传统村落与民居气候适应性研究*——以东阳横塘村为例

郭卫宏 王新宇 张贵彬 李闻文

0 引言

中国传统民居是延续年代最久远、分布范围最广泛、数量最繁多的建筑类型之一，辽阔的地域环境，多样的气候特征，独特的人文历史造就了丰富多样的民居类型[1]。传统民居经由长期试错过程，展现出一种令人敬佩的把建筑融入自然环境中、乐于接受气候的反复无常与地形挑战的才能[2-3]。位于浙江中部的东阳自古以来就是建筑之乡，许多徽州现存较好的木结构传统民居都是东阳帮工匠建造，而东阳地区传统民居与徽州民居又存在差异，其整体布局强调自然环境与人为环境和谐协调，在建村选址、朝向、巷道、开放空间、水系与绿化等方面注重环境微气候的营造；民居根据自然气候特征与生产生活需要，普遍采用合院、敞厅、天井、通廊等空间形式组合，其较普遍的民居形式“十三间头”空间布局开敞通透，内外空间既有联系又有分隔，具有很高的研究价值[4]。本文选取金阳市较为典型的传统村落六石街道横塘村为例，通过查阅史料与实地测绘还原村落的布局模式，建立Envi-met计算模型，模拟村落重要节点的风速、温度和湿度[5]；选取典型三合院民居类型— —“十三间头”建立phenix计算模型，模拟传统民居室内通风实况；通过现场仪器实测，对村巷和重要公共空间的风速、温度、湿度进行记录[6]。从整体聚落与单体空间两个方面探讨东阳民居传统建造方式中的气候适应性策略。

1 村落概述

1.1 气候条件

东阳为婺州、衢州、处州、温州、台州、杭州等城市之间的通衢，属亚热带季风气候区，兼有盆地气候，四季分明，气候温和，年均气温为17℃[7]；夏季高温多雨，最热的月份为7月份，平均气温达27.2~29.5℃；冬季寒冷干燥，最冷月为1月份，平均气温2.9~5.1℃；气候湿润，雨量充沛，梅雨伏旱显著，5月与6月为梅雨季节，年均月降水量为203~230 mm；光照充足，7月份日照最多，多年平均266.5 h[8]。

总的来说，东阳暖季较长且没有严重寒冷的季节，因此民居主要是按照夏季气候条件设计[9]。而浙江在夏季的湿度也高达76%~90%，建筑若不采取防热、防雨、防潮、通风、防风等措施，势必造成室内温度过高、潮湿等问题，影响居住者生活环境质量[10-11]。故研究选取高温高湿的夏季作为主要研究时段，对东阳传统民居的气候适应性策略进行分析[12]。

1.2 地形条件

东阳市以丘陵与盆地地形为主，会稽山、大盘山、仙霞岭延伸入境，东阳江、南江东西向横贯全境，形成三山夹两盆、两盆涵两江的地貌[13]。东阳传统村落多沿江溪两岸，山区则多位于山间谷底及冲积平地之中，往往注重“风水”，选取依山伴水、植被繁茂、田地肥沃，出入方便的地方居住[14]。横塘村地处东阳江盆地靠北，处于山地与盆地的边界位置，北靠社姆殿风景区，村落地势平整，周边水塘散布，溪流蜿蜒，农田广阔[15]（图1）。

2 整体聚落气候适应性策略

2.1 选址与朝向

图1 横塘村周边地形示意图Fig.1 schematic diagram of the terrain around Hengtang Village

图2 横塘村选址意象（龙山郭氏宗谱）Fig.2 site selection image of Hengtang Village

图3 横塘村村落布局Fig.3 village layout of Hengtang Village

横塘村在选址上具有东阳传统村落的典型特征，坐北朝南，落置于山水之间。以太峨山为主山，北有骑龙山胜景，东北角有石角仙洞，东有戚高山，东西有两溪双桥，村南有口“月塘”，塘前翠竹掩映，渠道横贯东西方向，取“东西两水夹明镜，左右双桥落彩虹”之意蕴[16]。村落选址呈“负阴抱阳，背山面水”生态格局，十分契合传统风水理论下的理想村邑选址模式（图2）。村落北部以山为屏障，减弱冬季寒风的侵袭；南面临水而且开阔，夏日可吹来习习凉风，带走热量，冬季可争取良好的日照。

横塘村以浙中地区典型民居形式“十三间”为单元，以九个围院式组团排列形成风车状布局，建筑朝向为南偏东8°~11°。村庄中轴线前厅后堂，七个门堂，坐北朝南，均为三合院结构（图3）。合院民居为1~2层，最高点不过10 m，合院之间以村巷相隔，村落整体采取低层高密度的布局方式。各合院形成紧密相联的整体，夏季互为遮挡，可以减少跟外部环境接触的表面积，从而降低阳光辐射。冬季能有效减缓风压对建筑群的影响，提高整体环境的保温性，获得比较稳定的内部环境，形成群体优化效应。

2.2 巷道与风口

横塘村的村巷较狭窄，一般宽约2~2.5 m，而巷道两边民居较高，村巷高宽比约为3∶1~4∶1。白天，巷道底部大部分时间处于民居的阴影中，形成自遮阳效应，地面太阳辐射得热较小，因此向空气中发射的长波辐射也少，巷道地面空气温度明显低于外部。这样由民居建筑排列组合形成比较窄的巷道，成为有良好的自遮阳效应和自然通风效应的冷巷。

根据气象统计资料，东阳地区一年中温度最高的天气集中在7—8月期间，故研究选取在2019年7月底对横塘村外部环境进行实测，在村口月塘周边、晒谷坪、不同形态的巷道等位置设置了7个测试点，选取其中温度最高的7月28日白天9:00—18:00作为典型数据进行分析，对各测试点1.5 m高空气温度、风速进行实测对比（图4）。首先，窄巷的空气温度普遍比空坪温度低2~3℃，其中十字形巷道处温度相对最低，并在12:00—14:00这段时间温度差达到最高，16:00以后两者慢慢趋于相近，由此可见，适宜尺度的村落巷道能利用建筑自遮阳取得较好的降温效果；月塘与晒鼓坪风速变化较大，巷道内在12:00后风速较为稳定，东西向巷道风速最大，平均风速为0.93 m/s；十字形巷道平均风速为0.66 m/s，南北向巷道平均风速为0.57 m/s，这与Envi-met计算模型的模拟结果相吻合（图5）。综合模拟与实测结果可知，横塘村夏季主导风向为东风与东偏北风，村庄整体形态呈顺时针转动的风车形，村落东部，东北部界面灵活，留有较大尺度的风口，各村巷开口方向朝向夏季主导风向，形成喇叭口形状，有利于加大进风量，捕获更多的自然风进入村内；朝东向的村巷也较平直；村南面是村民生产生活所使用的空坪，民居朝向空坪开口相对较少，南北向的巷道和大台门作为横塘村南向进风口，空坪的开敞程度和空间尺度影响了进入村内部的风量。空坪开敞且下垫面是硬质铺地，受太阳辐射大，空气升温快。而巷道内部相对狭窄，处于建筑的阴影中，温度较低，两者形成的温差促进了热压通风，使自然风从空坪，经巷道口和大台门进入村内部，保证临近空坪的巷道具有较好的通风效果，并改善村内空气湿度（图6）。

图4 实测温度和风速曲线图（a.选点示意图; b.温度曲线图; c.风速曲线图）Fig.4 measured temperature and wind speed graph (a. diagram of measured point selection; b. temperature graph; c.wind speed graph)

图5 横塘村风压通风风速分布和风向图 （a.风速分布; b.风向图）Fig.5 wind speed distribution and wind direction chart of Hengtang village under wind pressure and ventilation (a. wind speed distribution; b. wind direction chart)

2.3 水系与植被

图6 横塘村通风示意图Fig.6 ventilation diagram of Hengtang Village

乡村景观是乡村地区经济、社会、人文、自然等多种要素的综合表现，体现了村民为了生活而采取的适应方式，具有生产价值，具备功能性。同时也是人们对于生活环境的美化，具备艺术价值和审美价值；另一方面，乡村景观的合理配置也能有效调节村落的微气候。在横塘村的景观配置之中，水系规划非常完备，村落选址于两溪之间，保证充足的水源。村南置有一口东西方向的大池塘，形如弯月，又称为月塘，月塘之北还分布着组成环形的七口池塘，如井后塘、藕塘、后塘、殿前塘等，犹如伴随在月亮旁的七颗星星，形成了“七星伴月”的景观。池塘的比热容大，夏日白天升温慢，对周围环境的热辐射小，水汽蒸发量少，池塘周围环境的湿度较其他区域高，可营造比较舒适的公共空间（图7）；月塘前修葺贯穿东西的渠道连接其他村落，村内设置水圳，并有多口水井，完善的水利体系既能用于防火、饮用、灌溉、洗涤，又能改善气温与湿度，调节微气候。与水系相结合的是绿化种植，传统聚落历来注重植被种植，横塘村多沿水系种植绿林，溪边绿树成荫。从古代风水学角度来看，溪流流入或流出村落会带来煞气，故在溪流附近植建风水林；村口则营造水口园林，多为高大乔木，既能外御强敌，内聚民心，又能为村口公共空间提供树荫，改善公共空间的舒适度。

3 单体民居气候适应性策略

东阳民居布局严谨，轴向对称，每栋房屋多以凹字形组合，开口处砌有围墙，内围天井。民居以间为单位，“三间头”为一个单元进行组合，如其经典的三合院— —“十三间头”就是以一个“三间头”为正屋，两个“三间头”为左右厢，再在正屋与两厢的交角处，分别布以两间“洞头屋”（这两间屋的朝向可同正屋，也可同厢屋，但都不面向明塘，采光条件较差，故俗称为“洞头屋”也叫“凹瓦屋”）[14,17]（图8）。正屋是大厅或堂屋，作为家族议事及祭祀祖宗，举办婚丧大事的公共活动场所。正屋的厢房是长辈的起居室，左右两厢是晚辈的起居室，洞头屋及披屋（即在山墙或后檐墙外侧利用边角剩余基地，贴墙而盖的单坡房）用作灶房，库房，畜舍或佣人居所。1.8~2.5 m宽的檐廊（俗称阶沿），既是宅内通道，也是聊天，戏耍，休息，夏天乘凉，冬天晒太阳和从事家庭副业生产的场所。若在“三间头”两端各加一间或两间勾厢（廊）就成“五间头”或“七间头”；将“十三间头”两厢各减去一间或两间就成“十一间头”或“九间头”；再以若干个“三间头”和“十三间头”进行组合，就可构成许许多多适合地形地基条件、家庭成员组成、生产职业状况的宜居群落。课题以其最为典型的三合院“十三间头”作为主要研究对象，“十三间头”在气候适应性方面，强调整体的系统性，各内部功能空间之间注重有机组合，互相优化，产生协同效应。其气候适应性技术主要表现在建筑空间形态与建筑材料的利用等方面。

图7 月塘有水状态下横塘村湿度和温度分布图 （a.湿度分布; b.温度分布）Fig.7 humidity and temperature distribution of Hengtang Village under the condition of water in the pond (a. humidity distribution; b. temperature distribution)

图8 “十三间头”（a.首层;b.二层;c.航拍）Fig.8 “thirteen rooms” (a. first floor; b. second floor; c. aerial photos)

3.1 民居空间形态

3.1.1 明堂与天井

“十三间头”以合院的形式存在，强调合院内部的微气候营造，以抵抗外部环境的恶劣气候变化。“十三间头”建筑均以合院为中心，当地人称为明堂或明塘，明堂面积开阔，形态方正，满足周边房间的采光需求，使得建筑不需要依靠外围采光，这是村落可密集建造的基础；天井位于正屋与两厢之间，尺度较小，形态狭高，既可促进空气对流，避免夏日强光直射室内，又能抵挡冬季寒风（图9）。明堂与天井都具有热压通风的效应，村落以“十三间头”为单元密集建造，明堂与天井处于阴影当中，建筑底部温度低于天井上空温度，形成温差，实现热压通风[18]（图10）。

3.1.2 热缓冲空间

湿热气候下，“十三间头”尤其强调热缓冲空间的营造，热缓冲空间是指民居室内外环境进行能量交换速率高的空间，包括檐廊、敞厅（堂屋）、阁楼等空间。檐廊是室内和明堂之间的缓冲带，可以遮挡经明堂直射进来的阳光，夏日为村民提供一个较舒适的半室外活动场所，村民可以在此乘凉或从事手工作业；正屋前屋檐挑出较远，下房当心间一般完全敞开，又称为敞厅，对促进自然通风具有积极作用；“十三间头”东西北面皆设二层阁楼，二层层高较矮，无檐廊，平常作为储藏物品的场所，阁楼相当于屋顶和首层居住空间的热量传递缓冲层，隔热防寒，延缓夏日热量往低层渗透，保持首层空间温度的舒适性[19]（图11）。

图9 明堂和天井（a.明堂; b.天井）Fig.9 bright hall and courtyard (a. bright hall; b. couryard)

图10 天井热压通风示意图Fig.10 schematic diagram of stack-ventilation in courtyard

图11 热缓冲空间示意图Fig.11 schematic diagram of thermal buffer space

3.1.3 冷巷空间

夏季，受主导风向的影响，村庄东西向的巷道风速大，“十三间头”民居东西两侧以山墙毗连巷道，窗洞小，弄堂成为主要的进风口，风道狭长而窄，而且终日无阳光直射，温度较低，弄堂与明堂和巷道的温度差在一定程度上加速了热压通风作用，空气流动较快。巷道的风经弄堂吹向正屋的檐廊，在明堂盘旋后从西侧弄堂或大门流出。弄堂与正屋前的檐廊形成了良好的风道，白天微风习习（图12）。

3.2 建筑材料

“十三间头”在不同界面采用不同的建筑材料。“十三间头”外墙厚重，内外表面用青砖砌筑，内部浇灌泥土，墙体蓄热良好，夏季白天可以起到很好的隔热效果，保证内部房间温度低于外部环境；冬季也可延缓热量的传递，起到保温的作用。外墙上的窗洞数量少而且小，是为了冬日阻挡寒风的侵袭和防止热量散失。南面设置院墙，既可在冬日阻挡寒风，也可在夏日形成一定面积的阴影区，减少明堂的太阳辐射量。外墙与南面的院墙围成“十三间头”的内部环境，在保持合院内部稳定的微环境方面起到重要的作用。“十三间头”内部界面往往采用木格扇窗门分隔室内外空间，窗地面积比大，注重与明堂的热量交换。夏日，门窗全打开，气流可从冷巷经室内流向明堂，带走室内的热量，同时由于檐廊的遮挡，不至于因木格栅门窗而室内得热量大；冬日，明堂宽敞，南侧院墙比其他三面建筑低，可接受的直射阳光量多，相当于合院的暖源（图13）。

图12 夏季1.5 m高度风速和风向分布图（a.风速分布; b.风向分布）Fig.12 distribution of wind speed and wind direction at 1.5 m height in summer (a. distribution of wind speed; b.distribution of wind direction)

图13 室内外微气候Fig.13 microclimate inside and outside

4 结语

六石街道横塘村作为浙江中部传统村落的典型案例，研究重点分析夏季热工环境，通过对村落进行实地测绘，软件模拟，物理环境实测等研究方法，总结东阳地区传统村落及民居的气候适应性营建经验。

一是在村落整体规划策略方面，东阳传统民居注重择优选址，利用周围自然环境改善村落的微气候；整体布局讲究群体优化效应，民居采取底层高密集的建造模式，形成良好的互遮阳效果；关注村落节点空间与巷道空间的营造，利用放大的巷道开口引入夏季主导风，南北向巷子窄而深，适当扭转遮挡冬季北风；村落景观除了满足精神方面的需求外，也注重通过水系、绿化、广场等景观要素合理搭配，形成温度与湿度差，加强热压通风效果。

二是在单体民居建构策略方面，东阳民居通过明堂与天井形成热压通风的垂直空间，促进空气流通；采用檐廊、敞厅、阁楼作为热缓冲空间对夏季高温进行隔绝，达到良好的隔热与自遮阳效果；利用东西向弄堂与明堂周边的檐廊形成冷巷作用，改善自然通风状况；建筑界面采用外实内虚的组合，空斗砖墙与木质内墙有机组合形成以明堂为热量转换中心的内部环境。

现代民居建设更多考虑通过单体的热调控能力来解决热舒适的问题，带来较高能耗的同时不一定能实现较好的热舒适度[20]。横塘村传统民居在村落群体和民居单体两方面上，追求系统的气候适应性设计策略，通过空间与材料的综合利用，形成群体组合的优化效应，弥补了单体部分材料热工性能不佳的劣势，其生态智慧与技术策略值得深入研究与借鉴。本研究主要对夏季热工环境进行分析，存在一定的局限，在今后的研究可对过渡季与冬季风环境、热环境及建筑门窗气密性、材料保温性能等问题进行进一步探索[21]。

图片来源：

图1、3-7、8a-b、10-13：作者绘制

图2：郭端琪, 郭德仁, 郭星寿, 等. 龙山郭氏宗谱[Z]. 1999.

图8c、9：作者拍摄