近代日系文化影响下民居空间被动式节能策略对比分析及实证研究——以大连旅顺为例

罗怡晨 | Luo Yichen

刘乾宇 | Liu Qianyu

李 昊 | Li Hao

人们在生活生产中通过对居住环境不断的探索与实践，逐渐形成了应对地理气候、人文思想、风俗习惯等多方面因素的空间模式，营造方法和建设经验。大连作为典型的滨海城市，因近代殖民及战争影响，当地民居受日本文化的影响，形成了具有地域特点的新民居形式，在应对沿海气候环境特征时，不同于中国传统民居的做法，其设计观念与应对问题的途径有待挖掘。对这类建筑中被动式设计手法的探索研究，既是对大连滨海文化下民居的尊重与保护，同时也为当代绿色建筑技术的发展提供借鉴。

1 背景概述

大连旅顺位于我国辽宁省最南端。既具有北方大陆性季风气候四季分明特征，又兼有海洋性气候温和湿润的特点。据统计大连最热月平均气温23.9℃，最冷月平均气温-4.9℃，年降雨量700mm左右，年平均湿度80%，四季分明。夏季主要除湿防潮，冬季主要防风御寒。

1905年日俄战争之后日本开始对港城扩建，中西建筑形式相互交融，衍生出在地的地域建筑形式。其一是在日本占领初期，日本尚未探索并形成独特的建筑风格，将传统的建筑形式直接照搬到大连的土地上，形成传统日本民居。其二是明治维新后，日本向西方学习，年轻的日本建筑师结合当时国际式的设计思潮，保留传统和室的空间文化特征，形成了将西方与本土结合，并且适应大连气候环境的具有现代主义风格的低层住宅，被称为和风西式住宅。

2 院落空间布局与风环境影响

旅顺作为大连最先被占领建造的开埠区域和军事基地，率先接受殖民的城市规划和建设，建筑的存有量大且有典型性。本文分别选取旅顺的民主街西二巷11号与斯大林路34号作为日式传统民居和和风西式民居的典型研究对象。对二者的建筑形态、在地性、空间环境等进行了研究。该建筑具有典型的代表性，保存完整，内部未有大改，且正常使用。

2.1 日式传统民居——边界型院落

（1）边界型院落

中西方城市在空间最小原型上分为“边界原型”和“地标原型”[1]。“边界原型”是东方城市建设的空间构成，以领域空间为本底，有非常强的边界性和围合性。日本的院落空间是在中国轴线对称院落的空间原型基础上发展形成的非对称型院落空间。日本作为一个四面环海的岛国，地震等灾害频发。因此日本人更加敬畏自然，崇拜自然，加之其受中国“天人合一”的道家思想的影响，倾向于将建筑与自然融合的居住环境。因此日本建筑的室内、庭院以及街道的边界是比较模糊的，以此让自然景观渗透，庭院边界是用栅栏和绿篱分隔，高度在1.3～1.5m左右，既保证视线依旧连贯，又提升夏季庭院通风能力，对院内气候环境调节起到积极作用。

（2）庭院形态

日式庭院与建筑的关系是庭院包围建筑，四周庭院向建筑中心形成景观渗透，这种观念下的庭院布局使得室内外不仅视线通透，也利于建筑内部通风散热。一般一栋建筑由东西对称的两户共享，建筑南北朝向，院落呈南北窄东西宽的窄长形态，并且南院面积更大，以此获得更多南向日照。院落的长宽比约为1.5：1，南北两院进深比为1.25：1。日本人追求自然与建筑相互融合，所以在南侧庭院景观更为丰富，以此与室内形成视线交流。因此南侧庭院通常较大，夏季树冠茂密的乔木形成树荫，减少主要房间的日照辐射；冬季树叶凋零，增加室内得热。为了获得更多日照，建筑排布方式与中国普遍传统村落相似，采用行列式布局。

图1 院落空间形态

图2 传统日式民居（左）与和风西式民居（右）周边街道风速测点位置

图3 测点建筑院落风速

2.2 和风西式民居——地标性院落

（1）地标型院落

“地标原型”是西方城市的空间构成形式，以路径空间为本底，有非常强的连续性和开放性。应用到居住建筑，也可以看到大量的住宅形式成为区域的核心，虽然有前后院落，但是建筑才是场所的核心。该院落结构以建筑为核心，围绕建筑形成院落空间，且部分建筑外的院落边界不再清晰，有的仅靠铺地或者绿化界定。遵从西方的地标性空间形式。以人为本的建筑观念，建筑为场所核心，室外空间从属于建筑主体，形成了与东方传统民居不同的建筑观念。这样没有边界的建筑依次布局于街道两侧，缺少庭院作为气候调节屏障，室内环境受外界的影响较大。

（2）组团布局

地标性院落的建筑单体往往以街区为单位，以周边式围合布局形成完整的内向型公共庭院，这样内部朝向更加安静、具有私密性。且经实测可得在冬季内向庭院风速低，日照充足，具有保温御寒的功能。夏季庭院内绿植茂密，起到遮阴纳凉之效。

2.3 实测验证

为了证实上述分析，课题组成员分别于2018年8月2日和2019年1月21日对两栋建筑及周边的温度、湿度、风速和建筑物的表面温度进行实测作业。作业当天天气晴朗稳定，分别测量了民主街西二巷11号的前后院，斯大林路34号的前街和后院，测点位置如图2所示。测量使用天建华仪WFWZY-1万向风速仪，在各个测点以每小时记录为一组，每组间隔10秒读一次数据，记录20个数据后取平均值，得到每小时平均风速。

①由建筑前院风速（图3）得：和风西式建筑北侧由于建筑高度为2～4层形成屏障，风速相对较小，而传统民居北侧风速仍旧最大，因此增加北部屏障有利于冬季阻风。和风民居南侧紧邻海边，高于传统民居2倍，平均二级风，有时会达三级，距海边过近不易长期居住。②由建筑后院风速（图3）得：周边式建筑布局的核心院落近乎封闭，具有良好的内聚性，因此内院平均风速明显小于日本传统院落布局形式，具有保温阻寒的作用。

3 建筑空间组织与热环境影响

3.1 空间差异原型与室内热环境

（1）沿袭传统的带型空间模式——以通风防潮为主

图4 日式传统民居空间形态

图5 和风西式民居空间形态

图6 斯大林路34号（左）与民主街11号（右）温度测点位置图

图7 主要房间测点夏季湿度与冬季温度曲线图

图8 主要房间测点夏季湿度与冬季温度平均值

图9 前室过渡空间

①内廊贯穿的空间平面。日式传统民居以内部中廊为交通核心，东西向的走廊贯穿组织，将建筑分为南北部分，形成南北窄东西宽的中廊空间原型。这样可以保证更多的房间可以与室外庭院产生视线流动。同时面宽长于普通中国传统民居，有利于增加受风面积，相对较窄的进深使得南北向的空气易于对流，满足风压通风的条件形成穿堂风。

②三段式的空间布局。传统日式空间为一层。纵向分为三部分，上部三角形封闭屋顶，减少冬季热量流失。中部室内使用空间，底部架空地板，使得建筑底部有空气流动，带走地面潮气。南北方向分为三个部分：北侧或为前室，作为室内外过渡空间；或为北侧辅助用房，形成空间屏障。中部为内走廊串联各个房间。南部主要作为起居空间，最大幅度接受南向采光。通过复合的空间组织使得起居空间最大程度地趋利避害，减少外界气候对其的不利影响，提升室内舒适度。

③狭长通风的界面形态。日本夏季多梅雨，建筑更多考虑日照采光和通风防潮的影响因素，形成了东西狭长，南北较短的内廊式建筑形体。因此其体形系数较大，经计算为0.65～0.7，不符合寒冷地区阻隔寒风的理论。同时东西房间相距较远，出现了冬季使用房间时利用火墙供暖，与辅助房间环境相差较大的情况[2]。

其主要房间的窗洞面积大于中国传统民居，可见日本传统建筑对于通风需求高于中国传统民居。南侧和北侧开洞大小差别十分明显，北侧的储藏、卫生间等辅助小空间均为550mm×450mm的高窗。南侧主要起居卧室的开窗大小为1800mm×1800mm。这样既保证了冬季阻挡北侧冷空气进入，南侧争取获得更多日照，起到保暖储热的作用。

（2）在地演化的内聚空间模式——以保温阻寒为主

①国际式建筑风格。随着日本殖民的深入，洋风西式的建筑风格随着莱特“草原式住宅”的风格在大连日系住宅的设计中盛行。从外部形态上来看住宅的外立面整洁、挑檐的坡屋顶、规整的体量、极少的修饰、高耸的烟囱、与横向的阳台、窗户等形成横纵对比。建筑空间分为左右两户，内部完全对称。一二层墙体对位严整，因此可以布置烟道和火墙。

图10 夏冬季前室与室内外空间温度叠合图

图11 和室隔墙与押入空间

②保温隔热的空间组织。日本在将自身文化与西方文化相融合的时候，同时考虑到北方的寒冷气候，和风西式的建筑比日本传统建筑更强调防寒和保暖，建筑平面多为集中、紧凑的形式，避免过多建筑形体的凹凸，可以有效地减少外维护结构与冷空气的接触面积。由于功能空间划分均质，空间大小相似，因此各个房间的微环境相差不大。楼梯布在入口处，卫生间及储藏室在楼梯下方，厨房与客卧以火炕相连，提供热源。室内尽量减少辅助与交通的浪费，提高了主要功能空间利用率。

③内聚紧凑的界面形态。规整的形体减少表面积散热，体形系数为0.45。建筑东西山墙不开洞口，而南北向的窗墙比为0.32和0.26，均符合严寒及寒冷地区居住建筑特点[3]，具有较好的御寒吸热性能。

（3）实测验证

项目组成员在2018.8.2和2019.1.21的实际调研中，使用德国Testo174H温湿度记录仪记录，每10分钟一次记录24小时测点的温湿度数据，测点位置如图6所示。经过对主要使用的起居及卧室数据提取分析可得：

①夏季湿度曲线（图7）：传统日式民居在一天中早晚湿度变化较大，傍晚降幅明显，全天湿度取平均值得71.38%。和风西式民居较为稳定，全天湿度取平均值得76.99%。因此可知传统民居的整体通风除湿的能力相对较强，从趋势分析可得传统民居在早晚变化明显，建筑随环境影响相对较大。②冬季温度曲线（图7）：冬季两测量点都使用火墙火炕以小火持续供暖，全天温度呈稳定趋势。由于传统民居为带型空间，散热面积大，端头及北侧房间受热较少，北侧为采暖房间平均温度达8.3℃，热量传递能力低，室内主要房间的平均温度为14.6℃，明显低于和风西式民居。和风西式民居空间均质，布局紧凑，受热均匀，冬季室内平均温度20.36℃（图8），且各房间平均温差小于1.5℃。因此冬季保温效果明显优于传统日式民居。

3.2 空间共性特征与室内热环境

（1）入口过渡前室

前室是日本文化的居住建筑中的典型空间，作为室内外的过渡，人们在此换鞋帽及临时置物；同时在应对环境方面，前室空间和两道门的设计使得冬季寒冷空气无法直接渗透进室内，如同一块夹在室内外间的阻尼，延缓室内环境受到外界的影响。夏季白天阻隔外界炎热，傍晚打开外门，凉风通过内纱门进入室内，起到引风入室的作用。冬季内外门紧闭，有效提升内部空间保暖能力。因此在日本殖民时期虽然建筑风格不断改变，前室空间文化一直得以保留。

实际测量分别于冬季和夏季在传统民居室内（紧邻前室、远离热源）、入口和前室布置德国Testo174H温湿度记录仪，测点位置如图9所示。分析测量结果（图10）可得冬夏季前室空间温度基本位于室内与室外之间，冬季保温阻寒效果明显，室外平均4.35℃，室内平均16.17℃，前室9.69℃。夏季室内外温差较小，室外平均33.3℃，室内平均31.06℃，前室31.66℃，在中午对室内降温的帮助相对明显。

（2）和室、隔墙与押入

传统民居与和风西式民居保留日本的生活文化而设有和室，在具有起居和卧室功能的房间地面铺上叠席，和室作为标志性的日本空间具有冬暖夏凉的空间环境，主要因为架空地板和铺盖叠席的调节作用，夏季叠席通风，人躺于其上可以吸汗散热，冬季叠席吸纳地面气体并且使之变成热空气，人在叠席上休憩不会感到寒冷。

和室空间由可以活动的内墙隔墙和外墙幛子围合，室内外边界模糊，室内空间具有流动性。传统作为隔断划分空间是用纸和木条制成的可以随意推拉的幛子和袄①，使得空间具有通透性和灵活性。在旅顺地区有秸秆竹子等丰富资源，将其作为原材料制成隔墙。秸秆与竹条制的隔墙也具有较强的通风性能，虽然隔墙固定，但可以完成空间划分，且保证室内的空气流通。

日本传统住宅注重物品的收纳和储藏，主要起居和卧室设有进深900mm的储物壁龛，用推拉木板围合，日本称之为押入。这样既有效集约地划分空间，方便使用整理，也减小实际使用空间，棉被依墙而置，在冬季如同在外墙内侧增加保温层，减少冷空气入内（图11）。

（3）地面整体架空

传统日本人的起居坐卧均由地板承载，形成了独有的地板文化，为了防止人体直接受到来自地下土壤湿气的伤害，建筑整体的地坪层被抬高，以隔绝湿气。室内铺设木板作为地板，使得地面与建筑地板之间形成空室，加速地面的空气流通，这样做的好处首先隔绝土壤与室内地板，减少湿冷气上行，其次底层架空加速底部的空气流动，带走室内水蒸气加速通风。

为了防止底部潮气上行进入室内，在地板构造上将一层的地板木质龙骨架在地面设置的独立砖垛上，避免与土地直接接触。并且在外墙的勒脚处预留排气孔，用于湿气排除，减少木质地板因潮湿发生的形变。

实际测量选取传统民居入口的架空地面和未架空地面作为测点，分别布置德国Testo174H温湿度记录仪，每十分钟一次记录测点温湿度数据。根据数据分析可得（图12）：①架空地面的表面温度平均值低于未架空地面，室内外环境变化趋势相似，架空地面与室外环境呈现较强关联性，空间流动性强。②架空地面空间湿度低于未架空地面空间，且两者曲线趋势几乎平行，说明底层架空可以有效降低室内湿度，并且效果稳定持续。

4 日系民居空间被动式节能策略

4.1 传统日式民居

传统日式民居承载丰富的日式文化，并且将其带入大连。通风除湿是日本建筑设计最注重的问题之一，这也是大连地区夏季所面临的重要问题。空间中被动式策略如图13所示。但是过于注重通风效果时势必产生体型系数大，建筑保温能力不强等问题，日式民居多为窄长形体，在冬季迎向主风向，不利于保温。此外传统民居室内有活动隔墙作为活动分隔，本土居民不习惯于空间的多变，而偏向固定使用功能。因此这一空间形式未能推广。

图12 地面架空空间及热环境测试

图13 传统日式民居被动式节能策略

图14 和风西式民居被动式节能策略

4.2 和风西式民居

和风西式民居是日本结合本国和西方文化，在大连的土地上形成适宜当地环境的建筑形式。增加了土地利用率，与串联式的日本传统民居相比具有良好的内聚保温效果。其空间被动式策略如图14所示。但是在夏季由于形体内聚，各个空间散热能力稍差，因此更需要依赖主动式降温措施缓解。目前由于保护不利，许多传统建筑被拆除或废弃。

结语

本文以文化背景出发，归纳因东西方观念影响而形成的两种民居形式，对比分析建筑空间组织形式的异同与其被动式节能设计策略，并通过现场实测数据予以佐证。对此类新民居被动式节能策略的研究，不仅有利于城市建筑地域化的发展，同时也对当地民居的绿色建筑设计与更新起到借鉴作用，使得建筑行业在实行节能减排的同时传承发扬地域文脉。

资料来源：

文中图片均为作者自绘或自摄。

注释

① 幛子和袄：障子【しょう（xii）】——日本房屋的拉门、拉窗，多指室内外的空间分隔。袄 【ふⅩⅢ（xi）】——日本房屋的隔扇，多指室内房间分隔。两个名词也有混用的情况出现。