广州竹筒屋的天井生态作用

2022-09-10

广州地处中国的南部, 属南亚热带季风气候, 夏季时间长且炎热多雨, 气候条件严峻。在漫长的历史进程中, 人们一直在同湿热气候斗争, 在适应环境、改造环境的过程中, 创造出了具有良好微气候环境的建筑形制, 其中就包括竹筒屋。竹筒屋具有很多优点, 包括节省用地、低碳环保、邻里关系良好。目前对于竹筒屋的研究多停留在定性分析阶段, 也有少量定量分析, 但是这些分析一般针对个案进行研究, 没有在统计学上进行问题的讨论, 难以形成有效的观点。笔者希望通过统计分析与定量分析相结合探讨竹筒屋天井的使用策略。

1. 竹筒屋简介

广州工商业在19世纪步入高速发展时期, 人口的聚集和增长导致城市土地资源紧张, 为了解决人口、土地与发展之间的矛盾, 人民发明了一种面宽窄、进深大的居住与商业一体化的建筑形制—竹筒屋。在城市化进程中, 传统建筑不断被新的、现代的建筑所取代, 已残存不多。据了解, 广州现存的典型的竹筒屋主要集中在将军东街、将军西街、霞飞坊、盐运西街一带[1]。

竹筒屋又称直头屋。特点是面宽窄且为单开间, 一般为3-5米;进深大, 长度依据现场环境而定, 多为12-15m, 也有的很深, 达30-35m。竹筒屋的长宽比很大, 一般从4:1到8:1, 也有少量到10:1以上。[2]

竹筒屋平面大致可以分成三种形式:一是天井两侧设置功能房间, 平面呈厨房—天井—厅—卧房的形式;二是先进入厅堂, 再经过房到厨房, 也可以在途中设置天井, 平面呈厅—房— (天井) —厨房形式;三是通过厅到房, 厨房在室外单设。[3]本文研究的竹筒屋属于第二种形式。

2. 竹筒屋实例研究

建筑存在的形态不仅仅是功能和美观的要求, 还有众多其他影响因素, 例如规范、地形、气候、材料等。就本文研究的广州传统民居竹筒屋而言, 考虑到广州严峻的气候条件, 其建筑形态的主要影响因素是气候和功能。本文对竹筒屋天井策略的探索, 是建筑物理环境量化研究的基础性工作。

2.1 研究对象、资料来源和基本数据

广州地区历史悠久, 历来就是中国工商业发展的前沿阵地。进入20世纪80年代后, 随着城市的不断扩张和发展, 很多传统建筑被高楼大厦取代, 竹筒屋的数量也在集聚减少。本文主要选取广州地区七座竹筒屋建筑作为研究对象,

2.2 自然采光研究

本研究以宝源路20号住宅为例 (图1) , 利用ECOTECT软件对其自然采光进行分析 (图2) , 从分析结果可以看出, 天井对应位置采光充足, 但是天井周边的房间和冷巷采光差, 主要原因是由于天井较高, 难以有直射阳光进入天井周边房间和冷巷, 所以天井对整个建筑采光的贡献并不是很大。

2.3 天井通风分析

竹筒屋利用天井实现自然通风得益于一系列独到设计 (图3) 。竹筒屋临街花门一般用木雕装饰, 留有孔洞, 其非封闭性为自然通风提供了首要条件;花门之后是可活动栏棚——趟栊;最后是防盗门。此布置方式让室内空间较少的受到太阳热辐射, 降低室内温度。室内隔断一般不通顶, 同时开设洞口, 利于通风。室内温度最低的地方是走道, 因为竹筒屋一般呈联排布置, 且走道空间狭窄而深邃, 从建筑的两侧得到的热辐射都是最少的, 成为竹筒屋的“冷巷”。于是从天井—走道—前门形成一条风道 (图4)

依据《岭南湿热气候与传统建筑》[4]中关于热压通风的介绍, 竹筒屋的形制有效的利用热压实现了自然通风。夏季白天时段, 竹筒屋前门室外地面受热辐射量大, 门外近地面空气的温度高于室外空气的温度;而竹筒屋的天井窄且高, 天井地面受到太阳辐射少, 地面的空气温度低于天井顶部的室外空气温度。根据热压通风原理可知气流的路径:室外—天井—室内—大门—室外 (图5) 。夏季夜晚, 竹筒屋大门室外地面散热较快, 温度较快下降, 所以门前近地空气温度低于室外空气温度和竹筒屋室内的空气温度;相比之下天井发出的长波辐射较少, 散热较慢, 所以天井下部空气温度高于天井上部室外空气温度。依据热压通风原理可知气流的路径:室外—大门—室内—天井—室外。 (图6) 。

3. 竹筒屋天井设置原则初探

3.1 天井的作用

天井在竹筒屋内的作用主要以解决建筑通风为主, 适当改善室内采光。广州地区夏季高温并持续时间长, 所以解决建筑通风隔热变得尤其重要。竹筒屋中设置天井的原因是建筑进深一般12-15米左右, 甚者有的达35米, [5]但是建筑侧面无开窗, 这样的条件下利用天井的吹拔作用实现建筑通风比较有利;竹筒屋房间部分采光较差, 但厅堂靠近入口可获得室外光线, 所以对于公共活动并不影响。

3.2 天井设置的位置

竹筒屋天井一般结合辅助功能 (厨房、厕所、储藏等) 布置。厨房和厕所的使用会产生污浊的空气, 影响室内的空气品质。而竹筒屋侧墙不开窗, 天井结合辅助功能布置利于迅速排出污浊空气, 保证室内的空气质量。

3.3 天井大小的设定与建筑的高度和进深有相关性

建筑高度越高, 天井外空间与地面温差越大, 所以温差相近时建筑高度越高天井面积可以越大;同时大进深产生的更多更低温度的冷巷空间, 亦有助于通风的实现。调研样本中天井高度相差不大, 因此本文考虑进深对通风的影响, 因为竹筒屋面宽基本在4-5米左右, 所以进深的变化基本就是面积的变化。通过统计并发现本文研究的竹筒屋天井所占面积与建筑底层面积之比多为1:17-1:15。