近代日系文化影響下民居空間被動式節能策略對比分析及實證研究
——以大連旅順為例

羅怡晨 | Luo Yichen

劉乾宇 | Liu Qianyu

李 昊 | Li Hao

人們在生活生產中通過對居住環境不斷的探索與實踐，逐漸形成了應對地理氣候、人文思想、風俗習慣等多方面因素的空間模式，營造方法和建設經驗。大連作為典型的濱海城市，因近代殖民及戰爭影響，當地民居受日本文化的影響，形成了具有地域特點的新民居形式，在應對沿海氣候環境特征時，不同于中國傳統民居的做法，其設計觀念與應對問題的途徑有待挖掘。對這類建筑中被動式設計手法的探索研究，既是對大連濱海文化下民居的尊重與保護，同時也為當代綠色建筑技術的發展提供借鑒。

1 背景概述

大連旅順位于我國遼寧省最南端。既具有北方大陸性季風氣候四季分明特征，又兼有海洋性氣候溫和濕潤的特點。據統計大連最熱月平均氣溫23.9℃，最冷月平均氣溫-4.9℃，年降雨量700mm左右，年平均濕度80%，四季分明。夏季主要除濕防潮，冬季主要防風御寒。

1905年日俄戰爭之后日本開始對港城擴建，中西建筑形式相互交融，衍生出在地的地域建筑形式。其一是在日本占領初期，日本尚未探索并形成獨特的建筑風格，將傳統的建筑形式直接照搬到大連的土地上，形成傳統日本民居。其二是明治維新后，日本向西方學習，年輕的日本建筑師結合當時國際式的設計思潮，保留傳統和室的空間文化特征，形成了將西方與本土結合，并且適應大連氣候環境的具有現代主義風格的低層住宅，被稱為和風西式住宅。

2 院落空間布局與風環境影響

旅順作為大連最先被占領建造的開埠區域和軍事基地，率先接受殖民的城市規劃和建設，建筑的存有量大且有典型性。本文分別選取旅順的民主街西二巷11號與斯大林路34號作為日式傳統民居和和風西式民居的典型研究對象。對二者的建筑形態、在地性、空間環境等進行了研究。該建筑具有典型的代表性，保存完整，內部未有大改，且正常使用。

2.1 日式傳統民居——邊界型院落

（1）邊界型院落

中西方城市在空間最小原型上分為“邊界原型”和“地標原型”[1]。“邊界原型”是東方城市建設的空間構成，以領域空間為本底，有非常強的邊界性和圍合性。日本的院落空間是在中國軸線對稱院落的空間原型基礎上發展形成的非對稱型院落空間。日本作為一個四面環海的島國，地震等災害頻發。因此日本人更加敬畏自然，崇拜自然，加之其受中國“天人合一”的道家思想的影響，傾向于將建筑與自然融合的居住環境。因此日本建筑的室內、庭院以及街道的邊界是比較模糊的，以此讓自然景觀滲透，庭院邊界是用柵欄和綠籬分隔，高度在1.3～1.5m左右，既保證視線依舊連貫，又提升夏季庭院通風能力，對院內氣候環境調節起到積極作用。

（2）庭院形態

日式庭院與建筑的關系是庭院包圍建筑，四周庭院向建筑中心形成景觀滲透，這種觀念下的庭院布局使得室內外不僅視線通透，也利于建筑內部通風散熱。一般一棟建筑由東西對稱的兩戶共享，建筑南北朝向，院落呈南北窄東西寬的窄長形態，并且南院面積更大，以此獲得更多南向日照。院落的長寬比約為1.5：1，南北兩院進深比為1.25：1。日本人追求自然與建筑相互融合，所以在南側庭院景觀更為豐富，以此與室內形成視線交流。因此南側庭院通常較大，夏季樹冠茂密的喬木形成樹蔭，減少主要房間的日照輻射；冬季樹葉凋零，增加室內得熱。為了獲得更多日照，建筑排布方式與中國普遍傳統村落相似，采用行列式布局。

圖1 院落空間形態

圖2 傳統日式民居（左）與和風西式民居（右）周邊街道風速測點位置

圖3 測點建筑院落風速

2.2 和風西式民居——地標性院落

（1）地標型院落

“地標原型”是西方城市的空間構成形式，以路徑空間為本底，有非常強的連續性和開放性。應用到居住建筑，也可以看到大量的住宅形式成為區域的核心，雖然有前后院落，但是建筑才是場所的核心。該院落結構以建筑為核心，圍繞建筑形成院落空間，且部分建筑外的院落邊界不再清晰，有的僅靠鋪地或者綠化界定。遵從西方的地標性空間形式。以人為本的建筑觀念，建筑為場所核心，室外空間從屬于建筑主體，形成了與東方傳統民居不同的建筑觀念。這樣沒有邊界的建筑依次布局于街道兩側，缺少庭院作為氣候調節屏障，室內環境受外界的影響較大。

（2）組團布局

地標性院落的建筑單體往往以街區為單位，以周邊式圍合布局形成完整的內向型公共庭院，這樣內部朝向更加安靜、具有私密性。且經實測可得在冬季內向庭院風速低，日照充足，具有保溫御寒的功能。夏季庭院內綠植茂密，起到遮陰納涼之效。

2.3 實測驗證

為了證實上述分析，課題組成員分別于2018年8月2日和2019年1月21日對兩棟建筑及周邊的溫度、濕度、風速和建筑物的表面溫度進行實測作業。作業當天天氣晴朗穩定，分別測量了民主街西二巷11號的前后院，斯大林路34號的前街和后院，測點位置如圖2所示。測量使用天建華儀WFWZY-1萬向風速儀，在各個測點以每小時記錄為一組，每組間隔10秒讀一次數據，記錄20個數據后取平均值，得到每小時平均風速。

①由建筑前院風速（圖3）得：和風西式建筑北側由于建筑高度為2～4層形成屏障，風速相對較小，而傳統民居北側風速仍舊最大，因此增加北部屏障有利于冬季阻風。和風民居南側緊鄰海邊，高于傳統民居2倍，平均二級風，有時會達三級，距海邊過近不易長期居住。②由建筑后院風速（圖3）得：周邊式建筑布局的核心院落近乎封閉，具有良好的內聚性，因此內院平均風速明顯小于日本傳統院落布局形式，具有保溫阻寒的作用。

3 建筑空間組織與熱環境影響

3.1 空間差異原型與室內熱環境

（1）沿襲傳統的帶型空間模式——以通風防潮為主

圖4 日式傳統民居空間形態

圖5 和風西式民居空間形態

圖6 斯大林路34號（左）與民主街11號（右）溫度測點位置圖

圖7 主要房間測點夏季濕度與冬季溫度曲線圖

圖8 主要房間測點夏季濕度與冬季溫度平均值

圖9 前室過渡空間

①內廊貫穿的空間平面。日式傳統民居以內部中廊為交通核心，東西向的走廊貫穿組織，將建筑分為南北部分，形成南北窄東西寬的中廊空間原型。這樣可以保證更多的房間可以與室外庭院產生視線流動。同時面寬長于普通中國傳統民居，有利于增加受風面積，相對較窄的進深使得南北向的空氣易于對流，滿足風壓通風的條件形成穿堂風。

②三段式的空間布局。傳統日式空間為一層。縱向分為三部分，上部三角形封閉屋頂，減少冬季熱量流失。中部室內使用空間，底部架空地板，使得建筑底部有空氣流動，帶走地面潮氣。南北方向分為三個部分：北側或為前室，作為室內外過渡空間；或為北側輔助用房，形成空間屏障。中部為內走廊串聯各個房間。南部主要作為起居空間，最大幅度接受南向采光。通過復合的空間組織使得起居空間最大程度地趨利避害，減少外界氣候對其的不利影響，提升室內舒適度。

③狹長通風的界面形態。日本夏季多梅雨，建筑更多考慮日照采光和通風防潮的影響因素，形成了東西狹長，南北較短的內廊式建筑形體。因此其體形系數較大，經計算為0.65～0.7，不符合寒冷地區阻隔寒風的理論。同時東西房間相距較遠，出現了冬季使用房間時利用火墻供暖，與輔助房間環境相差較大的情況[2]。

其主要房間的窗洞面積大于中國傳統民居，可見日本傳統建筑對于通風需求高于中國傳統民居。南側和北側開洞大小差別十分明顯，北側的儲藏、衛生間等輔助小空間均為550mm×450mm的高窗。南側主要起居臥室的開窗大小為1800mm×1800mm。這樣既保證了冬季阻擋北側冷空氣進入，南側爭取獲得更多日照，起到保暖儲熱的作用。

（2）在地演化的內聚空間模式——以保溫阻寒為主

①國際式建筑風格。隨著日本殖民的深入，洋風西式的建筑風格隨著萊特“草原式住宅”的風格在大連日系住宅的設計中盛行。從外部形態上來看住宅的外立面整潔、挑檐的坡屋頂、規整的體量、極少的修飾、高聳的煙囪、與橫向的陽臺、窗戶等形成橫縱對比。建筑空間分為左右兩戶，內部完全對稱。一二層墻體對位嚴整，因此可以布置煙道和火墻。

圖10 夏冬季前室與室內外空間溫度疊合圖

圖11 和室隔墻與押入空間

②保溫隔熱的空間組織。日本在將自身文化與西方文化相融合的時候，同時考慮到北方的寒冷氣候，和風西式的建筑比日本傳統建筑更強調防寒和保暖，建筑平面多為集中、緊湊的形式，避免過多建筑形體的凹凸，可以有效地減少外維護結構與冷空氣的接觸面積。由于功能空間劃分均質，空間大小相似，因此各個房間的微環境相差不大。樓梯布在入口處，衛生間及儲藏室在樓梯下方，廚房與客臥以火炕相連，提供熱源。室內盡量減少輔助與交通的浪費，提高了主要功能空間利用率。

③內聚緊湊的界面形態。規整的形體減少表面積散熱，體形系數為0.45。建筑東西山墻不開洞口，而南北向的窗墻比為0.32和0.26，均符合嚴寒及寒冷地區居住建筑特點[3]，具有較好的御寒吸熱性能。

（3）實測驗證

項目組成員在2018.8.2和2019.1.21的實際調研中，使用德國Testo174H溫濕度記錄儀記錄，每10分鐘一次記錄24小時測點的溫濕度數據，測點位置如圖6所示。經過對主要使用的起居及臥室數據提取分析可得：

①夏季濕度曲線（圖7）：傳統日式民居在一天中早晚濕度變化較大，傍晚降幅明顯，全天濕度取平均值得71.38%。和風西式民居較為穩定，全天濕度取平均值得76.99%。因此可知傳統民居的整體通風除濕的能力相對較強，從趨勢分析可得傳統民居在早晚變化明顯，建筑隨環境影響相對較大。②冬季溫度曲線（圖7）：冬季兩測量點都使用火墻火炕以小火持續供暖，全天溫度呈穩定趨勢。由于傳統民居為帶型空間，散熱面積大，端頭及北側房間受熱較少，北側為采暖房間平均溫度達8.3℃，熱量傳遞能力低，室內主要房間的平均溫度為14.6℃，明顯低于和風西式民居。和風西式民居空間均質，布局緊湊，受熱均勻，冬季室內平均溫度20.36℃（圖8），且各房間平均溫差小于1.5℃。因此冬季保溫效果明顯優于傳統日式民居。

3.2 空間共性特征與室內熱環境

（1）入口過渡前室

前室是日本文化的居住建筑中的典型空間，作為室內外的過渡，人們在此換鞋帽及臨時置物；同時在應對環境方面，前室空間和兩道門的設計使得冬季寒冷空氣無法直接滲透進室內，如同一塊夾在室內外間的阻尼，延緩室內環境受到外界的影響。夏季白天阻隔外界炎熱，傍晚打開外門，涼風通過內紗門進入室內，起到引風入室的作用。冬季內外門緊閉，有效提升內部空間保暖能力。因此在日本殖民時期雖然建筑風格不斷改變，前室空間文化一直得以保留。

實際測量分別于冬季和夏季在傳統民居室內（緊鄰前室、遠離熱源）、入口和前室布置德國Testo174H溫濕度記錄儀，測點位置如圖9所示。分析測量結果（圖10）可得冬夏季前室空間溫度基本位于室內與室外之間，冬季保溫阻寒效果明顯，室外平均4.35℃，室內平均16.17℃，前室9.69℃。夏季室內外溫差較小，室外平均33.3℃，室內平均31.06℃，前室31.66℃，在中午對室內降溫的幫助相對明顯。

（2）和室、隔墻與押入

傳統民居與和風西式民居保留日本的生活文化而設有和室，在具有起居和臥室功能的房間地面鋪上疊席，和室作為標志性的日本空間具有冬暖夏涼的空間環境，主要因為架空地板和鋪蓋疊席的調節作用，夏季疊席通風，人躺于其上可以吸汗散熱，冬季疊席吸納地面氣體并且使之變成熱空氣，人在疊席上休憩不會感到寒冷。

和室空間由可以活動的內墻隔墻和外墻幛子圍合，室內外邊界模糊，室內空間具有流動性。傳統作為隔斷劃分空間是用紙和木條制成的可以隨意推拉的幛子和襖①，使得空間具有通透性和靈活性。在旅順地區有秸稈竹子等豐富資源，將其作為原材料制成隔墻。秸稈與竹條制的隔墻也具有較強的通風性能，雖然隔墻固定，但可以完成空間劃分，且保證室內的空氣流通。

日本傳統住宅注重物品的收納和儲藏，主要起居和臥室設有進深900mm的儲物壁龕，用推拉木板圍合，日本稱之為押入。這樣既有效集約地劃分空間，方便使用整理，也減小實際使用空間，棉被依墻而置，在冬季如同在外墻內側增加保溫層，減少冷空氣入內（圖11）。

（3）地面整體架空

傳統日本人的起居坐臥均由地板承載，形成了獨有的地板文化，為了防止人體直接受到來自地下土壤濕氣的傷害，建筑整體的地坪層被抬高，以隔絕濕氣。室內鋪設木板作為地板，使得地面與建筑地板之間形成空室，加速地面的空氣流通，這樣做的好處首先隔絕土壤與室內地板，減少濕冷氣上行，其次底層架空加速底部的空氣流動，帶走室內水蒸氣加速通風。

為了防止底部潮氣上行進入室內，在地板構造上將一層的地板木質龍骨架在地面設置的獨立磚垛上，避免與土地直接接觸。并且在外墻的勒腳處預留排氣孔，用于濕氣排除，減少木質地板因潮濕發生的形變。

實際測量選取傳統民居入口的架空地面和未架空地面作為測點，分別布置德國Testo174H溫濕度記錄儀，每十分鐘一次記錄測點溫濕度數據。根據數據分析可得（圖12）：①架空地面的表面溫度平均值低于未架空地面，室內外環境變化趨勢相似，架空地面與室外環境呈現較強關聯性，空間流動性強。②架空地面空間濕度低于未架空地面空間，且兩者曲線趨勢幾乎平行，說明底層架空可以有效降低室內濕度，并且效果穩定持續。

4 日系民居空間被動式節能策略

4.1 傳統日式民居

傳統日式民居承載豐富的日式文化，并且將其帶入大連。通風除濕是日本建筑設計最注重的問題之一，這也是大連地區夏季所面臨的重要問題。空間中被動式策略如圖13所示。但是過于注重通風效果時勢必產生體型系數大，建筑保溫能力不強等問題，日式民居多為窄長形體，在冬季迎向主風向，不利于保溫。此外傳統民居室內有活動隔墻作為活動分隔，本土居民不習慣于空間的多變，而偏向固定使用功能。因此這一空間形式未能推廣。

圖12 地面架空空間及熱環境測試

圖13 傳統日式民居被動式節能策略

圖14 和風西式民居被動式節能策略

4.2 和風西式民居

和風西式民居是日本結合本國和西方文化，在大連的土地上形成適宜當地環境的建筑形式。增加了土地利用率，與串聯式的日本傳統民居相比具有良好的內聚保溫效果。其空間被動式策略如圖14所示。但是在夏季由于形體內聚，各個空間散熱能力稍差，因此更需要依賴主動式降溫措施緩解。目前由于保護不利，許多傳統建筑被拆除或廢棄。

結語

本文以文化背景出發，歸納因東西方觀念影響而形成的兩種民居形式，對比分析建筑空間組織形式的異同與其被動式節能設計策略，并通過現場實測數據予以佐證。對此類新民居被動式節能策略的研究，不僅有利于城市建筑地域化的發展，同時也對當地民居的綠色建筑設計與更新起到借鑒作用，使得建筑行業在實行節能減排的同時傳承發揚地域文脈。

資料來源：

文中圖片均為作者自繪或自攝。

注釋

① 幛子和襖：障子【しょう（xii）】——日本房屋的拉門、拉窗，多指室內外的空間分隔。襖 【ふⅩⅢ（xi）】——日本房屋的隔扇，多指室內房間分隔。兩個名詞也有混用的情況出現。