沙特吉达老城传统住宅被动式设计策略研究

欧萨马 车志远 / GHANDOURAH Mohammed, CHE Zhiyuan

引言

吉达（Jeddah）是沙特阿拉伯第二大城市，自古以来就是沙特重要的商业和政治中心。它位于汉志地区的西部，一直都是该地区的首府城市，发达的商业活动吸引了多民族、多国家的人们汇聚于此（图1）。此外，由于毗邻麦加和麦地那，吉达也借此具有了特殊的宗教意义，朝圣者在前往两大圣城的途中都会经过这里（ARIF K M，2014）。整座城市坐落在一条长约12km～15km的狭长地带上，西面即是红海，东面是绵延的沙拉瓦特山脉。在气候方面，由于濒临红海，吉达呈现出典型的湿热特征。这里的空气相对湿度在30%～89%之间；气温在18°C～38°C之间，一般不会低于16°C或者高于41°C；天空常年晴朗，云量在2%～18%之间（SCTH，2014），盛行北风和西北风。

吉达传统住宅通过采用大量有效的被动式技术解决热舒适问题，尽可能减少对电力的依赖。而发端自20世纪下半叶的现代建筑无节制地依赖和消耗电力，导致大量碳基污染物的产生。吉达城里的现代住宅，既背弃了古人留传下来的建造技术和经验智慧，也无视新世纪里亟须兼顾气候与舒适的需求趋势。但与此同时，现状问题也为吉达城提供了一个机遇，让它能够重拾古代智慧。前两年沙特阿拉伯王国正式公布了“沙特2030愿景”（Vision 2030，Kingdom of Saudi Arabia，以下简称2030年愿景），在其中提出了一项针对国家收入的新策略，以及针对可持续发展的新计划。研究显示，住宅建筑在世界能源消耗和二氧化碳排放方面的占比分别达到26%和17%（ARIF K M，2014）；在沙特，住宅建筑耗费的能源占去了全国总能耗的50%。由此可见，通过被动式策略提升住宅建筑的节能性能、促进国家的可持续发展，已经变得刻不容缓。

1 吉达老城街区布局

吉达老城区被称作“Al-Balad”，意为“城镇”。城区楼房高度一般在15m～18m之间，楼与楼之间相邻很近，但会尽可能留出一条街道来，使空气在城市楼宇之间自由穿行（图2）。为了顺应主导风向，街道一般朝北和西北。各条街道的交汇区域一天当中能有很长时间的光照，因此与有阴凉的街道比起来，温度要高出很多。这样的温差就形成了一个对流系统：街道上的气流流动到交叉口区域，由此在街道和交叉口创造出一个宜人的空气流动和通风系统（图3）。

老城里的街道在宽度上呈现出层级差异（图4），根据用途的不同，主干道宽12m～20m，大街宽4m～10m，小巷宽2m～4m（SALLOUM A.,1983）。宽窄不同的街道，再加上两旁的住宅高楼，为街道提供了尽可能多的遮阴。

图1 吉达城市的历史演变（右图：吉达战略规划，2007年）

图2 吉达老城的城市格局

图3 街道和交叉路口的自然通风（风玫瑰来源：www.windfinder.com）

图4 层级式街道和公共空间

图5 吉达传统住宅的基本组成方式（来源：Ishteeaque & Al-Said 2008）

2 吉达传统住宅的被动式设计策略

吉达的建筑风格和建造技术,不可避免地受到了其作为一个多民族聚集地的影响。几个世纪以来，吉达接待了来自世界各地的商人或朝圣者，有也门人、布哈拉人、中国人、印度人、土耳其人、波斯人、马来西亚人、埃及人、欧洲人、埃塞俄比亚人、安纳托利亚人等等。不管是永久居留还是短暂经过，他们都对吉达的建筑美学产生了影响（SCTH，2014）。比如，吉达传统建筑的一个重要元素——“rowshan”（Wooden Bay Window，意为凸窗），据考证是源自埃及，那些跨过红海而来的埃及人对当地建筑建造的贡献。吉达传统住宅的基本建造方式可总结如下：建筑朝向北和西北，以便充分利用当地主导风；在主立面上开口，使之更加轻盈，且使得空气流进室内所有房间；最后加上凸窗，以保护使用者的隐私，同时控制采光、湿度和空气流动，此外还能用来放置盛水陶罐使之自然冷却（图5）。

吉达的本土住宅建筑通过被动式设计策略保障建筑使用者在一天当中，尤其是在极为湿热的时间段里的热舒适性。这些被动式策略主要集中在平面布局、空间组织、造型设计、材料选择、施工技术等方面。

2.1 建筑平面特征

图6 纳西佛住宅

吉达传统住宅是从类型和形态学方面对建筑材料、社会文化、气候功能作出回应的产物。这些住宅有其共性，但又各具特性。传统住宅里一般要容纳一个大家庭，另外平常还要接待商贩或客人，所以规模都较为宏大。一层是大家庭公共空间，往上各层每层住着一户核心家庭。房子通常在一楼有两个入口，一个供男性客人使用，另一个供家庭成员使用，疏散楼梯位于家庭成员入口附近。以纳西佛住宅（Nasseef House，吉达市区保存的最完整的历史建筑之一，图6）为例，可以看到两个入口之间会有连接。图7中所示的正北入口直接通向宽敞的入口门厅，主人通常在这里迎接男性客人。为了保持环境的清洁和凉爽，这里的地面经常洒水（BOKHARI A Y.，1978）。在入口门厅的两侧或任意一侧，通常会安排公事间，主人在这里接待男性访客或处理商业交易（BOKHARI A Y.，1978）。有时，公事间所在层会被抬升，高出街面约1.2m，这样做的目的是使公事间的窗台有足够的高度，避免让路上行人直接看进房间（图8）。除此之外，一层还设置有额外的房间，可用于多种用途，比如接待长途跋涉的客人或是当做图书室。除此之外，还有佣人区、盥洗室和一个小厨房，厨房里有煮茶和咖啡的炉子，准备随时待客。整个一层功能齐全，看起来好似一个独立的房中之房。

图7 纳西佛住宅各层平面

其上各层是家庭成员的生活区。楼梯平台处有一扇雕刻精美的门会引导人进入一个宽敞的厅堂，厅堂周围布置着几间起居室。每层有两间晨间起居室，一般位于北面，因为上午的空气流动多来自北方。

吉达传统住宅中的另外一个显著特征是嵌入墙壁的橱柜和开放式壁龛（图9），它们装饰精美、尺寸不一，出现在几乎所有家庭起居室里（BOKHARI A Y.，1978）。晨间起居室西侧，是供家庭成员使用的午后起居室，因为到了下午风会从西面来。小储藏室里白天就用来放置床垫、坐垫和枕头等。需要注意，传统住宅内的所有房间都并非仅用于某一个特定目的——整个家庭生活区是一个多功能的生活空间，无论哪个房间，都可用于进行休闲、坐卧、餐饮、休憩等活动（KHAN S M.，1981）。房子后部的东南和西南方向房间在冬天会更暖和，所以一般会被设计成中等大小的冬季起居室/寝室。除了起居用的房间外，每层还包括一到两间盥洗室和一间小厨房，它们均位于房子后部，以保证起居区域没有异味。

图8 公事间所在楼层被抬高，以保护隐私

在顶层也就是这座房子的四层，建筑面积缩小，为天台腾出了空间。这层也有两间家庭寝室，房间一般会有两面或者三面使用木镶板建成，上面装有活动百叶窗。因为墙壁基本全是木造，所以这些房间在白天很热，但随着夜幕降临就会很快冷却下来，这使它们非常适宜夜间睡眠。顶层另外还有一间厨房、一间储藏室、两间盥洗室和一间洗衣房（图10）。邻居之间会遵照社会及道德契约，尊重彼此的隐私（FADAN Y M.，1983）。这些空间是夏季日落后家庭聚会的场所。此外它们也被用作服务区，佣人们会在这里给床垫、地毯进行除尘和清洁，或者晾晒衣物（EYUCE A.，1985）。

图9 起居室里嵌入墙壁的橱柜

2.2 建筑空间组织与交叉通风

在房间布局方面，适应当地气候、利用盛行风，是最主要的考量因素。以努尔瓦丽住宅（Noor Wali House，图11）为例，把公事间/男性客人接待室、晨间起居室、午后起居室安排在住宅的北面，以便充分利用来自北面和西北的盛行海风；住宅的南部和东部则仅用于冬季起居/寝室以及楼梯、盥洗室、储藏室等服务区域（图12）。

因此，北立面和西立面就成了主要的外露立面，这两面墙壁上一般会安排许多格子窗和凸窗，以便让更多空气流入室内。东立面和南立面上的开口相对较少，仅用于采光或通风目的。大多数起居室的两面外墙上都各自至少有一扇凸窗或者格子窗。开口内外细微的压力差会生成连续的空气循环。室内的木制屏风，以及在过道门上方或旁边设置的大的格栅开口，能够让微风直接进入室内，防止高天花板下的热气积聚（图13）。

图10 天台

图11 努尔瓦丽住宅（Noor Wali House）

通风井的作用类似烟囱，通过烟囱效应将热空气从建筑中排出。它的顶部是完全向天空开敞的，没有可开合的屋盖来调节通风井中的气流。楼梯井则相反，顶部有开合百叶，能够让风通过。流经通风井顶部或穿过楼梯井顶部的空气会形成一个低压区，将空气从下方的高压区域通过通风井或楼梯井引入室内，从而增强了烟囱效应（图14，SALLOUM A.，1983）。位于最上层的家庭寝室就像一个空气亭，主要是用于夜晚就寝使用。它有两面甚至三面墙壁是木构的，上面装有百叶窗。这一特性使空气能够自由流淌，从而提升了使用者在夜晚使用的舒适度（图15）。

利用CFD软件PHEONICS对努尔瓦丽住宅的室内自然通风进行分析（图16）。第一种工况为晨风，主要从北侧吹来；第二种工况为下午风，主要从西北侧吹来；两种工况的风速均为4m/s。从模拟结果来看，清晨北风工况下，整个建筑形成了穿堂风，处于北侧的公事间/男性客人接待室、晨间起居室室内的风速在1.5m/s以上，非常舒适，利于人员活动。下午西北风工况下，同样室内形成了穿堂风，公事间/男性客人接待室室内的风速在1.2m/s以上；晨间起居室室内风速较低，但下午时刻，人员不在此区域活动，避开了这种影响。两种工况的模拟，均证明了努尔瓦丽住宅室内的布局和立面的设计，在应对当地气候适应性方面是非常有效的。

2.3 建筑形式特征

凸窗是吉达传统住宅外墙上最突出的特征。它们一般由柚木制成，从墙上向外突出，下面以悬臂式木制梁托支撑（图17）。它将主空间分为不同层次的子空间，成为连接室内外空间的中间区域，为解决气候问题提供了合理的解决方案（EYUCE A.，1985）。

凸窗的尺寸设计非常符合人体习惯，向街道伸出约60cm，再加上50cm～60cm的墙壁厚度，就形成了一个2.3m宽、1.2m深的凹室，空间足够两个人舒适地坐卧（图18）（FADAN Y M.，1983）。人们在这里进行各种社交活动，或者悠然闲坐着看街道上车水马龙人来人往（BOKHARI A Y.，1978）。

就结构而言，凸窗是一个从建筑外表面向外突出的三面木箱结构。工匠在建造它时通常不使用玻璃材质的窗格，而是在凸窗的下半部分使用格子结构，以增强私密性（图19）。格子一般采用简单的对角线形式，构成菱形图案。凸窗里还会设置一个台子，人们一般将盛水的陶罐放在那里自然冷却（图20）。综上所述，凸窗的功能非常多样，它既能保护室内成员的隐私、控制光照，又能帮助控制湿度和空气流动，方便人们在这里座谈休憩。

图12 努尔瓦丽住宅各层平面

图13 努尔瓦丽住宅平面（室内墙壁上的木屏风使空气能够穿行，形成良好的交叉通风）

图14 穿过通风井和楼梯井的烟囱效应

图15 寝室（来源：richardwilding.com）

2.4 建筑材料与施工技术

建筑中使用的主要材料是珊瑚石（图21），采集自老城西北方向的满卡瓦潟湖。这种石头多孔，因而有良好的隔热性能。它的重量也相对较轻，平均为1.5t/m3（BOKHARI A Y.，1978）。

图18 凸窗的功能

图19 凸窗既保护了使用者的隐私，又提供了一个放置水罐的地方

图20 从室内看凸窗

图21 珊瑚石（来源：Akba,S ., etc.，2018）

从潟湖底部收集的一种深棕色黏土被用作珊瑚石块的黏合材料。珊瑚石多孔又极软，就意味着用它做成的框架需要加固，这时就用到了从印度进口的檀香木，这种木材也被用来做地板铺面。

吉达传统建造技术体系中，会以固定间隔水平向地插入檀香木板，起到加固珊瑚石墙的作用（图22）。这些木板将重量均匀地分布在脆弱的珊瑚石上，而且由于它们与横梁相连，因此能真正起到加固作用（KING, G. R. D.，1989）。木板不仅提供了额外的强度和韧性，还能防止不均匀沉降，因此建造多层住宅就成为可能。

较低楼层的墙壁厚度一般是80cm（图23），有极强的抗热能力。往上每上升一层，墙壁厚度就会减小15cm。这些厚厚的墙壁一方面保持了室内温度，另一方面又吸收着室外温度（无论冷热），然后缓慢地将室外的冷或热传递到室内。当热量最终穿透墙壁进入室内时，其强度已经被大大减弱，这就使内外的温度过渡非常平稳。此外，屋顶也被有意建造得较为厚重（图23），以保证其隔热性能，尽可能减少热量吸收以及穿透到下方生活空间的热流量。土壤是很好的隔热材料，所以工匠们会在碎卵石顶层下面再铺一层约7cm厚的压缩泥土，在白天大大减少了穿透石灰石层的热量。

图22 吉达传统住宅建造过程概览（左图来源：来源：《吉达城市修复手册》Jeddah Municipality Restoration Manual）

图23 墙壁和楼层剖面

3 结论

本文探讨了吉达传统住宅是如何使用被动式设计策略在炎热潮湿的当地气候中，既成功营造了人体舒适感，又尊重伊斯兰社会规范以确保使用者的隐私。这座城市的设计者始终保持着利用主导风向的意识，并运用这种洞察力来对进行布局设计，早在空调发明之前就成功做到了对室内气候的控制，值得当代进一步研究。总而言之，吉达老城里的传统多层住宅通常使用以下几项策略，来保证使用者的热舒适性：建筑朝向和房间组织顺应主导风向；借助厚重的墙壁来抵御热量渗透；利用凸窗增加空气流动，同时控制眩光和热量摄入；通风井形成烟囱效应，使热空气排出、冷空气进入；室内房间之间设计格栅开口，使空气在各房间之间畅通无阻。

反观当前吉达的一些现代建筑在设计时忽视了材料选择、材料运用和室内空间布局等自然气候调节手段，这种设计态度下产生的住宅，需要极大依赖于电力系统来控制室内气候。希望文中对吉达建筑传统的观察能够为现代设计带来些许启示，以帮助尽可能地降低建筑能耗。