舞動的藏袍——馬爾康鄉村小學太陽能技術應用初探

龍彬，何媛

（重慶大學建筑城規學院 重慶 400045）

背景

項目所在地馬爾康地處四川阿壩藏族羌族自治州，是嘉絨藏族的主要聚居地，當地氣候具有“冬干夏濕、雨熱同季、日照充足、晝夜溫差大”的特點。特殊的地域環境特點要求設計者采取有效的策略，回應馬爾康獨特的人文環境和氣候條件；作為災后重建的小學，設計需要滿足抗震要求，給孩子們營造一個安全、溫馨的學習環境；作為鄉村建造背景下的實際項目，設計過程中還需要考慮馬爾康鄉村的建造水平和技術條件。

基于以上要求，筆者首先對當地傳統藏族民居建筑進行了初步研究。

1 當地傳統建筑地域特色剖析

馬爾康藏語意為“火苗旺盛的地方”，古為冉隴之地，有悠久的文化歷史。因駐地有“馬爾康”寺而得名，是嘉絨藏族的主要聚居地，具有獨特的民俗民風和地方特色。

傳統的嘉絨藏族村落采用依山就勢的聚落式布局模式，幾戶形成一個小聚落，這些小聚落再相互聯系共同構成村落，每戶人家都采用了層層曬臺的建筑形式，整個建筑組群錯落有致，創造了完全融入自然的美麗圖景（如圖1）。

圖1 嘉絨藏族村落

當地保留了大量明清時期的土司官寨，其獨特的藝術風格被譽為“東方建筑史上的一顆明珠”，是明清建筑藝術與藏式建筑藝術的完美融合。官寨多座北朝南，由前后左右四棟樓房組成，中間為天井式庭院，后有碉樓。藏式房間布局，漢式回廊環繞，整體造型統一。大量采用藏式青石板蓋房頂，并以泥石壘砌墻體，屋頂和墻體上裝飾有嘉絨藏族特有的宗教崇拜構件和圖案；南向建筑立面上采用大量木材作為門窗洞口的裝飾材料，具有濃烈的地域特色。

嘉絨藏族民居的聚落式布局模式，特有的厚石墻、薄木墻以及白色、紅色的裝飾都是設計中可以借鑒和提取的重要元素。

2 當地傳統建筑氣候利用剖析

馬爾康地處川西高原腹地，縣城海拔3000m，年均氣溫8～9℃，年降水量753mm，年均日照2000小時以上，屬典型的高原季風氣候，具有“冬干夏濕、雨熱同季、日照充足、晝夜溫差大”的特點。當地藏族民居在建筑空間布局形式和建造方式過程中非常注意陽光的引入和當地材料的運用，多采用厚墻、小窗、內院布局的形式以抵抗嚴寒，回應高原特殊的氣候特征。具體特點如下。

2.1 組合庭院，層層退臺

嘉絨藏族村落采用依山就勢的聚落式布局模式，形成內向性組團，營造了一個避風朝陽的小環境，有效回應當地氣候。嘉絨民居建筑多為三層樓房，坐北朝南。南向多曬臺，錯落布置，力求使建筑更大程度地吸收陽光以驅趕冬日的寒冷，同時還有晾曬谷物的功能。功能布局多為：底層為牲畜圈和貯藏室；一層飼養牲口；二層為居住層，大間作為堂屋、臥室、廚房，小間作為儲藏室或樓梯間；第三層，多作經堂和曬臺之用（如圖2）。曬臺在村民生活中具有重要作用。

圖2 傳統建筑的曬臺院落

2.2 厚墻小窗，保溫蓄熱

嘉絨民居多采用加厚的石木結構墻體，由比熱很大的片石或卵石砌筑，外形端莊穩固，風格古樸粗獷；外墻向上有明顯向上收縮，內墻保持豎直，堅實穩固、結構嚴密，既利于防風避寒，又有很好的抗震性能（如圖3）。

南向房間通常會采用木裝修的外墻，大面積開設門窗，保證室內充足的日照；其他三個方向窗小而少，窗口成內大外小的喇叭口，北向為避免室內熱量向外逸散，有時甚至不開窗，獨特的開窗方式有效避免熱量的散失。

圖3 回應氣候而生成的鮮明的朝向性

正是因為這些特點使當地藏族傳統民居有效地回應氣候，在惡劣的氣候條件下營造舒適而冬暖夏涼的室內環境。

唯一的問題就是在夜間溫度較低的情況下，南面薄木墻在夜間散熱較快，并且季節性調控相對較弱。在設計過程中，設計者采用揚長避短的方式，使用太陽能技術原理對傳統方法進行了積極的優化調整，以達到預期目的。

3 穿“藏袍”的鄉村小學

3.1 設計對地域特色的回應——對話傳統建筑與當地材料

設計結合當地獨特的地域人文條件，提取了藏族聚落、曬臺和碉樓的設計要素，呼應傳統建筑，應用當地材料。具體采用了如下措施。

3.1.1 分區布局，集中疏散

馬爾康屬于“汶川地震”波及區域，該項目作為災區重建的小學，為了給孩子提供安全的庇護所，獲得最集中的疏散場地，保證最短的疏散距離，校園采用了教學區——體育區——生活區的整體布局模式，將操場放置在教學與生活區之間，使學生無論在教室還是在宿舍食堂都可以在地震第一時間逃逸，這樣做同時規避中學教學樓的陰影對場地建筑的影響，保證了建筑的采光（如圖4）。

圖4 設計總平面圖

3.1.2 院落圍合，退臺布置

提取藏族聚落布局模式，將小學教學區分組團布置，形成三個相對獨立而又聯系的單元，組團一為低年級使用，組團二為高年級使用，組團三為專業教室。教學樓圍合成一個個院落，形成獨立的活動場地，孩子們能夠在其中充分地享受陽光帶來的快樂。左側沿街的裙房空間將三個組團串聯，其中布置交通和輔助功能；每個組團都采用退臺布置的教室，避免建筑“自遮擋”，使更多教室得到充足的陽光，也為學生提供了更大的戶外活動場地（如圖5）。

圖5 教學樓群組模型

3.1.3 疊石鑲木，自然生長

建筑造型體現濃郁的地域特色。單體建筑除了采用退臺形式外，在檐口、門窗洞口、屋頂和山墻面都大量采用了嘉絨藏族慣常使用的建筑要素（如白灰粉刷的窗洞口和紅色的檐口裝飾）；建筑材質也與當地民居統一，使用木材、石材和片巖與玻璃和鋼材這些現代材料形成對話（如圖6）。

片巖是當地慣常使用的建筑材料，嘉絨藏族用石頭建造房子，壘起“瑪尼堆”，這使石頭及其使用本身也具有了文化特征。在比較各種方法的經濟性后，設計采用川西常見的片巖以及地震后廢渣，通過當地工廠的簡單加工，制成“再生磚”，這樣既解決了地震廢渣的處理問題，又達到了經濟和耐久的要求；同時，再生磚內部的空腔又可以作為蓄熱的良好介質，保證了室內的冬暖夏涼，使建筑和原有的基地由于材料相同而像是生長出來的一樣（如圖7）。

圖6 教學樓局部透視

圖7 片巖再生磚示意

3.2 設計對氣候的回應——順應自然場地與生態環境

以宿舍樓為例，設計者在北向采用厚墻小窗來提高建筑的保暖性，南向則應用陽光間來大量接收陽光；最大限度地保留場地原有農田和坡地，保護場地原有生態系統，營造自然、和諧的校園環境（如圖8）。

圖8 宿舍立面

3.2.1 厚墻小窗，蓄熱保暖

外墻在建筑的圍護結構中占的比例最大，墻體傳熱造成的熱損失占整個熱損失的比例也最大。通過對當地傳統建筑的研究發現，高原寒冷的冬天，只有厚實的、比熱很大的石材墻體才能起到保溫的作用，并且厚墻還可有效提高建筑的抗震性能；同時，考慮到柱子的冷橋效應，將所有柱子（400X500）貼內墻布置，墻體厚達600mm，有效起到保溫作用；為了將熱損失降到最低，北側全部開小窗，滿足采光要求（如圖9）。

3.2.2 保護環境，再造濕地

圖9 宿舍北墻構造

基地未開發前是一片自然的農田。基于對場地生態環境的保護和延續，設計對大部分農田進行了保留和利用，將在其中種植藏區盛產的青稞和油菜作為校園景觀和小學生游戲的良好場所。

設計中保留了南側山坡的綠地，并改造為濕地景觀，作為對整個場地自然環境的回應，從而形成一個生態自然的小環境。濕地稱為“地球之腎”，有著多功能、富有生物多樣性的生態系統，它不僅為人類提供大量食物、原料和水資源，而且在維持生態平衡、保持生物多樣性和珍稀物種資源以及涵養水源、蓄洪防旱、降解污染、調節氣候、補充地下水、控制土壤侵蝕等方面均起到重要作用。在場地中再造小濕地，可以調節局部小氣候，也可以為植物、動物特別是水禽提供一個生長的樂園，成為教育小學生愛護自然環境的最好課堂。

3.3 設計對鄉村現實條件的回應——穿“藏袍”的太陽能

基地處于川西高原偏遠山區，采用當地材料、當地建造方式，應用廉價、高效的鄉土太陽能技術是唯一的選擇。

3.3.1 特朗伯墻的使用

教學樓一層窗下墻使用特朗伯墻，達到冬季保暖的作用。冬季白天，深色墻體大量吸收陽光，形成墻體與玻璃之間的“小溫室”，同時強烈的陽光又不會直射進教室；冬季夜晚沒有太陽照射后，就把自動升降隔熱垂簾放下，能減少墻體熱量損失，它的金屬涂層，可以把墻體的熱輻射反射回來。加上最外層的雙層中空玻璃窗，可以大大提高冬季夜晚室內的熱效率。冬季的夜晚，吸熱墻體的熱量將會慢慢向室內釋放，這個過程將長達6～12小時，有效防止建筑夜晚結露結冰。夏天墻體的工作原理與冬季幾乎相同，只是把可調式遮陽板調節到遮陽狀態，不讓陽光照射到吸熱散熱墻的玻璃上（如圖10）。

圖10 教室窗下特朗勃墻工作原理

3.3.2 高效的陽光間

馬爾康地處高原地區，冬季寒冷。為了更好地接受陽光，防止建筑夜間結露結冰，在教學樓、宿舍和食堂的南側，結合走廊、陽臺、樓梯間大量采用了陽光間這一被動式太陽能技術。教室主要布置在二樓三樓的走廊，宿舍則把南側陽臺作為陽光間，這樣既保證了房間的采光和保暖，又使強烈的陽光又不會直射進室內造成眩光。通過讓太陽光透過雙層中空玻璃窗照射到陽光屋室內，使室內氣溫升高，在“溫室效應”作用下，達到冬季取暖的效果。到了夏天，只需要把遮陽板放下，就可阻擋太陽的照射。根據相關測算，陽光間在天氣晴朗的冬季，當室外為零度時，室內最高溫度可達到18～20℃。

3.3.3 主動式太陽能技術的應用

太陽能集熱器是一種經濟而穩定的主動式太陽能技術，適合在偏遠地區使用。設計中主要使用在宿舍和食堂。宿舍北側接受不到陽光的照射，為保證冬季室溫，添加集熱器用以加熱北向蓄熱墻：白天集熱器吸收太陽能，加熱空氣間層，通過熱空氣循環使熱量儲存在北側厚墻空腔中，夜間墻體散發熱量，從而使北側宿舍冬季室溫達到要求。

同時在宿舍樓和食堂頂部安裝太陽能熱水器，為生活和餐飲提供了熱水；在宿舍立面還安裝了少量太陽能光電板，作為生活照明的補充（如圖11）。

4 設計的意義

通過一系列設計措施，實現了鄉土建筑與太陽能技術的有機結合，解決了高海拔寒冷地區建筑冬季保暖、夏季防止陽光直射的問題。對太陽能技術的集成運用進行了新嘗試；同時，也為解決偏遠地區小學設計所面臨的資金少、技術低、材料差的問題提出了新思路。

圖11 主動式技術

[1]黃渝平.馬爾康地區藏族民間建筑一覽[J].建筑藝術，1995，05.

[2]王暉.西藏阿里蘋果小學[J].時代建筑.2006，04.114－119.

[3]李江南.夏熱冬冷地區低能耗生態小住宅探索與實踐[J].建筑學報，2008，03.16-18.

[4]百度百科——濕地[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/7363.htm.