基于自然致涼的南方傳統民居環境要素及其作用機制

■ 周伊利 ZHOU Yili 宋德萱 SONG Dexuan

人類作為子系統存在于一定的自然環境系統之中，是整個自然生態系統中的一個層級，人類的生存離不開環境。自古以來，一些生長于各種氣候下的鄉土民居，有著極高超的自然環境設計智慧，值得現代建筑引以為圭臬[1]。在早期，人類改造自然的能力相對低下，技術活動無不遵循自然原則，并以適應自然和利用自然為前提。面對冷熱季的規律性轉換，傳統聚落逐漸發展出響應氣候變化的策略，積累了許多營造智慧，對當下城鄉人居環境的改善有積極借鑒作用。本文著重關注夏季炎熱氣候條件下傳統鄉村自然致涼技術，提煉關鍵環境要素，并嘗試剖析環境要素的自然致涼作用機制。

1 相關研究

南方傳統民居可以劃分為許多類型和形態，在同一區域，傳統民居建筑單體的基本形態可能大同小異，但是民居所處的場地和環境卻是千差萬別的。環境要素的獨特性造就了傳統民居形態的豐富多彩。晉朝文人張華（232—300）在《博物志》中的記述：“南越巢居，北朔穴居，避寒暑也。”《韓非子·五蠹》中就有“有巢氏”教人“構木為巢”的記載?！俺簿印焙汀把ň印蓖瑸橹袊鴤鹘y民居最原始的形態，“南巢北穴”是古人對居住形態的高度概括，也道出了不同氣候條件下居住形態的巨大差異。

傳統民居與氣候、環境之間的關聯性歷來是研究者的關注重點，南方各地區的傳統民居研究已有較多成果。20世紀60年代，劉其興等[2]提出，在上海農村住宅建筑規劃設計中，要貫徹節約用地的精神，來解決零星分散的修建任務，研究緊湊合理的建筑群布局。在總體布局中，不能只強調形式，應結合地形布置，首先要考慮適用，力爭良好朝向，同時，還要強調靠水布置。20 世紀80 年代，陸元鼎先生[3]從氣候的角度總結了廣東民居的形態特征，研究了冷巷、天井等空間形態對建筑微氣候的調節作用。翁致祥等人[4]提出，在長江三角洲地區利用被動式太陽能為住宅采暖和致涼，通過熱工計算和測試，闡述了太陽能住宅的必要性和可行性。進入新世紀后，關于傳統聚落及民居研究不斷深入，對各地傳統民居內涵的挖掘和價值呈現進入一個新階段。張茜的研究[5]立足廈門地區，著重分析當地傳統民居結合氣候的建筑經驗，包括：通風、遮陽、隔熱、防雨及防潮等，并從中獲得現代居住建筑設計的啟示。曾志輝的研究[6]總結了廣府傳統民居在傳統群組布局、建筑單體及細部三個層面的傳統通風智慧，并將有效的通風經驗轉化應用于現代工程設計實例中，通過實測與CFD 模擬的手段，分析其現代更新與應用的實際效果。陳偉瑩的研究[7]闡述了江浙傳統民居的樸素生態思想和氣候響應策略，并總結了江浙傳統民居的選址布局原則、空間結構形態、街巷布置方式等方面的規律特點。劉江喬的研究[8]基于西南巴渝地區的氣候特征，闡述聚落空間與氣候條件的關聯性，從通風降溫、遮陽降溫、隔熱降溫和環境降溫等四方面，分析了巴渝地區村鎮傳統聚落的被動式降溫模式，并提出相應設計方法。

從現有研究成果看，聚落與民居成為研究重點，而關于聚落和民居所處的環境要素及其對建筑環境的影響論述較少。事實上，南方傳統民居所處的自然環境千變萬化，局地氣候和局部地形對民居的物理環境具有直接影響。傳統風水學說也大多立足自然環境，來服務于民居的布局和營建。這也正說明了人們早就認識到環境要素的重要性。在廣大南方地區，濕熱氣候是造成夏季人居環境不舒適的主要因素，南方傳統民居在長期的發展過程中，積累了諸多各具特色應對濕熱氣候的智慧，各類環境要素在炎熱季節發揮著不同的致涼作用，從不同方面來減少濕熱氣候的不利影響，為建筑空間獲得較高的熱舒適性創造外部條件。因此，以人居環境調控為導向，剖析南方傳統民居不同環境要素的致涼功效及作用機制，是對以往研究成果的深化和完善。

2 “自然致涼”概念

眾所周知，太陽輻射是影響人居環境熱舒適性最重要的因素。夏季太陽高度角較大，太陽輻射熱量超出人體熱舒適度的范圍，具體表現為空氣溫度較高、太陽直接輻射較強；南方地區空氣相對濕度較高，日夜溫差較小，夏季夜間散熱不充分。南方地區從南至北，先后受副熱帶高壓氣候的控制，形成晴熱天氣，空氣溫度較高，高溫天日最高氣溫超過35℃，室內空氣溫度可接近甚至超過30℃，空氣相對濕度可達75%以上，人體皮膚表面汗液蒸發不暢，感覺比較悶熱。

自然致涼是指，按照能量自然運行規律，借助自然媒介來克服夏季熱環境造成的不適感，其媒介通常包括風、水、冰、綠植等類型。自然致涼主要途徑有：降低空間或局部空間的空氣溫度、增強皮膚表面的汗液蒸發、減弱人體活動強度等。以風為載體的自然致涼，是通過流動空氣促進皮膚表面汗液蒸發，并帶走局部空間中集聚的熱量，從而達到散熱目的。以水為載體的自然致涼，是利用自然存在的液態水比熱大、溫度較低等特點，使水體吸收環境中的熱量，從而達到局部降溫的作用。以冰為載體自然致涼，是儲存冬天自然凍結而成的冰，在夏季用以食物冰鎮、室內降溫等。以綠色植物為載體的自然致涼，是利用綠色植物可遮擋烈日、蒸騰降溫等特點，減少局部空間得熱，營造較為涼爽的陰涼空間。

3 自然固有的環境要素及致涼機制

南方傳統聚落在營建之時，將周邊山和水作為主體，結合山體的走勢形態和坡向，依照自然溪谷河流的走向，建筑猶如農作物被“種”在山水之間，而不過分苛求正南北朝向，一切似乎都順應“地利”而定。在這里，山水是主體，建筑是山水的陪襯。較之北方，南方傳統民居基地環境更加多樣，需要采用靈活多變的建筑布局以順應周邊的山形水勢，與自然融為一體，坐實向虛，接受自然環境的懷抱。在村落選址時，通過對附近的山川地形、地貌、地勢等自然環境進行深入考察比較，進而獲得最佳格局。古代村落選址通常以“背山、面水、向陽”為理想條件，尤其強調“負陰抱陽”“后有靠、前有照”的山形地勢。

3.1 起伏山地

在南方復雜的地形中，人們總是能尋求到相對合適的場地作為聚居用地?！耙郎健迸c“傍水”的布局為建筑提供了許多可利用的外部自然因素，其中，與建筑致涼關聯最為密切的就是地形風的存在與利用。南方地區山地較多，很多傳統民居依山而筑，山頂和山谷接受的太陽輻射不同，引起兩處氣壓梯度，這是形成地形風的基礎。

《荀子·勸學》中有“積土成山，風雨興焉”的描述。事實上，古人早已認識到地形的變化會產生小范圍氣候即地形小氣候的現象。南方多地的傳統民居朝向靈活多變，遵循“屋以面南為正向，然不可必得，則面北者虛其后以受南熏；面東者虛右、面西者虛左[9]”的營造準則，為建筑形成外部良好風場創造空間條件，因此，在南方各地可以見到各種“坐實向虛”“背坡面水”的村落格局。

浙東南傳統民居朝向以依山背坡、面水向陽為準則。依山背坡，沿山勢地形布置主要房屋是住宅定位的一般原則，并且易與面水的要求相契合，容易形成坐實向虛的格局。但有時背坡向水又與向陽相悖，浙東南民居朝向就往往依山脈、河流的趨勢和走向，而不是簡單追求坐北朝南。這樣既可以降低基址改造的成本，又可使房屋朝向空間開闊之處，取得良好的視野。山谷風和山頂風也能提供較好的通風環境。浙東南地區，山地眾多，走向復雜，多數傳統民居散布于山坡上溪水旁，前低后高，每戶都有較好的視野。永嘉縣的林坑村是楠溪江流域保存最完整的山地民居之一，被人譽為湮沒深山中的璞玉。村落分布于林坑溪的兩側，建筑依山就勢、層層跌落，仿佛扎根于山林翠竹之間。林坑村的民居蜿蜒分布于山腳不同的臺地之上，大多數建筑的長軸方向契合山體的等高線排布（圖1）。浙江永嘉縣黃南村[10]就坐落在黃南溪畔，坐西朝東，背靠山坡，全部房屋走向都順著山形走勢，錯落分布于西岸山坡。全村有15 幢房屋，除1 幢朝東南外，其余14 幢均朝東，甚至東北。該村的視野較開闊，通風良好，空氣新鮮，環境優美。這種坐實向虛的布局能使居民獲得最大景觀視野、最有利的通風致涼環境。

圖1 浙江永嘉張溪林坑[11]

在我國西南的貴州，山地、丘陵、河谷、盆地交錯分布，素稱“地無三尺平”。貴州從江縣都柳江畔的巨洞寨，位于較陡的山坡上，建筑面向都柳江，村寨沿等高線布置，分層筑臺，建筑坐落于不同高度的臺地之上。八吉侗寨居于都柳江畔，寨子依山傍水而建，村寨四周古榕、竹林鄰毗皆是，寨子錯落有致[12]。傳統民居底層架空或吊腳于山坡之上，水平樓層和屋頂挑檐正好能捕獲沿陡峭山體運動的山谷風和山頂風，提供足夠動力的、規律變化的風壓差，為室內空間的自然通風創造良好條件。

廣府傳統村落布局的典型形式是梳式布局[13]。廣府民居常見三合院、四合院形式，以前者居多，屬于小型住宅。三合院的平面單元大多是三間兩廊式的三合院，即三開間主屋，前帶兩廊和天井組成三合院民居。這些三合院整齊劃一，排列成行，猶如梳子或者耙齒，建筑外部形態和平面布局基本相同。山墻之間都留有“里巷”，是村內的主要通道，大門開在山墻面，有的村落在前后合院之間也留有比“里巷”稍窄的通道。這樣的梳式布局在粵東、粵西、廣西和海南部分地區都有分布。鐘樓古村是規整梳式布局村落的典型案例，位于廣州從化神崗鎮，為歐陽氏族人在清咸豐年間（1859 年）所建的大宅院民居。鐘樓古村坐西北朝東南，以歐陽仁山公祠為中軸線，數路民居分置左右，每一戶的兩廊相通對望，村落形態規整、分布疏朗（圖2）。地形坡度盡管較小，仍有日夜變化的山谷風和山頂風，可順暢地穿梭于里巷（圖3），減少建筑體及局部環境中的熱量集聚，為村落外部環境帶來涼爽的風環境。

圖2 廣東從化鐘樓村（來源：Google 地球）

圖3 通風里巷[13]

在山地環境下，地形起伏引起的局部氣候變化規律是傳統民居中不可忽視的環境要素。傳統民居以多樣的布局形態契合千差萬別的地形，在空間營造中充分利用了規律性變化的山風和谷風，使夏季人居環境趨向動態熱舒適，而不是某種穩態環境。

3.2 流動水體

地形風不僅存在于“依山”環境中，也存在于“傍水”的環境中。在中國古代流傳下來的納涼古畫中，經常出現“臨山跨溪”的情景。俗話說，“智者樂山，仁者樂水”，山水不僅是重要的文化載體，也是環境調節的自然要素。

在南方起伏的山地環境中，水的形態決定于地形、地勢。自然水體有緩急之分，也有深淺之別，南方許多地方傳統民居的營造，都極力獲取與自然水體親近的機會。自然水體不僅具有很多日常生活、社會文化上的意義，而且確實能帶來局部環境參數的改變。在古代，水上閣、水邊榭等都是人們夏季活動的好場所，臨水的涼意或撲面而來，或側鋒而至，不僅心情舒暢，而且身體涼爽。如武夷山的下梅村就是沿水兩岸發展起來的民居聚落，街市面水而建，形成了水-街-建筑的布局方式。清澈的當溪順著地勢從山中徐徐流淌，既提供了沿溪兩岸生活的日常與供水，同時也是山風、谷風的通道，為當溪兩旁的村落帶來清涼（圖4）。浙江永嘉麗水街，位于永嘉巖頭鎮巖頭村，也稱麗水長廊，全長約300 m，始建于明朝。在臨水一側有2～2.5 m 寬有屋檐披蓋的通廊，用于行人遮陽避雨。通廊下是自然形成的長形蓄水池，流水速度較慢，成為村內重要的公共空間（圖5）。在夏季，村民在廊下臨水消夏，時時能從水面迎來習習涼風。

圖4 福建武夷山下梅村當溪[14]

圖5 浙江永嘉麗水街

江南地區江河湖泊眾多、水網密布，水網既是生活汲水的需要也是日常交通的補充，形成了許多具有南方特色的水鄉風貌。在江南地區，街道、住宅與水道已形成多種組合模式（圖6），河在水鄉人居環境調控中扮演著重要角色。由于自然流動水體和建筑比熱容的差異，水體溫度相對比較穩定，白天通常低于空氣溫度，可以不斷吸收周邊空氣中的熱量，沿河兩岸的局部空間降溫效果尤為明顯。此外，自然水體與建筑及地面受熱產生一定的溫度差，也容易形成日夜交替變化的水陸風，有助于建筑空間通風散熱。

圖6 江南水鄉中街、宅、廊、河關系組合圖[15]

除江南水鄉之外，珠江流域的水鄉也是遍布各地。廣東順德杏壇鎮逢簡水鄉、中山民眾鎮嶺南水鄉、鶴山古勞水鄉、德慶官圩鎮金林水鄉和廣州番禺東涌水鄉都是珠江流域水鄉的杰出代表。由于更加濕潤的環境和常年溫暖的氣候，使得水邊的植被生長極為茂盛。因此，珠江流域水鄉沿河地帶大多有茂盛的綠色植物覆蓋，這也成為與江南地區水鄉差異的特點。由于自然植被的覆蓋，減少了水體的輻射得熱，加大了與建筑空間的溫度差，使得水體的致涼作用更加明顯。

在嶺南地區，還有些村鎮聚落布局相對集中，建筑密度較高，與起伏的地形高度契合。如廣東肇慶蜆崗古村（圖7），村落以較高的山丘為中心，呈放射狀分布，建筑占據山丘的大部分，朝向各個方向，在四面八方自然形成從山頂到山腳的通道，而這些通道的山腳端都毗鄰自然水池。山頂與水面的溫度、氣壓差，使得上山或下水的氣流滲過建筑（只要在建筑內部存在氣流通道），建筑儼然成為“氣候過濾器”。這里的水體與地形共同構成小氣候變化的催化體系，為環境要素的利用奠定基礎。

圖7 廣東肇慶蜆崗古村風通道示意圖（來源：Google 地球）

4 人工營造的環境要素及致涼機制

在傳統民居營建中，由于技術水平有限，環境調控能力較弱。傳統民居在長久緩慢發展中積累經驗，在許多方面體現出“巧于因借”的智慧。在順應自然的同時，傳統民居在營建中也借助自然環境中的各種要素來改善住居環境，營造適度舒適的建筑空間，并使這類環境要素成為人居環境的一部分。相比大自然固有的環境要素，人工營造的環境要素通常具有較強的指向性，具有一定規則的形狀及人工改造的痕跡，并在日常生活中賦予其意義。水和綠化植被就是兩種典型的人居環境要素。

4.1 人工水池

水池是傳統聚落中及民居周邊常見的環境要素。南方傳統民居格外重視水池的營造，原因諸多，如方便日常生活中的汲水或排水需求，或是生產的組成部分，或是附會某種風水。人工水池在傳統鄉村風貌的塑造中扮演著重要角色。水池通常是整個村落汲水或洗滌的主要場所，也是村落級別的公共空間。水池面積較大，是村落外部空間的局部放大，有助于紓解村落空間中的氣流和熱量，利于夜間散熱。

安徽宏村有著一套完善的供水系統，水系設計與日常生活休戚相關。村西的河水被引入村內，開鑿了一條近1 m 寬的水圳，九曲十彎，流經各家各戶，同時，也起到調節氣溫和美化環境的作用。水圳在村中央蓄水形成半月形的月沼，又在南部形成弓形的南湖，構成了宏村獨特的風貌景觀。宏村水圳中的流水為村落空間帶來源源不斷的冷量，吸收環境中的熱量，猶如毛細血管，使村落脈絡中的熱量運動起來，部分流水在月沼小“歇”，流速下降，水面通過蒸發吸收聚落中的熱量，并消散到空氣中。而南湖的面積較大，對于夏季南向和東南向來風具有降溫作用，使村落街巷獲得溫度較低的氣流，有助于形成較好致涼作用的建筑室外風場。同時，南湖與北部的雷崗山存在氣候梯度，促成村落內日夜變化的地形風。

浙江東南部的楠溪江流域分布著大量古村落，大小不一的水池隨處可見，水池的營造極為講究，甚至與聚落興衰相關聯。永嘉的蒼坡古村落將水池置于東南方，分為兩個不同方向的池塘：東池和西池，從一誕生起，這兩個池塘就不只是普通的點化生活美化環境的池塘，還被賦予了耕讀敬神等文化意義。事實上，水池是夏季主導風的必經之路，氣流經過降溫，再進入村落內部，可以改善聚落內部的熱環境（圖8）。

圖8 浙江永嘉蒼坡村東、西池及平面圖（來源：Google 地球）

福建、廣東地區的客家圍龍屋一般建在山腳或半山腰，前低后高，造型優美，布局嚴謹[15]。屋前一般都有一半月形的池塘，稱為“月塘”。月塘有排水蓄水、灌溉、洗滌、防火、養殖等功能，還起到微氣候調節的作用，與屋后的封圍林一起構成建筑周邊氣候梯度的屏障。具體來說，在日夜轉換之間，房屋前后的水池和樹林都有助于地形風的形成，屋前氣流掠水而過，熱量被水體吸收，對圍龍屋內的巷道空間和建筑室內空間都具有降溫作用。圍龍屋這種后有靠山、前有池水的布局（圖9），體現出傳統風水學的思想，在這里，水通常被賦予“財富”“財勢”等象征意義。事實上，水在帶來生活方便的同時，還起著調節氣候的作用，改善了局部環境的舒適度。

圖9 客家民居圍龍屋中的“月塘”[16]

湘西地區也是集山地、丘陵等地形的區域，水池的營造也同樣受到重視。水池面積較小、形態較為隨意，幾乎分不清是建筑自然圍合出水體的形態，還是建筑根據水體的形態分布。建筑沒有追求刻意的朝向，只是都與水池的存在耦合關聯，使得水池與建筑渾然一體。有的建筑入口的轉折空間，試圖“兜”住水池的涼氣，有的建筑在磚砌的山墻開出凹空間，引導水池中較涼空氣進入室內（圖10）。

圖10 建筑圍繞池塘的群組布局[17]

在浙江永嘉芙蓉村，水池中還建造了一個帶歇山重檐的亭子，是夏日人們喜愛的乘涼避暑場所。建于水池中的亭子四面透空，頂上又有屋頂覆蓋，長時間處于陰影之中，還能接受來自四面的水面風，炎炎夏日也能感受到通透涼快（圖11）。

圖11 浙江永嘉芙蓉村水池

村落內的水池往往具有天然開放性和公共性，成為鄉村日常生活的公共空間，具有共享屬性。而部分傳統民居還在庭院內部營造水池（圖12），作為家庭內部之用，盡管面積較小，但在夏季也能改善庭院內的微氣候。

圖12 浙江泰順泗溪某宅[18]

傳統聚落和民居附近設置的水池，能對建筑環境的局部小氣候產生不同程度的調節作用。首先，水體的氣候調節作用在于水的蓄熱能力強，能降低環境溫度；其次，水池與通風的組合，可促進水面蒸發，降低空氣溫度，增強自然通風的散熱降溫作用，從而實現自然致涼的效果。

4.2 綠化植被

綠化植被的自然致涼主要依賴于植物枝葉的遮陰功能和綠色枝葉的蒸騰作用。遮陰功能是指，依靠植物尤其是高大樹木，擋住炎炎夏日的直射，形成陰涼空間。而蒸騰作用則是水分從植物體表面（主要是葉子）以水蒸汽狀態散失到大氣中的過程，蒸騰作用不僅受外界環境條件的影響，而且還受植物本身的調節和控制。通過蒸騰作用，植物首先降低葉子表面的溫度，水汽從葉子表面蒸發也會吸收空氣中的熱量。

借助樹木遮陰來納涼的場景在古代詩詞中多有出現。在古代眾多山水畫中，傳統民居亦總是處于樹木的庇護之下（圖13）。巨大的樹木、繁茂的枝葉仿佛為建筑撐起一把巨大的遮陽傘，使建筑處于陰影之中，躲避夏日的曬烤，成為避暑納涼的場所。所謂“榆柳蔭后檐，桃李羅堂前”（陶淵明）、“栽松遍后院，種柳蔭前墀”（白居易），就是將樹木的種植品種、位置和效果隱含在美妙詩句里面。可見，在古代，利用樹木來調節居住環境早已成為傳統民居營建中的重要內容。

圖13 清代袁江《荷凈納涼圖》（局部）

南方地區氣候溫暖，利于綠化植被生長。除了高大喬木之外，大片竹林也是南方地區特有的景象。竹子適應溫暖濕潤的氣候，適應性強，分布極廣。竹子形態高大、生長迅速，在宅前屋后種植，可迅速成林，夏季枝葉茂盛，高度足以遮擋烈日，致涼效果顯著，正如清末國學大師俞樾在《春在堂集》中寫的“一日至云棲，此地萬竹夾道，遮日凌云，巨竹彌望皆綠，仰不見天日，竹下伏天清涼無比”。在建筑周邊種植翠竹，既可以營造別樣的生活意境，也能因其較低的養護成本在較短時間內蔚然成林，調節居住微氣候。

南方傳統民居也有庭院里種植植物的習慣，各地習俗、氣候不同，所種植物也有差異，常見的如爬藤類植物。爬藤類植物一般需要生長在排架之上，利用其遮陽、降溫、增濕的作用，營造陰涼的藤下空間。如浙江東陽某自宅（巍山趙宅），其西立面設置了斜向的爬藤排架和垂直爬藤，減少了夏季午后西曬對建筑室內空間的加熱作用（圖14）。

圖14 浙江東陽巍山趙宅[19]

5 結語

環境要素在人居環境的調控中扮演著重要角色，不應被忽視。南方地區的傳統民居受到場地與環境方面的限制較大，以靈活的布局和多樣的形態來響應復雜的地理環境。面對夏季濕熱氣候，南方傳統民居充分利用自然固有的環境要素，挖掘環境要素固有的自然致涼潛力，選擇“依山”“傍水”的聚落場地，為形成適應夏季濕熱氣候的人居大格局奠定環境基礎。同時，南方傳統民居中還包含許多人工營造的環境要素，根據環境調控目標導向，形成多種尺度下的自然致涼情景。南方傳統民居營造的各種水池，既滿足日常生活的用水需求，又具有積極的致涼作用；南方各地傳統民居營造，緊密結合高大樹木、竹林、爬藤等類型的綠化植被，發揮有機生命體在環境調控中的機能作用，以在夏季營造陰涼的人居空間。

重視環境要素對人居環境的調節作用是南方傳統民居給予的重要啟示之一。本文以夏季致涼為目標導向，初步提煉了各類環境要素，揭示出環境要素在夏季的致涼機制，以期呈現環境要素在建筑環境調控中的價值。在鄉村振興戰略全面推進實施的背景下，傳統民居中被動式的環境調控智慧對鄉村人居環境的營造和提升具有重要的借鑒作用。盡管建筑環境調控技術已今非昔比，但“契合環境、響應自然”仍然是當今綠色建筑設計的核心理念。傳統民居所蘊含的人居環境營造智慧將成為地域性綠色設計的源泉之一。