傳統村落、民居綠色建筑技術研究
——以永州周家大院為例

劉薇薇，陳戈，殷昆侖Liu Weiwei,Chen Ge,Yin Kunlun

（湖南省建筑設計院集團有限公司，湖南長沙 410012）

0 引言

實施鄉村振興戰略，是黨的“十九大”作出的重大決策部署。實施鄉村振興戰略，需要堅持人與自然和諧共生、因地制宜、循序漸進的原則。鄉村振興戰略在實施層面，涉及到兩個重要議題：一是村莊的建設與規劃，二是傳統村落的保護與傳承。

為滿足鄉村振興戰略背景下建筑的多樣化需求，需要更多地挖掘傳統聚落建構的特點，研究傳統民居營建的智慧，了解傳統村落的文化內涵和鄉風鄉俗，并充分融入新農村的規劃與建設。只有在傳統村落研究基礎上進行的規劃，才能使鄉村的地方風貌得以存留，傳統建筑技藝得以傳承，當地民俗得以延續。本文以湘南永州市富家橋鎮干巖頭村——周家大院古建筑群為例，研究湘南傳統村落和民居的綠色建筑技術，為傳統優秀建造技藝的承續積累案例和提供思考。

1 湘南傳統村落概述

周家大院 （圖1、圖2）位于湖南省永州市零陵區富家橋鎮，距離零陵城區約40km，距桂林約200km，海拔高程約230m，地處平原與山區交界處，湘江支流進水、賢水環繞而過，村內有X033公路向北接至G207國道。明嘉靖二十九年，宋代著名理學家周敦頤之子周燾的十六代孫周佐遷居至此，自始建家立業，繁衍生息。因聚族而居于大院里的世代子孫均為宋代理學鼻祖周敦頤的后裔，故名“周家大院”。

圖1 干巖頭村周家大院區位分析圖

圖2 干巖頭村周家大院航拍實景

古建筑群由 “子巖府”“老院子”“新院子”“紅門樓”“黑門樓”“四大家院”6個子院組成。它們始建于明代嘉靖年間，形成于清末民初，六個院落依山就勢，如北斗七星狀排布。院落始建于明嘉靖二十九年（1550），至清光緒三十年（1904）全面建成。周家大院古建筑群是湘南地區規模最大、功能最齊全的古居民群之一，2007年被列為“中國歷史文化名村”和“國家重點文物保護單位”，它是湘南中西部天井堂廂式-三連間式民居文化融合區最具代表性的村落之一，呈現出名門望族的凝聚力和向心力。

受多種文化交融的影響，聚族而居是永州傳統民居的重要特點[1]。大院整體坐南朝北，三面環山，一面開闊臨水；依山就勢，南高北低，如北斗七星狀排布。各院落的整體排布呈“L”形，除子巖府以外，均呈線性布局的特點（圖3、圖4）。全村雖不是統一布局，但建筑風格一致，每個宅院都為一個獨立院落，每單元都是“一顆印”的結構形式，按一正兩橫或一正三橫的結構布局，獨立成院又和諧連接[2]。

圖3 周家大院古建筑群總平面

圖4 周家大院古建筑群各院落朝向

2 周家大院的選址規劃、環境營造

丘陵山區地形破碎，可開發利用耕地非常有限，在很大程度上限制了村落的規模。古建筑群的選址側重滿足農耕的用地需求，將更平緩的山間盆地開墾為耕地，而靠近山腳處的區域用于民居的營建。這樣的選址方式，一來是因為盆地與谷地海拔較低，而周邊近山的位置可以形成自然排水，可解決排水的問題；二來，由于山腳處平原和山地過渡的區域熱舒適性較好，不至太過潮濕或干燥，在炎熱的夏季，還可利用部分山體的遮擋起到防熱作用。古建筑群靠山而建，坐落在山谷之中，恰好可以利用山谷風效應改善夏季的室外環境。山谷風是由于晝間山坡上層的熱空氣上升，流到山谷上層冷空氣的上方，谷底空氣沿山坡向上補充，便形成了熱力環流（圖5）。而在夜間，山峰會變成冷風源，熱力環流方向反轉，由山頂吹向谷底。所以，山風與谷風都會穿過村落和建筑，使其處于熱力環流的中央，能夠很好地改善民居建筑的通風條件（圖6、圖7）。

圖5 周家大院夜間的熱力環流（山風效應）

圖6 周家大院晝間的熱力環流（谷風效應）

圖7 周家大院夜間的熱力環流（山風效應）

3 傳統民居中的綠色設計

3.1 采光系統

周家大院中子巖府內部主要通過外窗、天井庭院采光。

（1）窗地比

子巖府中路院的開間在3880～4095mm之間，進深在2400～3800mm上下，東西路院開間在3300～4450mm之間，進深在3800～7100mm之間，從門窗采光的角度來看，中路院的采光要優于東西路。以中路上堂院為例，室內進深較大的一個房間，窗地比為8%。若不考慮花窗木構件的遮擋，室內的采光系數可滿足一般生活起居的需求。相較之下，東西路采光要差一些。以東路丙號院一進院為例，部分房間的采光效果不盡人意，窗地比僅為4%，而四開間的東西路院進深超過7m的房間數量超過1/3。

（2）天井

子巖府共有29個天井（庭院），天井均沿中軸線分布，但東路和西路院的天井并不完全對稱（圖8）。天井透光面積最小的院落為西路乙號院一進院，面積約為15㎡，最大的為西路丁號院一進院，約為161㎡，其次為中路下堂院，面積約為154㎡。室內自然采光效果最好的院落為西路丁號院一進院。

圖8 子巖府的天井示意圖

為進一步了解天井對室內自然采光的影響，選擇東路丙號院一進院進深較小的一間，乙號院一進院進深較小的一間與二進院進深較小的一間的室內采光情況進行測試數據比較（因這三間用房開間進深、窗墻比差別不大，而對應的天井大小差別較大）。選擇的房間如圖9所示，三個房間室內自然采光結果如表1所示。

圖9 自然采光模擬房間A、B、C位置示意圖

表1 三房間室內自然采光結果匯總

僅依據天井的尺寸和平面布局來看，容易做出天井尺寸越大，室內采光系數均值越高的判斷，即A房間采光系數均值最大，C房間次之，B房間最次。而模擬結果則顯示，B房間的采光效果優于C房間，因而可以推斷，設置過亭對室內采光效果影響并不大，而檐口出挑長度對室內采光影響較大。

（3）小結

通過上述分析可知，以子巖府為代表的湘南傳統民居室內自然采光主要是通過外窗、亮瓦和天井來實現，大部分房間的窗墻比在10%上下，少部分進深較大的房間窗墻比僅為4%，基本滿足日常起居需求；對于采光較差的房間，居民往往通過鋪設亮瓦進行改造；普遍認為用于解決采光通風需求的天井，對室內采光有較好的效果，但通過室內自然采光的模擬，發現天井的尺度和朝向對室內采光的影響并沒有預想中大。表2為子巖府采光系統各設計要素的影響程度匯總，從中可以直觀了解到湘南傳統民居采光系統各組成部分的重要性。

表2 子巖府采光系統各設計要素的影響程度匯總表

3.2 遮陽系統

子巖府內部主要通過連廊、過亭及挑檐等進行遮陽。

（1）連廊

子巖府連廊設置主要集中體現在中路下堂院，其他院落以檐廊、過亭居多。中路下堂院的連廊寬約3.6m，長約12m，院墻高約4.45m，為南北向，剛好可以遮擋東西向太陽輻射，使夏季天井獲得較好的遮陰效果（圖10、圖11）。表3為中路下堂院采用連廊與不采用連廊的遮陽效果對比。

圖10 中路下堂院連廊平面

圖11 中路下堂院連廊實景

表3 中路下堂院采用連廊與不采用連廊的遮陽效果對比

（2）過亭

子巖府東路院乙號院，西路院的乙號院、戊號院，中路的中堂院天井均采用了過亭的形式，其中最有代表性的是西路乙號院，每進天井處均設置了過亭。過亭屋面寬約6m，長約3m，屋面投影面積大約為18㎡，雖為東西向，但因天井面積較小，南側和院墻形成一個整體，可遮擋夏季絕大部分直射輻射（圖12、圖13）。表4為西路乙號院采用過亭與不采用過亭遮陽效果對比。

圖12 西路院的乙號院平面及屋頂平面

圖13 西路院的乙號院二進院過亭及藻井

表4 西路乙號院采用過亭與不采用過亭遮陽效果對比

（3）封火山墻

子巖府的封火山墻一般采用三級，東、西路院的二進院也有部分采用兩級。最高為中路中堂院的山墻，墻帽下沿標高為9.81m。山墻一般在8.6～9.7m上下，最低為8.3m（圖14、圖15）。表5為中路下堂院有無封火山墻對屋面太陽輻射減少量的對比。

表5 中路下堂院有無封火山墻對屋面太陽輻射減少量的對比

圖14 子巖府東隔墻立面

圖15 子巖府門樓院和中路中堂院封火山墻

（4）花窗、隔扇門

子巖府的花窗、隔扇門類型很多（圖16），采用實測的方式難以測試出漏窗的遮陽效果，故采用模擬的方式，選擇兩種不同類型花窗和格柵門進行比較。表6為不同鏤空率花窗的遮陽效果比較。

表6 不同鏤空率花窗的遮陽效果比較

圖16 子巖府支摘窗與格柵窗詳圖

（5）小結

通過上述分析可知，在以子巖府為代表的湘南傳統民居中，主要通過挑檐、封火山墻、花窗、隔扇門來實現室內遮陽，通過過亭、連廊實現天井和庭院遮陽。通過性能軟件分析可知：從遮陽的效用來說，挑檐的效果最佳，依次為封火山墻、隔扇門、花窗。針對天井遮陽，過亭和連廊的效果都很好，但過亭的效果比過廊更好，因為無論是否設置連廊，連廊一側的院墻均有一定的遮陽作用。但籠統得出過亭遮陽效果優于連廊遮陽效果的結論是欠妥當的，因為實際的遮陽效果由過亭和連廊的尺寸、高度，天井的朝向決定。各遮陽措施的效果如表7所示。

表7 子巖府遮陽系統各設計要素的影響程度匯總表

4 傳統民居中的綠色人文

4.1 傳統元素的應用

子巖府乃至整個周家大院以青、白為主，朱紅色作為映襯，粉墻黛瓦的整體色調和徽州民居十分相近，朱紅色泥塑窗和大紅燈籠作點綴，又添了幾分祥瑞之氣。木門木窗都為深褐色，基本不采用漆作，僅在杉木原色上涂刷桐油，顯得質樸大方（圖17）。

圖17 子巖府建筑色彩以青、白兩色為主

4.2 紋樣與裝飾

子巖府墻上有色彩艷麗的泥雕、堆塑和各式漏窗圖案，表現出房屋的華美[3]；隔扇屏門、支摘花窗和梁架、檐枋上的木刻圖飾（木刻圖案以蓮和花鳥居多）（圖18、圖19），生動逼真；木質窗欞中也有少量裝飾，雖僅采用矩形、菱形、三角形組合的紋樣，也同樣精致靈動，古樸典雅；門墩石、門檻石和各式造型的柱礎石上的石雕圖案，精雕細琢，技藝精湛，龍鳳麒麟、獅象羊馬，無一不精致玲瓏，生動傳神（圖20）；天井多以卵石鋪地，由不同顏色的卵石拼貼出各種圖案，有蝴蝶、蝙蝠、如意、八卦等，這些圖案都有幸福綿長、吉祥如意的寓意，包含著周氏族人對美好生活的祈愿和向往。

圖18 梁坊上的木刻紋樣

圖19 花窗上多見蓮花紋樣

圖20 子巖府的石刻以飛龍走獸居多

5 結語

本文以周家大院子巖府為重點研究對象，通過多次實地調研和計算機模擬技術應用分析，對湘南傳統民居營建中蘊含的綠色技術總結如下：

（1）風水選址

傳統風水學在民居選址方面具有一定的科學性。通過模擬可以了解到，傳統民居夏至日日照時間達12h，冬至日達8h；依據主導風向分析，過渡季節可獲得良好的風環境及較好的空氣質量，為村落創造了優越的自然環境。

（2）院落布局

堂屋間距較寬，橫屋布局緊湊，利用狹長豎向天井、過亭、過廊出挑為屋頂提供深遮陽，避免了夏季強烈的太陽輻射，降低了各院落的溫度，減少了環境輻射量[4]。

（3）天井采光

每一進院落均設有天井，使得民居能夠雙側采光，50%～60%的房間室內采光能夠滿足飲食起居的要求，進深大的房間輔之以亮瓦，可改善室內光環境。

（4）過亭、連廊、天井院墻遮陽

過亭、連廊可減少夏季輻射達25%以上，天井內還能夠利用院墻及建筑自身形成自遮陽。模擬顯示漏窗和封火山墻的遮陽效果雖不十分明顯，但也能起到一定作用。

（5）廊道通風

民居的布局形式不僅使各院落之間能夠在交通上相互串聯，還能將不同院落的天井庭院串聯在一起。連廊、檐廊、過亭、開敞的堂屋連成一個整體，使得內部形成各路通風道，將建筑內部的局地風匯聚成一體。

（6）花窗隔扇門通風

花窗通過鏤空部分將完整的窗扇均勻地分成了許多個細小的通風口，通風效果比平開窗更好。上部鏤空、下部密實的隔扇門可通過開啟和關閉來調節開間的采光、通風和遮陽。

（7）天井明溝排水

各院落的天井均設置深600mm明溝，并通過暗溝相互連接，形成完整排水系統。僅通過天井排水凹槽串聯的方式，便可將生活污水和雨水一并順坡自然排出。

（8）厚墻、屋頂隔熱

民居建筑就地取材，墻體具有良好的隔熱性能，建筑圍護結構外封閉，以阻隔熱量進入，門窗開向內天井，廊道易于通風散熱。屋頂的空氣間層普遍在2m以上，周圍設通風窗，能夠有效散熱。傳統覆瓦雙坡屋頂不僅能夠隔熱，還具有一定的遮陽、導風功能。

周家大院具有良好的微氣候環境，但也暴露了一些傳統民居普遍存在的居住問題，如室內潮濕、采光不足等：

（1）防潮

由于民居均依山而建，有部分院落所處地勢較低，通風不暢、日照不足、室內空氣陰涼，導致墻面、地面返潮、發霉現象嚴重[5]。

（2）采光問題

部分房間單側采光，室內采光系數較低，有些房間雖為雙側采光，但室內進深過大，采光極度不均勻。

傳統建筑的綠色技術研究是一項巨大的工程，涉及面廣、工作量巨大，需要大量人力物力，實際研究過程也困難重重。本文對周家大院從整體到微觀進行了基礎研究，可為后續的傳統民居研究提供參考。