貴州西江千戶苗寨吊腳樓氣候適應(yīng)性分析

邵麗麗　何　璘

(貴州民族大學(xué)，貴州 貴陽　550025)

1　西江千戶苗寨地理位置和氣候特征

西江千戶苗寨(北緯26°49′，東經(jīng)108°17′)是我國最大的苗族聚集村寨，位于貴州省黔東南苗族侗族自治州雷山縣東北部，海拔833 m。苗寨所在的地形為典型河流谷地，東南高，西北低。當(dāng)?shù)貧夂蛞虻貏莸母叩统尸F(xiàn)出復(fù)雜的多樣性。

根據(jù)中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)提供的《中國地面累年值月值數(shù)據(jù)集》(1981年—2010年)和美國太空總署NASA網(wǎng)站提供的氣象資料(1983年—2005年)匯總后的西江千戶苗寨氣象參數(shù)，從表1可以看到，西江苗寨累年月平均溫度在4.7 ℃～24.5 ℃，全年高溫區(qū)集中在6月～8月，累月平均最高溫度29.4 ℃。全年低溫區(qū)集中在12月～次年2月，累月平均最低氣溫2 ℃。全年均值太陽輻射量為3.14 kWh/(m2·d)，全年相對濕度較大，80%左右。全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，年平均風(fēng)速2.87 m/s。黔東南地區(qū)屬于亞熱帶的山地濕潤性季風(fēng)氣候，在我國GB 50178—93建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)中屬于夏熱冬冷氣候區(qū)。針對以上氣候特點(diǎn)，可以得出苗寨單體建筑吊腳樓的設(shè)計(jì)需要充分考慮除濕防濕、夏季隔熱和自然通風(fēng)、冬季保溫。

表1　西江千戶苗寨氣象參數(shù)表

2　西江千戶苗寨吊腳樓的建筑特征

苗寨主體沿河流東北側(cè)的河谷坡地而建，由西南向東北層層抬高，單體吊腳樓成排連建。苗族吊腳樓其雛形源于河姆渡文化中“南人巢居”的干欄式建筑[1]，經(jīng)過自然條件、歷史文化、經(jīng)濟(jì)以及漢式建筑等因素的影響，發(fā)展成為半干欄建筑，即建筑底層并沒有全部懸空，俗稱“半邊樓”。其中，以西江千戶苗寨最具代表性，建造工精，發(fā)展水平較高[2]。

傳統(tǒng)典型吊腳樓采用全部木材搭建，其底層主要作為養(yǎng)畜、儲物和雜物堆放等生產(chǎn)活動(dòng)的場所。內(nèi)部的杉木隔墻，可以靈活劃分空間。杉木外墻也可以根據(jù)需要開敞或者封閉。吊腳樓的二層布置堂屋、退堂、火塘、廚房和臥室等生活居住空間。堂屋是整個(gè)屋子的中心，是祭祀祖先和公共活動(dòng)的地方。在堂屋外側(cè)挑廊處靠邊通長設(shè)置靠背欄桿，形成一個(gè)可以自然通風(fēng)和采光的半室外空間，俗稱“美人靠”?！懊廊丝俊笔钦麄€(gè)屋子最佳的眺望觀景處，是民族特色的極致體現(xiàn)。吊腳樓的頂層是閣樓，主要用作貯物和風(fēng)干。谷物散堆在木地板上，閣樓上空設(shè)置橫梁，可以吊掛風(fēng)干食物。

吊腳樓平均層高較矮，約2.4 m，底層相對高些。雖然各個(gè)功能空間的尺度較小，但是居住功能分區(qū)合理且空間比例適宜。

3　建筑氣候分析

3.1　氣候分析軟件介紹及舒適度模型的選擇

建筑氣候分析軟件可以同時(shí)考慮氣候條件、室內(nèi)熱舒適度和建筑設(shè)計(jì)這三個(gè)方面。通過分析當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)，利用焓濕圖分析和判斷適宜當(dāng)?shù)貧夂虻慕ㄖO(shè)計(jì)策略。本文選取的建筑氣候分析軟件是Climate Consultant，它由美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)開發(fā)。軟件可提供15種設(shè)計(jì)策略，其中13種設(shè)計(jì)策略是被動(dòng)式的。

Climate Consultant中提供了四種熱舒適模型，根據(jù)西江千戶苗寨的夏熱冬冷、全年濕度較高的氣候特征，吊腳樓的構(gòu)造特點(diǎn)以及苗家人的生活方式，本文選擇ASHRAE Handbook of Fundamentals Comfort Model up through 2005(2005年ASHRAE基礎(chǔ)模型手冊)中的舒適度模型計(jì)算。模型設(shè)定的條件是：對于冬季正常著裝的人，相對濕度50%時(shí)有效溫度20 ℃～23.3 ℃，最大濕球溫度為17.8 ℃，最低露點(diǎn)溫度為2.2 ℃，夏季舒適區(qū)域比冬季偏高2.8 ℃[3]。

3.2　最佳適應(yīng)氣候的建筑設(shè)計(jì)策略組合

通過Climate Consultant軟件讀取氣象數(shù)據(jù)生成焓濕圖見圖1，可以看到絕大多數(shù)的散點(diǎn)落在了舒適區(qū)域的上部，左側(cè)和右側(cè)，即大部分時(shí)間空氣濕度都很高，相對濕度趨于100%；空氣溫度冬天位于舒適溫度以下，夏天空氣溫度位于舒適溫度以上，散點(diǎn)分布在低溫區(qū)的范圍大于其在高溫區(qū)的范圍，以上說明該地區(qū)是一個(gè)夏熱冬冷的地區(qū)，冬季濕冷夏季濕熱。根據(jù)軟件中最佳的設(shè)計(jì)策略組合，可以得到最適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的設(shè)計(jì)策略。其中，1項(xiàng)～14項(xiàng)是被動(dòng)式策略，15項(xiàng)和16項(xiàng)是主動(dòng)式策略，可以看出，苗寨全年只有6.8%的時(shí)間處于舒適時(shí)段，10.4%的時(shí)間需要空調(diào)制冷，40.8%的時(shí)間需要采用供暖的方式。按照有效時(shí)間從長至短的排列方式，被動(dòng)式設(shè)計(jì)策略依次為：內(nèi)部得熱(21.6%)、僅除濕(14.7%)、機(jī)械通風(fēng)(8.3%)、遮陽窗戶(7.3%)，被動(dòng)式太陽能得熱+高蓄熱(3.3%)以及高蓄熱(2.3%)。各項(xiàng)設(shè)計(jì)策略在各月的有效時(shí)間比如表2所示。

表2　西江千戶苗寨氣候適宜性設(shè)計(jì)策略各月有效時(shí)間百分比

設(shè)計(jì)策略1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年熱舒適0.02.43.113.317.210.11.51.313.814.93.86.8窗戶遮陽0.10.45.77.413.217.222.814.06.20.37.3高蓄熱8.33.81.62.73.24.62.3機(jī)械通風(fēng)9.215.925.422.29.310.46.68.3內(nèi)部得熱2.65.218.848.856.016.41.53.043.138.322.42.821.6被動(dòng)式太陽能得熱+高蓄熱1.95.04.42.50.72.05.17.36.53.3僅除濕2.12.64.413.843.345.842.918.95.514.7制冷,必要時(shí)除濕0.32.018.139.446.816.70.010.4采暖,必要時(shí)加濕96.090.876.526.71.60.00.00.01.534.367.897.040.8

4　西江千戶苗寨氣候適宜性分析

從表2中可以看出，在夏季7月和8月的熱舒適度較低，小于2%。在冬季11月～次年3月的熱舒適度在0%～3.8%之間，全年其余時(shí)間段均大于10%，所以本文從夏冬兩季進(jìn)行分析。

4.1　應(yīng)對夏季熱濕環(huán)境的策略

苗寨夏季比較炎熱，相對濕度80%左右，具有明顯的高溫高濕特征。根據(jù)表2可以看到，夏季通過僅除濕這一個(gè)設(shè)計(jì)策略，6月～8月的熱舒適度就可以分別提高43.3%,45.8%和42.9%。苗家人采用底部半架空的吊腳樓形式，將居住生活功能區(qū)設(shè)置在二樓，增加地面與居住功能區(qū)的垂直距離，不僅防止地面潮氣過度侵襲居住空間，而且還適應(yīng)地形、節(jié)省建筑材料。

自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)措施也是解決高溫高濕問題的有效方法之一。從表2中可以看到，僅通過通風(fēng)，6月～8月的熱舒適度就可以分別提高25.4%,22.2%和9.3%。吊腳樓的設(shè)計(jì)也很巧妙的利用了自然通風(fēng)中的對流通風(fēng)方式。吊腳樓底層架空、二層居住空間中加大開口面積的退堂以及“美人靠”的設(shè)計(jì)，形成了穿堂風(fēng)，帶走室內(nèi)的熱量和潮濕的空氣。同時(shí)頂層的谷倉又起到減少屋頂太陽輻射傳入二樓居住空間的作用。

窗戶遮陽是第三種比較高效的設(shè)計(jì)策略，6月～9月的舒適度可分別提高13.2%,17.2%,22.8%和14.0%。吊腳樓采用檐口較深的坡屋頂?shù)男问?，坡屋頂與半室外空間退堂組合可以起到遮陽效果，阻擋直射光進(jìn)入室內(nèi)，減少室內(nèi)得熱。因該地降水量較大，坡屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)還可以更好的排走雨水，減少濕氣。

4.2　應(yīng)對冬季寒冷的設(shè)計(jì)策略

從表2中看到，冬季12月、1月只有采用主動(dòng)式采暖必要時(shí)加濕的這項(xiàng)主動(dòng)式設(shè)計(jì)策略才能達(dá)到良好的室內(nèi)舒適度。被動(dòng)式措施中內(nèi)部得熱可以略微提高人體舒適度。苗家人在二樓靠近廚房的區(qū)域設(shè)計(jì)了火塘間或者在堂屋中部設(shè)置火塘，在冬季時(shí)點(diǎn)燃，提高室內(nèi)溫度，實(shí)現(xiàn)間歇式局部采暖。大部分吊腳樓坐北朝南，一方面爭取最大的太陽輻射量，一方面抵御冬季寒冷的北風(fēng)?？梢钥闯觯缂胰藢Χ緷窭涞那闆r還是比較適應(yīng)的。

5　結(jié)語

經(jīng)過本文對苗寨當(dāng)?shù)貧夂虻姆治觯梢钥闯?，苗族傳統(tǒng)民居吊腳樓積累了豐富的適應(yīng)氣候的經(jīng)驗(yàn)和智慧。半干欄的吊腳空間、坡屋頂挑檐、“美人靠”和閣樓空間等一系列設(shè)計(jì)措施對調(diào)節(jié)夏季濕熱的室內(nèi)熱環(huán)境起到了積極的作用。相對而言，冬季抵御寒冷的被動(dòng)式設(shè)計(jì)較少。西江千戶苗寨目前已成為我國民族文化旅游地之一，吊腳樓已不再是單純的民居，而是全國各地游客觀光居住體驗(yàn)的對象，它正在經(jīng)歷一個(gè)重建的過程。本文的氣候分析為建筑師的民族地域性設(shè)計(jì)創(chuàng)作提供了一定的指導(dǎo)作用。