传统村落、民居绿色建筑技术研究——以永州周家大院为例

刘薇薇，陈戈，殷昆仑Liu Weiwei,Chen Ge,Yin Kunlun

（湖南省建筑设计院集团有限公司，湖南长沙 410012）

0 引言

实施乡村振兴战略，是党的“十九大”作出的重大决策部署。实施乡村振兴战略，需要坚持人与自然和谐共生、因地制宜、循序渐进的原则。乡村振兴战略在实施层面，涉及到两个重要议题：一是村庄的建设与规划，二是传统村落的保护与传承。

为满足乡村振兴战略背景下建筑的多样化需求，需要更多地挖掘传统聚落建构的特点，研究传统民居营建的智慧，了解传统村落的文化内涵和乡风乡俗，并充分融入新农村的规划与建设。只有在传统村落研究基础上进行的规划，才能使乡村的地方风貌得以存留，传统建筑技艺得以传承，当地民俗得以延续。本文以湘南永州市富家桥镇干岩头村——周家大院古建筑群为例，研究湘南传统村落和民居的绿色建筑技术，为传统优秀建造技艺的承续积累案例和提供思考。

1 湘南传统村落概述

周家大院 （图1、图2）位于湖南省永州市零陵区富家桥镇，距离零陵城区约40km，距桂林约200km，海拔高程约230m，地处平原与山区交界处，湘江支流进水、贤水环绕而过，村内有X033公路向北接至G207国道。明嘉靖二十九年，宋代著名理学家周敦颐之子周焘的十六代孙周佐迁居至此，自始建家立业，繁衍生息。因聚族而居于大院里的世代子孙均为宋代理学鼻祖周敦颐的后裔，故名“周家大院”。

图1 干岩头村周家大院区位分析图

图2 干岩头村周家大院航拍实景

古建筑群由 “子岩府”“老院子”“新院子”“红门楼”“黑门楼”“四大家院”6个子院组成。它们始建于明代嘉靖年间，形成于清末民初，六个院落依山就势，如北斗七星状排布。院落始建于明嘉靖二十九年（1550），至清光绪三十年（1904）全面建成。周家大院古建筑群是湘南地区规模最大、功能最齐全的古居民群之一，2007年被列为“中国历史文化名村”和“国家重点文物保护单位”，它是湘南中西部天井堂厢式-三连间式民居文化融合区最具代表性的村落之一，呈现出名门望族的凝聚力和向心力。

受多种文化交融的影响，聚族而居是永州传统民居的重要特点[1]。大院整体坐南朝北，三面环山，一面开阔临水；依山就势，南高北低，如北斗七星状排布。各院落的整体排布呈“L”形，除子岩府以外，均呈线性布局的特点（图3、图4）。全村虽不是统一布局，但建筑风格一致，每个宅院都为一个独立院落，每单元都是“一颗印”的结构形式，按一正两横或一正三横的结构布局，独立成院又和谐连接[2]。

图3 周家大院古建筑群总平面

图4 周家大院古建筑群各院落朝向

2 周家大院的选址规划、环境营造

丘陵山区地形破碎，可开发利用耕地非常有限，在很大程度上限制了村落的规模。古建筑群的选址侧重满足农耕的用地需求，将更平缓的山间盆地开垦为耕地，而靠近山脚处的区域用于民居的营建。这样的选址方式，一来是因为盆地与谷地海拔较低，而周边近山的位置可以形成自然排水，可解决排水的问题；二来，由于山脚处平原和山地过渡的区域热舒适性较好，不至太过潮湿或干燥，在炎热的夏季，还可利用部分山体的遮挡起到防热作用。古建筑群靠山而建，坐落在山谷之中，恰好可以利用山谷风效应改善夏季的室外环境。山谷风是由于昼间山坡上层的热空气上升，流到山谷上层冷空气的上方，谷底空气沿山坡向上补充，便形成了热力环流（图5）。而在夜间，山峰会变成冷风源，热力环流方向反转，由山顶吹向谷底。所以，山风与谷风都会穿过村落和建筑，使其处于热力环流的中央，能够很好地改善民居建筑的通风条件（图6、图7）。

图5 周家大院夜间的热力环流（山风效应）

图6 周家大院昼间的热力环流（谷风效应）

图7 周家大院夜间的热力环流（山风效应）

3 传统民居中的绿色设计

3.1 采光系统

周家大院中子岩府内部主要通过外窗、天井庭院采光。

（1）窗地比

子岩府中路院的开间在3880～4095mm之间，进深在2400～3800mm上下，东西路院开间在3300～4450mm之间，进深在3800～7100mm之间，从门窗采光的角度来看，中路院的采光要优于东西路。以中路上堂院为例，室内进深较大的一个房间，窗地比为8%。若不考虑花窗木构件的遮挡，室内的采光系数可满足一般生活起居的需求。相较之下，东西路采光要差一些。以东路丙号院一进院为例，部分房间的采光效果不尽人意，窗地比仅为4%，而四开间的东西路院进深超过7m的房间数量超过1/3。

（2）天井

子岩府共有29个天井（庭院），天井均沿中轴线分布，但东路和西路院的天井并不完全对称（图8）。天井透光面积最小的院落为西路乙号院一进院，面积约为15㎡，最大的为西路丁号院一进院，约为161㎡，其次为中路下堂院，面积约为154㎡。室内自然采光效果最好的院落为西路丁号院一进院。

图8 子岩府的天井示意图

为进一步了解天井对室内自然采光的影响，选择东路丙号院一进院进深较小的一间，乙号院一进院进深较小的一间与二进院进深较小的一间的室内采光情况进行测试数据比较（因这三间用房开间进深、窗墙比差别不大，而对应的天井大小差别较大）。选择的房间如图9所示，三个房间室内自然采光结果如表1所示。

图9 自然采光模拟房间A、B、C位置示意图

表1 三房间室内自然采光结果汇总

仅依据天井的尺寸和平面布局来看，容易做出天井尺寸越大，室内采光系数均值越高的判断，即A房间采光系数均值最大，C房间次之，B房间最次。而模拟结果则显示，B房间的采光效果优于C房间，因而可以推断，设置过亭对室内采光效果影响并不大，而檐口出挑长度对室内采光影响较大。

（3）小结

通过上述分析可知，以子岩府为代表的湘南传统民居室内自然采光主要是通过外窗、亮瓦和天井来实现，大部分房间的窗墙比在10%上下，少部分进深较大的房间窗墙比仅为4%，基本满足日常起居需求；对于采光较差的房间，居民往往通过铺设亮瓦进行改造；普遍认为用于解决采光通风需求的天井，对室内采光有较好的效果，但通过室内自然采光的模拟，发现天井的尺度和朝向对室内采光的影响并没有预想中大。表2为子岩府采光系统各设计要素的影响程度汇总，从中可以直观了解到湘南传统民居采光系统各组成部分的重要性。

表2 子岩府采光系统各设计要素的影响程度汇总表

3.2 遮阳系统

子岩府内部主要通过连廊、过亭及挑檐等进行遮阳。

（1）连廊

子岩府连廊设置主要集中体现在中路下堂院，其他院落以檐廊、过亭居多。中路下堂院的连廊宽约3.6m，长约12m，院墙高约4.45m，为南北向，刚好可以遮挡东西向太阳辐射，使夏季天井获得较好的遮阴效果（图10、图11）。表3为中路下堂院采用连廊与不采用连廊的遮阳效果对比。

图10 中路下堂院连廊平面

图11 中路下堂院连廊实景

表3 中路下堂院采用连廊与不采用连廊的遮阳效果对比

（2）过亭

子岩府东路院乙号院，西路院的乙号院、戊号院，中路的中堂院天井均采用了过亭的形式，其中最有代表性的是西路乙号院，每进天井处均设置了过亭。过亭屋面宽约6m，长约3m，屋面投影面积大约为18㎡，虽为东西向，但因天井面积较小，南侧和院墙形成一个整体，可遮挡夏季绝大部分直射辐射（图12、图13）。表4为西路乙号院采用过亭与不采用过亭遮阳效果对比。

图12 西路院的乙号院平面及屋顶平面

图13 西路院的乙号院二进院过亭及藻井

表4 西路乙号院采用过亭与不采用过亭遮阳效果对比

（3）封火山墙

子岩府的封火山墙一般采用三级，东、西路院的二进院也有部分采用两级。最高为中路中堂院的山墙，墙帽下沿标高为9.81m。山墙一般在8.6～9.7m上下，最低为8.3m（图14、图15）。表5为中路下堂院有无封火山墙对屋面太阳辐射减少量的对比。

表5 中路下堂院有无封火山墙对屋面太阳辐射减少量的对比

图14 子岩府东隔墙立面

图15 子岩府门楼院和中路中堂院封火山墙

（4）花窗、隔扇门

子岩府的花窗、隔扇门类型很多（图16），采用实测的方式难以测试出漏窗的遮阳效果，故采用模拟的方式，选择两种不同类型花窗和格栅门进行比较。表6为不同镂空率花窗的遮阳效果比较。

表6 不同镂空率花窗的遮阳效果比较

图16 子岩府支摘窗与格栅窗详图

（5）小结

通过上述分析可知，在以子岩府为代表的湘南传统民居中，主要通过挑檐、封火山墙、花窗、隔扇门来实现室内遮阳，通过过亭、连廊实现天井和庭院遮阳。通过性能软件分析可知：从遮阳的效用来说，挑檐的效果最佳，依次为封火山墙、隔扇门、花窗。针对天井遮阳，过亭和连廊的效果都很好，但过亭的效果比过廊更好，因为无论是否设置连廊，连廊一侧的院墙均有一定的遮阳作用。但笼统得出过亭遮阳效果优于连廊遮阳效果的结论是欠妥当的，因为实际的遮阳效果由过亭和连廊的尺寸、高度，天井的朝向决定。各遮阳措施的效果如表7所示。

表7 子岩府遮阳系统各设计要素的影响程度汇总表

4 传统民居中的绿色人文

4.1 传统元素的应用

子岩府乃至整个周家大院以青、白为主，朱红色作为映衬，粉墙黛瓦的整体色调和徽州民居十分相近，朱红色泥塑窗和大红灯笼作点缀，又添了几分祥瑞之气。木门木窗都为深褐色，基本不采用漆作，仅在杉木原色上涂刷桐油，显得质朴大方（图17）。

图17 子岩府建筑色彩以青、白两色为主

4.2 纹样与装饰

子岩府墙上有色彩艳丽的泥雕、堆塑和各式漏窗图案，表现出房屋的华美[3]；隔扇屏门、支摘花窗和梁架、檐枋上的木刻图饰（木刻图案以莲和花鸟居多）（图18、图19），生动逼真；木质窗棂中也有少量装饰，虽仅采用矩形、菱形、三角形组合的纹样，也同样精致灵动，古朴典雅；门墩石、门槛石和各式造型的柱础石上的石雕图案，精雕细琢，技艺精湛，龙凤麒麟、狮象羊马，无一不精致玲珑，生动传神（图20）；天井多以卵石铺地，由不同颜色的卵石拼贴出各种图案，有蝴蝶、蝙蝠、如意、八卦等，这些图案都有幸福绵长、吉祥如意的寓意，包含着周氏族人对美好生活的祈愿和向往。

图18 梁坊上的木刻纹样

图19 花窗上多见莲花纹样

图20 子岩府的石刻以飞龙走兽居多

5 结语

本文以周家大院子岩府为重点研究对象，通过多次实地调研和计算机模拟技术应用分析，对湘南传统民居营建中蕴含的绿色技术总结如下：

（1）风水选址

传统风水学在民居选址方面具有一定的科学性。通过模拟可以了解到，传统民居夏至日日照时间达12h，冬至日达8h；依据主导风向分析，过渡季节可获得良好的风环境及较好的空气质量，为村落创造了优越的自然环境。

（2）院落布局

堂屋间距较宽，横屋布局紧凑，利用狭长竖向天井、过亭、过廊出挑为屋顶提供深遮阳，避免了夏季强烈的太阳辐射，降低了各院落的温度，减少了环境辐射量[4]。

（3）天井采光

每一进院落均设有天井，使得民居能够双侧采光，50%～60%的房间室内采光能够满足饮食起居的要求，进深大的房间辅之以亮瓦，可改善室内光环境。

（4）过亭、连廊、天井院墙遮阳

过亭、连廊可减少夏季辐射达25%以上，天井内还能够利用院墙及建筑自身形成自遮阳。模拟显示漏窗和封火山墙的遮阳效果虽不十分明显，但也能起到一定作用。

（5）廊道通风

民居的布局形式不仅使各院落之间能够在交通上相互串联，还能将不同院落的天井庭院串联在一起。连廊、檐廊、过亭、开敞的堂屋连成一个整体，使得内部形成各路通风道，将建筑内部的局地风汇聚成一体。

（6）花窗隔扇门通风

花窗通过镂空部分将完整的窗扇均匀地分成了许多个细小的通风口，通风效果比平开窗更好。上部镂空、下部密实的隔扇门可通过开启和关闭来调节开间的采光、通风和遮阳。

（7）天井明沟排水

各院落的天井均设置深600mm明沟，并通过暗沟相互连接，形成完整排水系统。仅通过天井排水凹槽串联的方式，便可将生活污水和雨水一并顺坡自然排出。

（8）厚墙、屋顶隔热

民居建筑就地取材，墙体具有良好的隔热性能，建筑围护结构外封闭，以阻隔热量进入，门窗开向内天井，廊道易于通风散热。屋顶的空气间层普遍在2m以上，周围设通风窗，能够有效散热。传统覆瓦双坡屋顶不仅能够隔热，还具有一定的遮阳、导风功能。

周家大院具有良好的微气候环境，但也暴露了一些传统民居普遍存在的居住问题，如室内潮湿、采光不足等：

（1）防潮

由于民居均依山而建，有部分院落所处地势较低，通风不畅、日照不足、室内空气阴凉，导致墙面、地面返潮、发霉现象严重[5]。

（2）采光问题

部分房间单侧采光，室内采光系数较低，有些房间虽为双侧采光，但室内进深过大，采光极度不均匀。

传统建筑的绿色技术研究是一项巨大的工程，涉及面广、工作量巨大，需要大量人力物力，实际研究过程也困难重重。本文对周家大院从整体到微观进行了基础研究，可为后续的传统民居研究提供参考。