窑居建筑通风采光设计策略

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摘要：传统窑洞冬暖夏凉，节能的同时传统窑洞的空间又渗透着与自然的和谐、朴素。但窑洞室内也经常遇到一些采光、采暖、通风问题。本文作者利用所学知识对传统窑洞的采光及采暖、通风问题进行分析，提出具体的解决办法，并设计出绿色新型的窑居建筑。

关键词：窑洞现状；采光；采暖；通风

1背景

众所周知，地球是人类唯一的家园。其自然环境的优劣与人类生活息息相关，青山绿水，是我们历代中华儿女共同追逐的梦想。但随着经济与科技的发展，人类对环境的破坏，使得这个梦想离我们变得遥远。俗话说“衣、食、住、行”是生活基本功能。“住”则指的是房子，也就是建筑。建筑是集我们工作、生活、休息为一体的物品。在人类生活中起着至关重要的作用，也对自然生态环境有着重大影响。如何使建筑与自然环境和谐相处是每个国家都解决的问题。目前，绿色生态建筑已引起了世界上许多国家的重视，而绿色生态建筑中的生土建筑由于其独特优势更是得到了众多建筑师的青睐，美国建筑师麦尔科姆•威尔斯(Malcolm Wells)在《温和的建筑》一书中积极提倡并研究了节能的生土建筑，埃及建筑师哈桑•法赛(Hassan Fathy)的生土建筑实践受到了国际建筑界的普遍赞誉，此外还有华裔美籍建筑师崔悦君、美国宾州大学教授吉•格兰尼等都致力于生土建筑的探索[1]。洛阳位于黄河中游南岸,由黄土覆盖的邝岭萦绕于周围，种类繁多的黄土窑洞建筑遍于市郊广大农村中,成为特殊的一种农村居民建筑。据邝山、红山、孙旗屯与白马寺等四个公社以及孟津、伊川、新安等县部分生产大队初步调查,当地有50-80％的农户均居住在窑洞中,他们因山就势,因地制宜建成了以窑洞为主的许多村落，不少窑洞美观大方，布局合理，在艺术装饰和结构功能方面结合成一体，建筑形式别具一格[2]。窑洞建筑冬暖夏凉，有利于节约能源；又避开了噪音和放射性物质，有利于身体健康；窑洞不破坏地形地貌，不占用耕地，造价低廉，经久耐用，符合国家绿色生活的方针，改善窑洞居住环境具有很大的意义。

2国内窑洞发展现状

目前国内的窑洞建筑已逐渐变的稀少。传统的窑洞构造比较简单，主要利用土壤温度达到室内冬暖夏凉的效果。其主要形式有靠崖式、下沉式和独立式，其中靠崖式窑洞有靠山式和边沟式，有些边沟形态犹如现在的楼房一般。下沉式窑洞主要用于地势较为平缓地区，是豫西洛阳、三门峡地区传统窑洞的主要形式[3]；而独立式窑洞对地理条件要求较为简单，分布相对广泛。但因窑洞建筑普遍存在采光、通风不佳，易潮，交通不便等问题，已逐渐被人们所遗弃，使得这一古老的绿色生态建筑处于一种尴尬的境地[4]。传统窑洞的生态性及其现存问题引发了国内外诸多相关人员对新型窑洞的探索。就整体而言，探讨传统窑洞室内环境的改进措施对改善洛阳地区的居住环境、保护并发扬传统建筑的生态优势具有重要意义。

3洛阳窑居建筑现状调研

窑居建筑具有冬暖夏凉等多种形态特征，但其空间形态单一、阴暗潮湿、空气品质差等原因致使居民夏季在窑屋中生活极其不舒适。本文通过调查洛阳地区窑洞建筑中存在的问题，因地制宜提出解决措施，解决室内采光差、通风效果不佳、潮湿、冬季室内温度不能够满足人体舒适的问题，未来通过推广可以使窑洞建筑的建设更科学合理，实现我国新农村建设的健康发展。靠崖式窑洞一般只有一面与外界空气接触，新风只能通过门窗进入室内，因此室内通风状况极为不佳，夏季室内空气得不到循环，对人体健康很不友好。由于此类窑洞只能通过一面门窗获得光照，室内深处长期无阳光照射，采光性极差。土壤受水分影响较大，雨季室内湿度较高，因此调节室内湿度、提高传统窑洞的居住环境十分重要。

4解决办法

在改善其采光、采暖、通风不良问题同时保留洛阳窑洞原有独特建筑形态，我们采取如下改造措施： （1）针对采光不良问题采取设计改造措施如下：1）利用附加阳光间的方式，在窑洞的入光侧增添阳光间，夏季时可通过调节百叶减少阳光直射到室内。冬季则利用阳光间对入室新风进行空气预热。2）窑居房间平面布局上，满足保温要求的情况下，合理缩小南北轴线尺寸，增加东西向轴线尺寸，增大南向窗户面积以利于窑洞的后部采光。3）有效增加窗户构造透光系数，以利于聚光和向室内反射天然光。（2）针对采暖问题采取设计改造措施如下：1） 阳光间后的墙体采用相变材料，在冬季利用其储热释热的特性对房间热湿环境进行改善，在夏季要利用阳光间的摆叶防止阳光的直射影响室内环境。2）选择传热系数较大的门窗类型，增加门窗的密闭性，利用被动式太阳能采暖。（3）针对通风问题采取设计改造措施如下：1）采用除湿转轮来解决室内潮湿问题。除湿转轮内采用固体吸附剂来除湿，但除湿之后空气温度升高，含湿量下降，除湿转轮吸附水蒸气的能力是有限的，为达到湿度较低的要求，需要通入热空气使除湿转轮内固体吸附剂脱湿，为此，我们采用清洁能源太阳能加热热水，使再生气流垂直流过热水盘管，使空气温度升高，之后通过除湿转轮带走水蒸气。2）采用全热交换器解决室内通风不良的问题。全热交换器与室内较低温度的回风进行热量交换，使空气温度进一步降低并送入室内，回风温度升高，使其与除湿转轮直接连接作为再生气流循环利用，具有绿色环保的意义。（4）根据以上解决措施，提出并设计出新型绿色节能窑洞。

5总结

窑洞建筑作为洛阳地区传统文化传承的一种方式和人民居住的形式，改善窑洞居住环境成了它传承下去的希望。本文对洛阳传统窑洞进行调研分析，在通风、采光、采暖等问题上提出了相对应的改良策略，改善了传统窑洞室内的热湿环境，使洛阳地区传统的窑洞民居形式得以传承和发展。

参考文献：

[1]周庆华.黄土高原传统窑居空间形态更新模式初探[J].新建筑,2005(04):26-28.

[2]洛阳市建委窑洞调研组.洛阳黄土窑洞建筑[J].建筑学报,1981(10):41-47.

[3]杨启容,杜威,张金翠.建筑一体化太阳能烟囱的通风性能研究[J].太阳能学报,2010,31(07):873-878.

[4]朱延迪,张琳,奚辽辽.浅谈陕北地区窑洞建筑的通风设计策略[J].华中建筑,2012,30(07):84-86.

作者:周亚豪 赵余光 梁文涛 陈奕甫 单位:杨梦辉郑州科技学院