劉聰 嚴子茜



摘要:冰屋和蒙古包,雖然隔著半個地球,卻在形態和構造上有很多相似之處。基于此,文章從歷史和氣候上歸納二者的形成原因,并從空間格局和構造體系分析其特點。通過中外這兩種傳統民居的比較,闡釋其對低碳時代建筑設計的啟示,對社會的可持續發展有深遠的影響。
關鍵詞:冰屋;蒙古包;中外傳統民居
中圖分類號:TU241 文獻標識碼:A 文章編號:1004-9436(2022)15-0-03
在傳統建筑中,材料和技術條件有限,建筑的空間和形態需要對自然狀況作出適應。但隨著科學技術的飛躍式發展,現代建筑依賴各種設備技術,在建筑空間設計層面削弱了對氣候適應性的思考[1]。然而,地域性的氣候條件一直存在,因此,在空間設計上需要繼承建筑傳統設計中的智慧,創造性地發展地域性現代建筑。當下,低碳環保理念對建筑發展提出了全新的挑戰,建筑設計有責任為這個時代的建筑空間形態設計尋找扎實的基點。
自匈奴時期(公元前3世紀至公元91年),蒙古包就已出現,一直沿用到現在,并發展出了新的形式。蒙古包一般由高130~160 cm、長230 cm左右的數塊網格組成側壁。網格由條木編成,圍成圓形,上面的椽子呈傘骨狀與側壁連接,頂部為圓形天窗。帳頂和側壁覆蓋毛氈,用繩索固定。而4000多年前,遠在北極圈內的格陵蘭島、加拿大的北冰洋沿岸和美國的阿拉斯加,因紐特人在沒有任何工具可以借助的茫茫冰原上,實踐出了一種可靠的冰屋建造方法。冰屋就地取材,用密度極高的雪磚不斷壓制壘建,形成穹隆狀張掛毛皮的圓頂小屋,半球形的冰屋從外表來看很像一個小小的蒙古包。雖然這兩種傳統民居隔著半個地球,但是在空間布局上有很多相似點。因此,本文從人文和自然角度分別進行比較,涉及其結構、材料、形狀等,并挖掘兩種民居形成的歷史及地理原因,從中汲取智慧手段,啟迪低碳時代的建筑設計發展。
1 歷史、氣候概況
蒙古民族的名稱起源于蒙古地區東北部的一個室韋部落——蒙兀室韋,其居地在望建河(今額爾古納河)。后來,1206年成吉思汗統一草原,建立了蒙古汗國,蒙古由此成為一個新興民族的共同稱謂。“蒙古”其意為“永恒之火”,別稱為“馬背民族”。蒙古族是一個傳統游牧民族,是中國的少數民族之一,他們以畜牧為生,世代居住在草原上,過著游牧生活,隨水草遷徙。這種生活方式在當代社會已被弱化,但仍可作為蒙古族的重要標志。蒙古族主要分布在內蒙古自治區,以及黑龍江、吉林、遼寧、甘肅、青海、新疆等省區(見圖1)。大部分地區屬溫帶氣候,部分屬寒溫帶氣候。全區地處中緯度西風帶,且作為內陸腹地,有較強的大陸性氣候特征,多數地區干旱少雨,溫差較大。春季氣溫驟升,風沙時發;夏季短促溫熱,降水集中;秋季氣溫劇降,霜凍頻現;冬季寒冷漫長,寒潮襲來。在建筑熱工分區,基本處于嚴寒地區。
因紐特人屬于黃種人,主要表現出蒙古人的種族特征。據研究,因紐特人的祖先其實來自亞洲。在幾千年前,因紐特人生活在亞洲大陸上,但由于沒有固定的居住地和穩定的食物來源,再加上人口擴張,因此不得不四處遷徙以尋找食物。他們自亞洲出發,跨過白令海峽向美洲遷徙,卻因受到美洲印第安人的堵截和殺戮而退至北極圈內,并且在北極生存了下來,世世代代沒有離開。他們的生活區域地處北寒帶與北溫帶的分界線,北緯66°34',與黃赤交角互余,主要包括北極圈內的格陵蘭島、北歐、加拿大北部以及俄羅斯北部,大部分地區是北冰洋。由于北極圈內日照短暫,太陽高度角小(透射熱量減少),以及北極圈地表冰蓋對陽光的反射(反射熱量增多),這些區域冬季寒冷漫長,夏季短暫涼爽。同時,由于十分嚴寒,因此北冰洋區域內的生物種類也相對較少。
2 形態格局
不同于中國古代江南的園林建筑和宮殿建筑,作為北方游牧民族的文化樣本,蒙古包體現了當時適應氣候和習俗的建筑形式。蒙古包為東南朝向,因為古代北方草原民族崇尚太陽,有朝日的習俗。但這種建筑朝東南向而設的習慣不止是一種信仰,還由于其居住地區地處高寒地帶,冬季多西北風,這一朝向能避開西伯利亞的強冷空氣,抵御嚴寒和風雪,體現了草原人民適應自然環境的智慧和創造。
蒙古包由圓形天窗(套腦)、椽子(奧尼)、門(烏德)、墻(哈納)四部分組成(見圖2a)。哈納是由細木桿編制成的菱形網片,椽子為柳木制成,由氈子作為圓形圍壁,木質門,還有皮繩和鬃繩。蒙古包冬季和春季用毛氈覆蓋,夏季和秋季用白布作為圍護,以適應不同的氣候;在天氣特別炎熱的時候,則將下面的氈子掀起一角,用繩子固定,里面的哈納露出,可以通風,使室內變得更加涼快(見圖2b)。蒙古包室內空氣流通,采光好,冬季溫暖,夏季涼爽。其頂部呈半圓形,風雪來臨時不容易產生積雪,雨水也難以致使包頂存水,此外,圓弧形的結構在受到風暴襲擊時不易被破壞。蒙古包的形態雖然造成內部空間存在一定的局限性,但從抗寒角度考慮,該體形系數較小,減少了與外界對流換熱的接觸面,有減少散熱的效果。再搭配2~3層毛氈作為覆面材料,能夠保證蒙古包內的溫度不會出現大范圍波動。
北極圈內,因紐特人的冰屋可以吃飯睡覺,甚至可以生火取暖。冰屋基本只有門口掛著獸皮門簾,其他位置沒有窗子,是凍結成一體的。冰是熱的不良導體,冰雪中的空氣導熱性很差,這樣能夠減少室內外空氣換熱。與此同時,因紐特人在修建冰屋的時候十分巧妙地利用了氣流,冰屋內的熱空氣上升,使暖氣都能夠在屋內聚集,不會流散,而在室外冷氣的作用下,屋內的熱氣也不會融化冰塊。所以冰屋看著冰冷,實則內部暖和,可以達到2~5℃,甚至更高。冰屋呈圓拱形,外壁為圓弧形,狂風吹過時會有部分從上部外壁刮過(見圖3),將狂風分流,且球狀結構更經得起暴風雪的襲擊。
3 構造體系
建造蒙古包,一般選在水草適宜的地方。根據蒙古包的大小圈定一個圓,然后沿著畫好的圓架設編制好的菱形網片(哈納),頂部架上固定天窗(套腦)支架,以天窗為中心綁扎細椽子(奧尼),呈活動傘蓋式,頂高4 m,周邊高2 m,全由輕質沙柳做成骨架,用駝繩綁扎固定,門朝著東向或東南向開設。圓頂套腦上裝飾有美麗的花紋,直徑約為1.5 m(見圖2a)。包頂呈圓錐體,將哈納和奧尼按圓形銜接在一起綁好,然后搭上毛氈,用一塊矩形毛氈覆蓋套腦用以過夜或防雨雪,最后用毛繩系牢。蒙古包巧妙的組合結構使其搭建迅速、拆卸容易,且方便運輸[3],兩三個人在一兩個小時內就可以搭建或拆除一個蒙古包。另外,與現代建筑比,其資源能耗明顯降低。整個蒙古包在選材上全部使用可再生能源,對草原環境不會產生較大影響。
冰屋的建造首先會將冰切成冰塊交錯堆積起來(見圖4a),然后再往上面澆水,水的作用就好比混凝土的作用,能夠讓冰塊之間迅速相連,最后再蓋上雪,并在下面留一個小門。冰屋在建造過程中使用的是螺旋形傾斜上升的冰墻(見圖4b)。因紐特人在建造冰屋的時候,故意把冰磚帶一點傾斜往上堆放,并呈螺旋上升的走勢[4],這樣做的好處是能夠保證氣流螺旋上升,有效地把屋內多余的熱氣揮散出去,防止熱氣淤積在冰墻表面導致冰墻融化。雪磚逐漸合攏,最后僅留下正上方的洞口。從內部向上塞出去一塊雪磚,然后用雪刀切割,讓這塊雪磚剛好契合這個洞口,就像拱結構的拱頂石一樣。不過,這時的冰屋并未建成,只算完成了一半工作,需要在半球形屋頂對應地面深挖一個坑,作為雪屋的重要組成部分。冰屋以地平線為基點,一半壘成,一半鑿成,既向天空發展,又向地下挖掘。向上壘一屋頂,但不用太高,向下鑿一個深坑,作為屋子的主體空間,簡便可靠。這種深挖洞、淺筑頂的做法不僅安全,且冬日居于地下也要比居于地上要更加溫暖。最后,在拱頂用雪刀切一個門出來,在雪磚縫隙撒上雪,既可以增加接縫強度,又可以阻隔冷空氣,這時冰屋建造才算完成。
冰屋建造起來十分方便,當地有經驗的匠人只需兩人搭配就能用一天的時間建好一座冰屋。建筑材料就地取材,只使用冰雪,十分環保。但在這種房屋使用明火的話,不可避免地會對其造成一定的影響,盡管外面零下幾十度的低溫可以迅速把水凍成冰,但長此以往,冰屋還是會發生變形,所以一間冰屋的使用壽命大致在50天左右。因紐特人需要不斷地建造新的冰屋,而廢棄的冰屋本身就是環境的一部分,不存在環境污染。
4 兩種民居的新發展
傳統蒙古包采暖能耗較高,溫度波動過大,并且圓形的建筑形態有其空間局限性。因此,圍護體系選用保溫蓄熱更優的柔性材料替代毛氈,在平面上參考現代戶型,利用模塊拼接豐富平面功能,構成新生蒙古包(見圖5)。
冰屋的體型有利于保溫隔熱,但其建筑功能和美學難以迎合當下需求。空氣雖然是熱的不良導體,但保溫隔熱效果存在較大的局限性。具體可以選擇復合冰殼結構增強圍護結構的熱惰性。不過,隨著現代文明的推演,因紐特人的生活方式逐漸西化,傳統冰屋更多成為一種文化符號[5]。
5 結語
從歷史背景來看,因紐特人可能來源于蒙古族的遷徙,因此小冰屋與蒙古包在空間格局和構造體系都有一定的相似性,而且巧妙地運用自身掌握的技術適應了生活區域的氣候變化,這一點在朝向、選址以及原材料的循環利用上都得到了充分體現。不論在原始社會還是在現代城市,建筑節能原理一直被提倡、運用與發展,它們之間是有規律可循的。節能建筑通過對環境條件進行深入調研,為使用者營造環保、高效、舒適的工作生活環境,使用者在居住過程中也能持續節能降耗,而這些能源節約成本將在長期的使用過程中得以體現,對我國社會的可持續發展有深遠的影響。作為設計師,必須學習中外民居設計中的一些巧思,使建筑設計在滿足自由、舒適、和諧等條件的同時,做到綠色、生態、環保。
參考文獻:
[1] 肖毅強.關于低碳時代建筑空間形態設計的思考[J].南方建筑,2011(1):8-10.
[2] 李浩坤,許國強,扎拉根白爾.節能優化視角下木結構蒙古包的現代更新與實踐[J].建筑技術,2022,53(3):294-297.
[3] 高亞濤.從內蒙古傳統住居文化看蒙古包建筑的“可持續”性[J].住宅產業,2022(2):125-129.
[4] 劉瑋,皇甫蘇婧,李雄.節能建筑的造型與材料對建筑保溫的影響研究:以冰屋的保暖設計原理為例[J].建筑與文化,2015(4):139-140.
[5] 王家嫻,李樂詩.冰屋因紐特的原始之家[J].文明,2010(7):114-125.
作者簡介:劉聰(1986—),女,江蘇宿遷人,博士,講師,研究方向:綠色建筑。
嚴子茜(2003—),女,江蘇蘇州人,本科在讀,研究方向:傳統民居。