浅析湖北传统民居中的节能技术和生态性.doc

浅析湖北传统民居中的节能技术和生态性 学 号： 课 程 论 文课程名称生态建筑概论题 目浅析湖北传统民居中的节能技术和生态性学 院土木工程与建筑学院专 业班 级姓 名任课教师2013年12月10日摘 要本文通过对湖北地区自然条件因素（地形地貌、气候特征等）的考察和对该地区传统建筑（鄂西地区和鄂东地区）特点的调研，得出二者是相互适应的关系-即湖北传统民居与自然相协调，符合生态规律，是千百年来湖北人民智慧的结晶。同时，湖北传统民居在建造上被赋予了建筑节能技术：鄂西地区以吊脚楼（选址、屋顶形式和建筑结构具有生态适应性）和巴东野三关穿斗式建筑（选址、丰富的街道形态和独特的街道排水方式具有生态适应性）为代表；鄂东地区以颇具特色的防潮措施（选址有利于排水、有天池、池塘、明沟暗沟等丰富的给排水设施）和采光通风措施（天井和天斗的采光、利用风压和热压自然通风）见长。最后，总结出湖北传统民居的生态适应性，得到了这些生态适应性手段需要引用到当代建筑中的结论-即当代建筑不应该一味的追求技术性和创新性，应该回溯过去，回到传统建筑中，将传统建筑特色和现代技术有机的结合，为城市建造出更舒适、生态、特色的栖息之所。关键词 湖北传统建筑 建筑节能 生态适应性1 引言 当绿色建筑环保科学和信息智能化越来越成为实现高效可持续发展要求的硬性要求时，一些具有创见的建筑正以典型传统的方式告知广大受众保护和恢复生态环境的必要性，并逐步成为建筑设计的主流价值观以及发展趋势。这类建筑将自身置于生态大系统中，提倡建筑与自然共生，从其建造、运行到终结都和任何生态子系统一样是开放系统，也像有机物一样与外界进行着物质循环和能量交换。在自己平衡的同时，也能对环境气候做出自主反应。如今，高层、超高层被世界大多数国家，尤其是发展中国家看做是财富和文明的象征。而随着钢筋混凝土盒子般的现代建筑传播到世界各地的“技术就是上帝”的思想，建筑形态的创造也因此获得了更多的随意性。然而，这种随意性往往背离了顺应自然的合理法则，失去了传统建筑形态中历史经验的积累和对自然的关照，而传统居住环境中适宜的生活空间也被封闭的人工环境所代替。因此，向传统建筑学习，改变单一昂贵的建筑面貌和称重的使用负担是当下亟待解决的问题。下面着重从湖北地区传统建筑中分析其生态技术的运用。2 湖北地区的自然因素研究21 地理位置图1-2 湖北西南地区的三峡图1-3 湖北中南部的江汉平原图1-1 湖北地区环绕着起伏多变的山体 从整体看，湖北全省地势呈现三面高起，中间低平，向南敞开，北有缺口的不完整盆地。西面、北面、东面三面被武陵山、巫山、大巴山、武当山等山地环绕；中南部为长江和汉江冲积成的江汉平原，与湖南省洞庭湖平原练成一片，形成向南敞开的不完整盆地。由此观之，湖北有着独特的自然地理条件，高大的山体与广阔的平原并存。滚滚的长江与广袤无垠的湖泊河泽相汇合，湿热的雨季与阴冷的冬季交错，这种地域的差异性直接或间接的影响这人们生产生活的方式。22 气候特征图2-1 湖北地区气候特征湖北省地处亚热带，位于典型的季风区内，除去高山地区外，都属于亚热带季风气候。具有四季分明，雨热同季，光、热、水资源较丰富的特点。但因境内地形复杂，资源的地域分布不均，从日照、气温、降水的分布看，不仅南北差异明显，东西差异和垂直差异也很显著。因此湖北的气候复杂多样，且独具特色。根据中国气候分区，可知湖北属于夏热冬冷地区。全省绝大部分地区日照充足，平均全年日照时数为1100-2150h，由鄂东北向鄂西南递减。全省大部分地区有冬冷夏热，春季温度多变，秋季温度下降迅速的特点。年平均气温一般为15-17。鄂西南地区由于北部高山的屏障作用年平均气温较高。全省大部分地区年降水量介于800-1600之间，其分布趋势由南向北递减。湖北省的主要灾害包括洪涝 洪涝： 指因大雨、暴雨或持续降雨使低洼地区淹没、渍水的现象。雨涝主要危害农作物生长，造成作物减产或绝收，破坏农业生产以及其他产业的正常发展。其影响是综合的，还会危及人的生命财产安全，影响国家的长治久安等。、干旱、大风和冰雹。3 湖北地区的传统住宅特征研究 湖北古镇分散于山川田野之间，发达的水网、古老的驿道将其紧密地联系在一起，拥有巨大的经济活力和市场影响。湖北传统民居按照地域分为六大类：鄂西南、鄂西北、江汉平原、武汉地区、鄂东南以及鄂东北。3.1 鄂西南民居鄂西南地区与湖南、四川、贵州相邻，是我国大部分土家族的聚集之地，历史悠久。分布在恩施自治州和宜昌市的土家族是整个土家族的重要组成部分。土家族人在其栖息之地为适应环境建造的别具风情、独具一格的吊脚楼是他们普遍使用的一种建筑形式。楼有两到三层，用木板铺好，最上层堆放粮食之类的东西，中间住人，下面是猪栏牛圈和用来堆放柴草的地方。吊脚楼的类型有“单吊式”、“双吊式”、“四合水式”等多种。3.2鄂东北、鄂东南民居鄂东南、东北地区气候夏季炎热、冬季湿冷，夏冬两季比春秋两季持续时间长，所以这部分地区对夏季防热的要求比湖北其它地区要高。其中以鄂东南地区的赤壁羊楼洞传统建筑和阳新龙港古镇传统建筑。鄂东北地区的罗田屯兵堡、红安七里坪古镇的传统建筑最具特色。图3-2 湖北地红安七里坪古镇图3-1 湖北赤壁羊楼洞古镇4 湖北地区传统建筑节能的思想4.1鄂西地区4.1.1 吊脚楼a 选址吊脚楼多临山而建，表现为山寨形式。土家村寨聚落的选址和土家人的生产特点和生活习性密切相关。比如以稻作农耕为主的土家村寨大多建在平原或者河谷地带，并且多建在有流水环绕，靠山对水的风水宝地处。从而造成顺应天地环境的“天人合一”的思想。图4-1 湖北恩施吊脚楼b 坡屋顶土家族吊脚楼楼顶多用瓦覆盖，形成“人”字形，斜度大，瓦铺设在木头与木头之间的钳子上，平时阳光从瓦片的中间透过亮瓦直射到房屋内。下雨时，雨水从瓦片上沿着木钳子滑落至地面。这样的木结构房屋适用于土家族地区潮湿多雨的气候特征。c其他吊脚楼是竹木结构，底层架空，具有夏季防潮、防蛇虫蚂蚁，冬季保暖的特点。且其下部开敞，有利于空气流通，人畜生活十分方便。同时，山区的温湿气候特别适宜杉木、毛竹和松树的生长。为了争取较大的使用空间，在地势陡峭的山区需要充分利用复杂多变的地形，比如在民居中设置宽敞的前廊，楼层增设阁楼、望楼、报厦，利用悬挑争取空间等，这样不仅扩大的使用面积，而且改变了建筑物简单的“一”字型，丰富了建筑的造型。4.1.2 巴东野三关穿斗式建筑图4-2 巴东野三关的穿斗结构图4-3 巴东野三关鸟瞰a 选址巴东野三关地区属于中亚热带湿润季风气候，因而古镇在选址时为了适应夏热冬暖的气候，布局于通风良好、采光充足的地区。b 防暑降温巴东地区夏季气候炎热，人们在长期实践中学会了如何利用丰富的街巷形态来遮蔽日晒。比如有意识的使得街道转折弯曲以造成阴影区达到这样的效果。并且用建筑的屋檐达到这样效果。加长的屋檐是鄂西南地区独特的建筑形式，而收放自由的篷布不仅可以这样扩展住户的使用空间，同时丰富了街巷的形态和空间层次。 c排水巴东地区的年降水量大，排水对古镇来说至关重要。老街因沟而建，冲沟顺坡是由南向北而下，零散的房屋临沟而立。但是随着古镇的不断发展，古镇对街道交通提出了更高的要求，于是智慧的古镇人民将沟改成暗渠暗渠:又称地下渠道，是坎儿井的主体。暗渠的作用是把地下含水层中的水会聚到它的身上来，一般是坎儿井暗渠按一定的坡度由低往高处挖，这样，水就可以自动地流出地表来。暗渠一般高1.7米，宽1.2米，短的100200米，最长的长达25公里，暗渠全部是在地下挖掘，因此掏捞工程十分艰巨.，上面铺设青石板，老街路面上每隔一定距离，就可以看见一块专门用于排水的青条石水漏，而屋顶的雨水则有组织地排入地幔或者直接引入街道下的暗沟最终排向在古镇星罗棋布的冲沟。图4-4 独特的排水构造4.2 鄂东地区4.2.1 防潮措施 a.选址和布局图4-5 有利给水排水的村落布局湖北水资源丰富，适合农业生产。因此村落的选址是用水防潮的第一步，为保证地表水能自然排到低处，基地不会被水浸渍，鄂东地区一般原则台地或缓坡地建村。村落的给排水处理是村落布局的重要方面，村庄给水通常取自溪流、河水或者打井取用的地下水，有的则取用山泉，山泉在村中的出口通常以石料砌筑而成的方形井口为主，既方便了用水，也使得山下的流水为人控制，不至因水量变化而浸渍地表过多。b.天池图4-6 天井和天池相呼应天井井底自室内地坪下沉叫做天池，用于接住自天井而落的雨水，同时兼顾排水。天池用石砌而成，周围有雕花的石栏板，一般在天池的明塘四角砌成明沟，然后流入天井下面的暗沟排出屋外。同时，为了便于清除暗沟的堵塞物，青石板被雕琢成各种形态的圆孔或用镂空雕的石盖盖上。c.池塘废水自明沟明沟：明沟排水，是指在地面开挖沟道以排除地表积水、土壤中多余水分和过高的地下水的排水技术措施。排走，多数被排入村中挖掘的池塘中。池塘不仅提供用水，更是雨天迅速排除积水的重要手段。d.建筑材料鄂东地区的民居有档次高低之分，其外墙的做法有比较讲究的用砖墙，同时还有许多简陋的土培砖。青砖自身抗潮湿能力强，可以长期暴露在比较潮湿的环境当中。此外，柱子的防潮处理也很重要，柱脚若长期接触渗出潮气的地面极易腐坏，在鄂东地区民居中的柱基础更是突出了防潮的功能，石质的柱基础高度通常远大于其截面的长、宽。呈细长的状态，这种一柱双料使柱子拥有承重和防潮的双重功能。e.屋檐鄂东地区民居屋檐封火墙和硬山、悬山的做法并存，但封火墙和硬山的做法使整个山墙都不受保护，所以若非砖墙就必须是空斗砖的做法，而农宅的屋顶将檩加长，将檐伸出山墙面一段距离，使屋檐也能保护大面积的山墙面。4.2.2 采光和通风鄂东地区的传统建筑都有一个共性，就是设置天井或者天斗。a.天井湖北古镇建筑空间的主要构成单元是天井，这个地区的天井通常较为窄小，天井和房屋面积的比列约为1:3,，这是由于该地区处于低纬度，对日照要求低，且用地紧张，难以满足大型庭院的用地要求。还有一个原因是窄小的天井能形成较大风压能形成良好的通风循环系统。图4-7 湖北民居传统天井b.天斗天斗位于建筑进与进之间，因屋面在此交汇形成斗状，所以叫天斗。天斗空间两层通高，是对天井式建筑的一种改善，因为天斗式房屋能够有效地遮挡阳光的辐射热，这是天井做不到的，同时，天斗也兼顾了天井特有的良好的采光通风的效果。图4-8 天井和天斗的比较c.天斗与天井的比较空间上，天斗和天井都属于建筑内的公共空间，是空间联系和过渡的构件，但天斗对应地面与其他处并无高差变化，是室内空间的一部分，而且天斗上覆有顶，空间性质上是内向性的。在位置上，天井和天斗无论是两开间还是三开间都与正门、后门位于同一轴线上，以便有效地组织室内穿堂风。在数量上，天斗式建筑比天井式建筑在湖北地区分布更多。d.天井和天斗的自然通风人们通过利用自然通风来改善室内居住环境的舒适性。在传统民居中，人们利用自然通风带走炎热季节建筑内部的余热余湿，利用大量夜间和清晨的凉风增加建筑围护结构以及室内家具的蓄冷量。同时，自然通风也带来新鲜、清洁的空气，既有利于降低室内污染物以及二氧化碳浓度，又能满足人接触自然的心理需求。 利用风压进行自然通风 风压是指空气流动受到阻挡时产生的静压。在建筑中局部留出横向的通风通道，当风从通道吹过时，会在通道中形成负压区，从而带动周围空气的流动，这就是管式建筑的通风原理。通风管道要在一定方向上封闭，而在其他方向开敞，从而形成明确的通风方向。此通风方式可以在大进深的建筑空间中达到较好的通风效果。鄂东南、鄂东北地区的传统建筑中，设置的天井恰好符合此方式。 利用热压进行自然通风 在建筑物中，热压作用又称作“烟囱效应”。其基本作用原理与烟道原理是相同的。建筑的外围结构相当于烟囱筒身，围护结构上的门洞、窗孔、缝隙等则相当于烟囱的进风口和出风口。夏季白天，在太阳的热辐射作用下，建筑材料蓄存了大量的热量。当夜晚来临时，外界气温迅速下降，而建筑材料的散热过程则比较缓慢，这种情况下室内的空气温度要高于室外。虽然古代的湖北人民在建房子的时候，并不懂热压作用，但是为了在夏天有一个舒适的居住环境，为了有利于建筑物的通风降温，在建筑设计时，设置的天井或天斗，就是很好的发挥热压通风的例子。 天井和天斗的采光由于天井式民居四周被围合面封闭，内部阴暗，从狭窄的天井口洒进来的光线，在天井口最强烈而引人向往。天斗高出屋面，遮阳庇荫，又无碍通风采光，空间高敞畅快，是生活起居和家庭劳作的所在。同时在空间的感受上，此处空间突然加高，也使人有豁然开朗之感。5. 湖北传统民居的环境生态适应性总结湖北地区的传统建筑为了适应湖北地区夏热冬冷，且夏季湿度重的气候，利用天井和天斗组织风压、热压自然通风从而提高夏季室内的舒适性；利用街道布置、挑檐遮阳来阻挡夏季室外的太阳辐射，提高室内舒适性。另外，湖北地区传统建筑的村落选址和其当地气候息息相关，并通过明沟、暗沟暗沟：地面以下引导水流的沟（管），无渗水和汇水的功能。 沟底必须埋入不透水层。当地下水位较高，潜水层埋藏不深时，可采用排水沟或者暗沟截流地下水及降低地下水位，沟底宜埋入不透水层。沟壁最下一排渗水孔宜高出沟底不小于0.2m，沟壁外侧应填以粗粒透水材料或土工合成材料作反滤层。、天池和池塘等给排水设施合理地组织好排水和用水。 总之，湖北地区传统建筑的某些措施在一定程度上改善了居住环境的舒适性，并且这些措施是适应自然环境生态的有效措施。6. 湖北民居中传统技术手段对当代建筑的影响如今，随着社会的发展和城市建设的提高的丰富，世界能源日趋紧张。可持续发展、生态建筑理