传统的建筑营建技术是古人智慧凝练的结晶,至今仍有很多绿色环保的技术手法值得后人研习。具有地域性的绿色营建技术在解决环境问题上更具有针对性和契合度[6]。
3.1 基于气候调节的空间营造智慧技术
(1)外部空间营造。建筑的外部空间环境很大程度地影响着建筑。水口是整个村落水源的起始点,也供应着整个村落的主要用水,是核心枢纽。常设置在村子的入口或者中心部位,其本身对周围环境也起到了调节的作用(表3)。建造水口时要遵循周围无树原则,防止因树引来飞鸟,飞鸟的环绕或驻扎会影响水口水源的干净度,巧妙地保持了水源的洁净程度。
皖南地区由于土地资源较为稀缺,建筑的建造间距都相对较近,因而形成了许多狭小的巷道,而这些狭小的巷道,在一定程度上对街巷和建筑之间的微气候巧妙地进行了调节,俗称“冷巷”。皖南地区民居建筑高度一般在8～10米,公共建筑偏高。巷道宽度也是宽窄不一,一般在1～3米。建筑利用巷道的高宽比来调整太阳入射的高度角,以减少巷道内的太阳辐射,从而降低巷道内温度,调节室外微气候。
(2)主体空间营造。作为皖南建筑中极具特色的公共建筑之一,祠堂在皖南传统聚落里占据核心地位。祠堂是举办大部分祭祀活动的主要场所,其主导空间的营造也就显得极为重要。彩绘在祠堂中大量出现,不仅有装饰作用,也存在视觉矫正的用途(表3),黄山市呈坎村罗东舒祠的宝纶阁内,月梁上的彩绘和梁底的纹饰相连接,图案与梁的形状相结合,在空间上明显地提升了视觉心理(表3)[7]。因为明间是用于放置祖宗牌位的主要位置和祭祀的主要空间,因此宝纶阁明间内梁上彩绘较其他部分更为丰富[7]。这样具有节奏性的彩绘使建筑在同等空间内,进一步强调了空间的主次关系,也在一定程度上吸引了参与者的主要视觉范围,不仅节约了建筑空间,更在一定程度上节省了主要空间营造所需的建筑材料。
(3)过渡空间营造。天井空间是皖南地区极具代表性的过渡空间,被称为“最活跃的元素”[4],在建筑中与主体空间相互映衬(表3)。它承载着排水、采光、通风等多种功能,在土地资源较为紧张的皖南地区,成为了必不可少的重要元素。天井空间将自然与建筑巧妙结合,充分呼应了“天人合一”的自然观[8],起到了节能减排,调节环境的积极作用。
由于皖南地区自然环境和地域文化的影响,大多开窗皆为小窗,墙体也较为厚实,因此建筑在采光和通风上有一定局限,而天井空间则解决了这些矛盾。并且与厅堂贯通开敞,没有墙体或隔板等遮挡物,加强了空气流动,形成了良好的热压通风条件,循环输入新鲜的空气(表3)。如图6所示,通过对比模拟有无天井的建筑室内风环境情况可知,有天井的室内风速整体大于无天井环境。模拟表明,天井空间能加快室内空气流动,优化建筑室内风环境。与此同时,外部聚落排水系统也是通过天井空间联通处理的,天井内地面多以石材为主,建筑檐口下地面宽30厘米左右部分下陷,并设置排水口通道。雨水滴落通过排水口流入总排水系统,再流入周围河流,形成活水系统。另一种形式的天井中间本身就是大片水池,兼有储水、排水、消防等功能。
3.2 基于节能自优的建筑构造智慧技术
(1)通风处理。由于皖南地区湿度较大,因此建筑都要充分考虑除潮、通风。设置通风口和镂空隔板是建筑构造上独特的绿色通风处理方式。
无论民居还是公共建筑常在底层做短柱架空,然后在四周用石材围合的短墙上开小洞,以加强底层地板的通风,减少对建筑材料和人体的损伤,即为通风口(图7)。通风口多为圆形,造型多样。其中万字纹和古钱的形状较为常见,还有类似盘长状等和一些具有福禄寿喜之谐音的动植物图案,表达了对美好生活向往的积极寓意(图7)。这些充满智慧的传统营建技术充分体现了节约能源的绿色建筑特征。
由于皖南建筑外墙多开小窗,因而对室内通风有一定影响。建筑内镂空隔板巧妙地解决了室内通风和温度的不利影响。镂空部分大多在隔板上方,民居一般集中在梁上,而公共建筑由于总体层高较高,所以镂空部位一般设在梁下、门扇上和铺作间(图8)。镂空的部位可将热空气迅速排到室外,实现室内冷热空气分层与循环,达到适宜的室内环境。
如图9所示,通过模拟梁上隔板镂空与实心的风环境对比,可知镂空板的室内平均风速比实心隔板大。说明隔板的镂空处理可以加强室内风速和空气流通,对改善室内风环境起到了积极影响。
(2)采光处理。皖南地区传统建筑的门窗大多为镂空形式,以木材为主。当地山脉较多,盛产松树、杉树、樟树、檀树等木材[9]。因此主体承重结构、门窗、构件及家具等都是用各种木材制成。精致华丽的木雕技术在门窗上体现得淋漓尽致。一般格栅门镂空较多,在分割空间的同时起到通风和采光的效果。镂空大多占到整体门扇的1/2,有利于室内空气流通和阳光投射。
(3)保温隔热处理。皖南地区传统建筑在保温隔热的相关处理上技术主要包括铺设望砖、架设双屋顶和空斗墙体的砌筑。
屋顶椽子上常盖薄砖,砖上为瓦。与其他地区不同的就是多了一层薄砖,即望砖(表4)。泾县当地居民说这是为了保温隔热,将屋顶部分多加了一种特制的薄砖,既能调节室内温度,防止透风和落尘,也能将屋顶平整洁净,发生火灾时也起到一定的防火作用。
皖南地区建筑大多建造成双屋顶,易于形成空气夹层,起到保温隔热的效果。内层屋顶采用双坡和轩棚相结合,外层屋顶大多为双坡屋顶(表4)。拱形的顶棚在一定程度上也起到了聚声的效果,在高度较高的地方可以调节声音,同时也降低室内过高的层高带来的不适感。例如传统“凹”字形民居中间通高的厅堂部分略显高耸,双屋顶的设计优化了尺度感和视觉体验。
在围护结构中,皖南地区墙体砌筑方式多为空斗墙,也有采用灌斗墙、单墙等其他砌筑方式[10]。空斗墙的砌筑一般包括无眠空斗、一眠一斗、一眠二斗和一眠三斗几种形式(表4)。有学者对空斗墙的热工性能进行了测算,得出空斗墙比实体墙的热稳定性强,保温性能好,更有利于节能。如果将空斗墙中间的空气层填上黄泥,墙体的保温隔热效果则会更强[11]。
(4)防火处理。皖南地区传统建筑中融合了许多防火理念,除了马头墙这种家喻户晓的防火结构外,楼板的处理也非常特殊。皖南呈坎燕翼堂的楼板处理方法就很特别,将其变成了自动灭火构建。楼板承重基础还是木板,独特之处在于木板上铺上一层干细沙,细沙上再铺上一层方砖。当火灾蔓延将木板烧毁时,细沙会自动掉落,起到灭火的作用。随后方砖也会随之掉落,进一步巩固灭火效果,实现建筑内部自动灭火。这样的防火智慧既节能又高效,在传统建筑的优化改造方面值得借鉴。
3.3 基于环保耐久的营建材料智慧技术
(1)采光处理。在皖南传统建筑中,明瓦是一种十分常见的从材料入手的采光处理方式。为了提高室内的采光,民居通常都会在屋顶棚或窗棂间附上明瓦(图 10)。明瓦并非瓦片,而是一种半透明的薄片,材料常由蚌壳或蛎壳的壳类和羊角构成[12]。羊角作为材料的这种做法是在明代以后才开始流传的。明瓦既能挡风遮雨,隔音防尘,又能使建筑接受更多的阳光,是传统建筑营建中代替当代玻璃类材料的一种传统材料。
(2)耐久防腐处理。皖南地区传统建筑整体结构材料虽以木材为主,但与外界接触的部分几乎都用的是石材。因为地区常年潮湿,雨水多,所以为了防止用于承重和维护的木结构腐蚀损坏,柱础、天井铺面等处使用石材。其中,柱子根据所在的位置不同,柱础的大小和雕刻复杂程度以及花样也是不同的。在柱础雕刻的复杂程度上,呈现明间>次间>稍间的趋势,在一定程度上体现了皖南传统建筑空间主次分明、严谨有序的特点(图 11)。
(3)装饰环保处理。在泾县有一种独特的饰面材料叫“花砖”,在传统建筑中运用较多。花纹像水墨画,通常被用来装饰门洞、窗格、屋檐口、飞檐、天棚、堂心等部位[13]。材料做工较为复杂,具有防尘、防风化的功效,美丽大气、便于清洁,又绿色环保,耐久耐损,是大户人家才用得起的装饰,更是传统建筑营建中值得传承的绿色智慧材料。然而因当年大量的移民迁居、战争逃窜等原因,导致如今制作工艺已近乎失传(图 12)。
