基于傳統生態技術的教育農園設計思考

馬錫棟

摘 要：本文闡述了“臺達杯”竟賽作品基于地區生態技術的設計思考。在結合教育農園的建設需求的基礎上，本方案巧妙運用浙江民居特有的架空“干闌式”、“天井”、“竹木夯土”等地區生態技術設計原理，與現代節能技術結合，同時融入人性化的體驗空間設計。創造出適合家庭出游的綠色、可持續的生態教育農園。傳承、創新地區生態技術的同時實現鄉村旅游的可持續化。

關鍵詞：地區生態技術 體驗空間 傳承 創新

2019年“臺達杯”國際太陽能建筑設計競賽以“陽光·文化之旅”為主題，提出了如何讓通過研學基地等載體提升鄉村附加值的問題，旨在將被動式技術與鄉村建筑結合起來，使文化之旅更具可持續性。本方案選擇的是鳳溪地塊，位于浙江省桐廬縣鳳川街道的鳳溪玫瑰教育研學基地。據調研，場地位于小河谷平原，中心有一水渠，將場地分為南北兩片。北面為農耕用地，常年被水浸沒，土質松軟潮濕;南面雜草叢生，土堆遍布，交通紊亂。

一、地區生態技術分析

1.氣候分析

桐廬屬于亞熱帶季風氣候，一年四季光、溫、水基本同步增減。年平均氣溫約16℃，年平均降水量約為1552mm，6月為梅雨期，降水集中。夏季較為炎熱，盛行東南風，冬季破壞性低溫較少，盛行北風，仍需采暖措施。本方案在教育農園的建筑設計中需要解決防潮、排水、保溫隔熱等問題。

2.地區生態技術

經過對場地周圍村落的實地調研，發現傳統的浙江民居已能夠適應當地氣候，通過架空“干闌式”、“天井”、“竹木夯土”等技術，良好地解決了建筑防潮、通風等問題。

（1）架空“干闌式”

當地居民建筑布局緊密，以聯排為主，傍山而建，有效解決了夏日遮陽問題;其次，為解決建筑防潮的問題，當地居民采用架空“干闌式”處理？譹？訛，將建筑整體架高1m左右，架空空間不僅解決了防潮問題，還可用于儲藏。

（2）天井

天井作為當地傳統民居的基本元素，使建筑內部的物理環境得到了良好的改善？譺？訛。其較遠的出檐，起到了良好的排水、遮陽作用。由于天井內空氣受陽光直射溫度高，而內側四周及地面由于接近地表，溫度低，天井上下形成溫差，使空氣流動，形成熱壓通風。

（3）竹木夯土

當地居民擅于將竹子與溪石共同使用。溪石為建筑底部承重結構，竹排與夯土粘結形成墻體，這樣的建造方式，生態環保，且夯土墻本身還具有良好的濕度調節功能，其平衡濕容量遠遠大于實心磚與空心磚，使建筑室內冬暖夏涼，同時借助竹子良好的韌性達到抗震的效果。

3.設計構思來源

當地民居采用以上生態技術，有效解決了夏季濕熱的惡劣環境，低成本高效益的生態技術改善原本的生活環境，實現建筑的低能耗。方案的設計構思正是來源于這些生態技術理念，將現代被動式技術與地區生態技術結合，在完成建筑空間設計的基礎上，傳承優秀的地區生態技術。

二、被動式生態技術設計構思

通過架空建筑、廊橋的方式，保留原有農田，避免土地硬化，延續以人工耕種為主題的產業形式，并采用建筑掩藏于自然的傳統布局。建筑風格上，沿用江浙一帶傳統民居特征。在巧妙結合地區生態技術、融合現代被動式節能技術的同時，通過積極經營農田景觀資源、營造人性化體驗空間，強調并創造以自然共生為主題的生態教育農園（如圖1）。

1.地區生態技術的傳承與創新

在設計中，積極結合架空“干闌式”、“天井”、“竹木夯土”等傳統地區生態技術原理，融入現代節能技術，在有效解決建筑通風、遮陽、保溫隔熱等問題的基礎上，營造豐富有趣的空間體驗。

（1）架空風道——“干闌式”的延續

因場地土壤常年被水浸沒而潮濕松軟，若直接建造，將破壞原有土壤結構與生態系統，并帶來房屋潮濕問題。在設計中，巧妙地與傳統地架空“干闌式”地區生態技術結合，將建筑架高2m至4m不等，避免土地硬化，保留原有耕地，用于農作物種植，并解決建筑防潮問題。此外在架空層的相應位置設計擋風墻，結合文丘里效應，形成自然風道，東偏南朝向使夏季主導風較容易進入風道，形成順應風道方向的穿堂風，在冬季，擋風墻阻擋北風進入風道，實現夏季導風、冬季擋風的效果（如圖2）。

在滿足建筑生態節能的基礎上，結合使用對象進行人性化的空間設計，通過人群的參與行為形成閉環效應，在學習自然的同時培養家庭關系。利用架空空間，梳理農田格局，四季農作物的變化，從視覺、嗅覺、味覺上都有不同的感受，不同植物的相互搭配，能夠形成時間維度上的連續景觀。通過線性的交通空間將各個種植田串聯起來，實現農田、景觀一體化，在空間節點上設計觀景平臺，塑造人群駐留視點。保留的農田不僅成為孩童了解自然的課堂，同時也是長輩乘涼閑談的場所，以此實現家庭內部交流與感情升華，形成閉環效應。

（2）建筑遮陽——“天井”的創新

在方案中，沿用并創新了“天井”技術中“出檐長”的設計。結合當地太陽高度角，巧妙地設計建筑物檐口坡度與出檐長度。在夏季，太陽高度角達到最大，屋檐的出挑恰能夠阻擋直射陽光進入室內，減少熱輻射;而在冬季，太陽高度角減小，屋檐坡度又能夠將直射陽光引入室內，增強房間亮度與溫度。

（3）保溫隔熱——“竹木夯土”的改良

當地夏季炎熱，需做好隔熱措施，冬季雖無破壞性低溫，但仍需保暖，在設計中，對當地“竹木夯土”的生土材料進行重新利用。采用現代的鐵電錘夯錘技術突破傳統夯土技術局限性，填壓出密實度更高的夯土墻，并且在填壓過程中，加入不同顏色的土壤、磚塊、植物，增強墻體的紋理效果，在提高墻體耐久度、力學性能的同時，也增強美觀效果。

2.現代節能技術的融入

（1）特朗勃原理的應用

在建筑設計中，結合特朗勃原理（如圖3），實現建筑內夏季降溫、冬季保暖效果。在距離玻璃窗1m處設計一排穿孔板，形成一個夾空層。在夏季白天，夾空層兼做絕熱層，反射太陽輻射，阻隔熱量進入室內，但在夜晚，需要同時打開窗戶與墻體底部風口，將室內熱量不斷向室外排放，以此實現降溫效果;在冬季白天，太陽直接輻射加熱穿孔板與墻體間的夾空層，加熱后的空氣通過墻體底部風口進入室內，實現供暖效果。

（2）太陽能的利用

本方案選擇太陽能集熱板與光伏電板兩種太陽能板，前者主要用于各個房間熱水器加熱，后者將太陽能轉化為電能，用于燈具的照明與機械灌溉。經過模擬，將太陽能板的安放角度定為15°左右，實現太陽能的利用率最大化。

結語

現代鄉村建設常常以短期盈利為目標，而忽視建筑物本身的可持續性?！案申@式”、“天井”、“竹木夯土”等傳統地區生態技術，已經融入當地民居建設中，并有效降低了建筑能耗。競賽作品（如圖4）將浙江傳統生態技術與現代被動式節能技術結合起來，實現建筑可持續化。在時代發展過程中，更需要關注本土優秀的生態技術，并將其傳承、創新，使其在新時代繼續發揮作用。

注釋：

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