越地傳統建筑采光設計改進

錢凱凱　壽杭祥　錢佳俊　丁文杰　周科　周欣墨

越地傳統建筑秀美典雅,極具保護價值。但對于現代生活來說,越地傳統建筑普遍存在的采光不足的現象。針對這個問題,該文在尊重傳統,尊重歷史文脈的基礎上,對傳統建筑的采光進行了改造,提出了切實可行的方案。

越地;傳統;采光

1.越地傳統建筑特點

越地即今日紹興地區。春秋時越國的古都,有“華夏風流、泱泱大邦、群賢畢至、天下繁劇、天上仙都”的美譽。現留存的越地傳統建筑大多始建于清末民初,建筑風格特色屬于江南民居,是極具代表性的古建筑群。臨水而建,靈活小巧,粉墻黛瓦,清新雅致,見圖1。院落一般都很小,四周房屋連成一體,適合于當地的氣候條件,同時也適于南方地區起伏不平的地形。展現了“輕,秀,雅”的水鄉意趣。這些傳統民宅大多坐落于歷史文化街區,是城市歷史文化的象征,必須保留并傳承。

但是,這些傳統建筑由于建造工藝的原因,普遍存在房間進深大,開窗數目少的特點。同時由于多為考究的花格窗,使得透光率大大下降,房間的采光普遍存在不足。所以,如何在保存原有風貌的基礎上,改善此類建筑的采光,提高生活質量,是迫切需要解決的問題。

2.改進方案

組合百葉旋轉懸窗。此方案為在屋頂上安裝“組合百葉旋轉懸窗”。此旋轉窗分為三大部分,最上面一層是百葉(通過遙控可以旋轉各種不同的角度),第二層是平面的采光玻璃,第三層是凹透采光玻璃。百葉可以根據太陽光照射角度的變化而進行一定角度的旋轉,以保證較多太陽光的射入,使室內明亮。同時,百葉選用木材制作,外觀上與傳統建筑保持一致。并利用凹透鏡的發散原理,室外光線進入室內時,會發生折射,光線會開始分散,使室內被照明的區域擴大。對于光線平行單一投射,光照度小的古建住宅有很好的效果。見圖2所示。

嵌入式雙面窗。這種做法是窗體采用嵌入式雙面窗。即外面為玻璃層,內面為隔熱材料如木材或塑料板。兩個面都有一定厚度的外框,且連接兩個面有四根伸縮的固定棒。完全拉伸時為240mm(南方外墻厚度),完全伸縮時為120mm(內墻厚度),即考慮到窗體嵌入到不同厚度的墻體中。對于外側的玻璃層,選擇不同顏色和花紋的玻璃,或許是古典與現代的結合,不同顏色的光投射到建筑室內,即增加了亮度,多彩的光又給古建筑增添些許的情趣。

內側遮陽板(遮光板)目前有三種設置和開啟方式,方式一圖3-1:中間固定整塊旋轉式;方式二如圖3-2:中間固定兩邊向內旋轉;方式三如圖3-3:下端固定向下旋轉式。除了方式一在夾層中擺放物品有些困難之外,其余兩種皆可在夾層間擺放各種裝飾類的小物件或者小植物,可起到美化室內環境的作用。若是需要增大采光量,可以考慮將內側的板換成具有反射入射光的材料如鏡面和金屬。窗的尺寸比例大小可按照實際情況或者安裝位置來設計并安裝,在小尺寸窗的領域,它既不會過多破壞墻的承載力,并且花費的人力物力也很小,甚至可以簡單到自行安裝,不過必須考慮具體情況(如采光情況和位置,以及在打窗洞時對墻承載力的影響)。

遮光隔片采光罩。在屋面上設置天窗,并在透光屋面下面布置一層擴散材料,防止陽光的直接射入,并使室內光線均勻。屋頂的遮光隔片可用遙控調節開合、角度,可以根據實際采光需要進行設定,很人性化。

屋頂遮光隔片是一種自動遙控裝置,可以根據設定好的采光要求,結合當時的天氣、光照條件、太陽光角度自行設置遮光隔片的參數,控制進光量和光線射入的角度。采光罩是根據太陽能原理研制的新型裝置(太陽能吸收的是太陽光線的熱能量,采光罩吸收的是太陽光線的光能量)。采光罩的存在可以保證在陰天等自然采光不理想的狀態下,房間的自然采光依然滿足最低采光要求。見圖4。

樹葉屋頂。此做法屋頂采用了一定密度的玻璃樹葉,像瓦片一樣鋪在屋頂上中央用一個機械可以控制樹葉的開合,來達到保溫,通風,控光等多種效果。屋頂以很多片特殊材質的樹葉做成多種形狀的旋轉版,通過屋頂下的大型木架機械調控或者通過全自動旋轉調控。見圖5。

多反射鏡面窗。這個做法是在不改變建筑原窗戶尺寸的基礎上增加外加裝置來增加通過窗戶的光通量。

裝置分三部分,裝置上部分是架在窗戶四周的玻璃,豎向剖面為如圖的三角形。通過設定好三角形的各個角的角度和邊長,垂直入射的太陽光線射到玻璃面上,按照反射規律,太陽光線按預想的路線射到中部和下部表面上,繼續反射。其上面部分表面為鏡面,主要用來反射光線;中間部分為屋頂厚度部分,在側表面設置鏡面用來反射光線,中間平面用透明玻璃遮蓋;下面部分側面也為鏡面,最底下一層為毛玻璃,將入射的光線進行漫反射,使入射到室內的光線均勻柔和。上部三角形坡度大小根據房間需要增加的亮度來考慮。對于較暗的室內環境則要增加較多的亮度,因此從外界接受到的光線量也要增加,這就必然要增加三角形橫向長度。而當橫向長度增加,垂直長度就增加,但考慮到光線方向不同,若高度太高會使室內在某一段時間內一直較暗,因此縱向不能過長,且設計采用適當的縱向高度,符合建筑審美和窗戶的尺寸。光線射入到下部分后再反射,光線基本上是垂直射入室內。考慮到房間高度,下部高度不宜太大。下部分可做成吊燈或其他裝飾性構件。見圖6。

[1]倪書雯,于文波.紹興臺門傳統街區的繼承思路[J].新建筑,2010.03

[2]柳孝圖編著.建筑物理[M].北京:中國建筑工業出版社,2010