極樂寺的布局分為兩大部分即為塔院和廟庭。廟庭的建筑布局繼承了明、清佛寺的建筑布局，由主房、配房組成了嚴(yán)格對(duì)稱的多進(jìn)院落形式。中央正對(duì)山門的是天王殿，依次是大雄寶殿、西方三圣、藏經(jīng)閣和觀音殿。大雄寶殿內(nèi)供釋迦牟尼，是整個(gè)廟庭建筑群體的主導(dǎo)建筑物，建筑體積和質(zhì)量都在其他單體建筑之上，硬山式屋頂形式，五開間的佛殿。極樂寺主要建筑朝向南向，建筑空間進(jìn)深加大，提高了建筑整體熱能效。門窗朝南向開，增加南向采光，減少其他方向開窗帶來的空氣流量以減少熱損。屋頂采用硬山屋頂，減少積雪對(duì)屋頂?shù)膲毫ΑＵw建筑風(fēng)格簡潔緊湊。無須采光的建筑放在東西側(cè)，減少東西向建筑開窗量，做到最大限度保溫效果。

3 建筑材料與采暖技術(shù)適寒性的表達(dá)

因?yàn)楹邶埥緡?yán)寒的氣候，黑龍江農(nóng)村民居的技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在采暖與保溫方面。總體上表現(xiàn)為善于應(yīng)用簡單直接的低技術(shù)手段和善于利用地方的廉價(jià)易得材料兩個(gè)主要方面。

建筑材料可分為礦物性、植物性兩大類。礦物性材料包括土、泥、磚、石材等。早期多用木料、土坯、茅草、石塊甚至動(dòng)物肢體等。后期隨著中原文化的融入，建筑開始使用青磚和泥土瓦，建筑質(zhì)量得到較大提高。在當(dāng)時(shí)，由于磚、瓦較貴，經(jīng)常與土坯和石頭混用。生土和草是較好的蓄熱材料，磚瓦房的保暖效果雖不如草房，但是耐久性要好一些。黑龍江四季分明的氣候條件對(duì)建筑材料的選擇和使用提出了更高的要求，這也從客觀上決定了黑龍江民居更加善于利用這些材料，能夠充分地挖掘這些材料的性能，比如拉核辮墻、垡甕墻等（圖5）。

圖5 拉核辮墻面與拉哈墻面

采暖技術(shù)方面，火炕是黑龍江農(nóng)村民居最主要的采暖技術(shù)。早在漁牧文化時(shí)期火炕就已經(jīng)是采暖的主要手段。建筑室內(nèi)都搭有火炕，有的是東、西兩邊炕，有的是東、北、西的環(huán)形炕，多數(shù)炕和灶連在一起，之間砌成小墻，以為安全考慮，灶設(shè)在一旁。從技術(shù)角度講，火炕非常直接而且高效的。此外，圍護(hù)墻體和屋面的做法都體現(xiàn)了這種低技術(shù)手段的簡單性和合理性（圖6-7）。

4 建筑營造技術(shù)適寒性的表達(dá)

4.1 集聚收縮的單體結(jié)構(gòu)

為抵御冬季寒冷的氣候，傳統(tǒng)建筑單體多具有形體簡潔、體形系數(shù)小的特點(diǎn)。建筑造型簡潔、規(guī)整，盡量避免復(fù)雜的輪廓線,盡量把體型系數(shù)控制在≤0.4。

在建筑單體的平面形式上，黑龍江地區(qū)傳統(tǒng)民居的建筑尺度根據(jù)各民族習(xí)慣的不同有所差異，通常情況下，住宅的開間尺寸普遍在3.4米-4米(10尺-12尺)之間,進(jìn)深尺寸普遍在6米-9米(18尺-27尺)之間。滿、漢民居和朝鮮族民居，多是將平面在完整矩形里進(jìn)行簡單劃分，這是為了保證建筑形體有較小的體型系數(shù)，有利于冬季的保溫。房間的數(shù)量不多，靠外門的一間是廚房，主要設(shè)置了做飯兼顧燒火炕的爐灶。有火炕的房間都是人們寢食起居的主要房間。漢族民居的正房，一般劃分為三間，以堂屋為中心，這是延續(xù)漢族居住建筑的傳統(tǒng)習(xí)慣。滿族民居也以三間的住房最多，一般為西、中、東三間，門有的開在中間，也有開在東間，朝南。門開在東間的，從門進(jìn)去，很像是鉆進(jìn)了一個(gè)口袋里面，也就是俗稱的“口袋房”。

4.2 適應(yīng)寒冷氣候的墻體做法

墻是房屋四周的遮擋物，是房屋建筑的主體。墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以抵御氣候變化，并且保護(hù)居住者的安全，墻的厚度、長度和高度影響墻的堅(jiān)固和耐用性能。黑龍江地區(qū)氣候寒冷，傳統(tǒng)建筑墻體一般較厚，可以有效隔絕室外溫度滲入室內(nèi)，確保室內(nèi)溫度變化。墻體厚度必須滿足冬季防寒保暖的要求。一般來說，為了抵御冬季寒冷的西北風(fēng)，北墻最為厚重，厚度在450毫米-500毫米左右；南墻其次其厚度在400毫米-420毫米左右，山墻基本都是磚砌，厚度一般在370毫米-380毫米左右；室內(nèi)隔墻由于不承重，普遍做得很薄，一般在80毫米-120毫米左右，經(jīng)濟(jì)狀況差的用草泥墻，經(jīng)濟(jì)狀況好的用木板墻。特殊的是，朝鮮族民居采用薄墻、大面積火炕的做法來御寒，頗具特色。其墻壁大多為泥墻，墻面用白灰粉刷。由于采用滿屋炕的形式，冬季室內(nèi)溫度適宜，因而墻體都比較薄，在120毫米-150毫米左右。

圖6 火炕平面圖

圖7 黑龍江建筑滿漢民居火炕與煙囪連接處剖面圖

圖8 傳統(tǒng)民居支摘窗

4.3 開窗形式的適寒特征

黑龍江傳統(tǒng)建筑一般只在南向的正面開窗，側(cè)面不開窗，背立面通常也不開窗，有的人家為了通風(fēng)和采光要求，只開很小的氣窗。因而墻面的實(shí)體部分明顯多于開洞部分，建筑形象非常厚重，這是黑龍江傳統(tǒng)建筑的一個(gè)共性特征（圖8）。

為滿足保溫防寒的需求。當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居多采用支摘窗，窗上扇做花格糊白紙，下扇裝玻璃,特別適用于支摘雙層窗。白天支起上扇，夜間關(guān)起，既保溫又美觀。支摘窗相對(duì)平開窗而言減少了冬季窗戶上的冷風(fēng)滲透。傳統(tǒng)民居多采用窗戶紙糊在外的做法。窗構(gòu)架多為木材，窗欞做成各種花式，再將紙糊在窗欞外面，用以遮風(fēng)、擋雨、御寒。經(jīng)常使用的是一種拉力很強(qiáng)的、專門用于糊窗戶的“麻紙”，居民稱之為“窗戶紙”或“毛頭紙”，這種做法是適應(yīng)氣候的產(chǎn)物。冬季風(fēng)大雪多，室內(nèi)外溫差達(dá)40℃-50℃，如果將窗紙?jiān)诖案鶅?nèi)側(cè)，呼嘯的大風(fēng)就會(huì)將窗紙吹離，導(dǎo)致窗紙被吹破，并且窗根在外，下雪時(shí)窗根容易積雪，外面氣溫低了容易結(jié)冰，室內(nèi)一旦升溫，融化的水就會(huì)流到窗紙與窗候的結(jié)合處浸適窗紙，造成窗紙的損壞。將窗紙糊在外則可盡量避免此類情況。

4.4 天棚做法

黑龍江傳統(tǒng)建筑雖然屋頂、墻體等起著抵御風(fēng)寒的作用，但是在屋架一般做有天棚，使得屋架與天棚之間成為獨(dú)立的空間以阻隔寒氣。有的在天棚上放置鋸末、石灰或者草木灰以防寒，再在天棚下裱糊紙數(shù)層。天棚棚體很輕，易于制作，有船底棚、斗底棚、平棚三種做法。較小的房屋采用平棚，船底棚和斗底棚一般用于較寬大的房屋。由于當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居的層高都較低，船底棚的做法使內(nèi)凈空擴(kuò)大，空氣暢通，沒有低矮壓抑的感覺，較為實(shí)用。斗底棚做成四面坡度，做法與船底棚相仿，但要求房屋必須足夠?qū)挻蟆?/p>

5 結(jié)語

論文討論了黑龍江省傳統(tǒng)建筑在建筑布局、形體、材料、技術(shù)等方面的適寒性研究。建筑布局、形體、材料、技術(shù)的適寒性具有很強(qiáng)的地域識(shí)別性和文化認(rèn)同感，適應(yīng)黑龍江省的自然、社會(huì)文化和人文環(huán)境，黑龍江省傳統(tǒng)建筑的適寒性表達(dá)呈現(xiàn)了極具智慧的生存機(jī)制。任何建筑形態(tài)的形成與發(fā)展都依附于特定的自然環(huán)境之中，黑龍江省傳統(tǒng)建筑及其適寒性的形態(tài)表達(dá)也是寒地氣候環(huán)境下的必然結(jié)果。