洛陽地區(qū)明錮窯的生態(tài)經(jīng)驗研究
竇炎
豫西地區(qū)將砌筑式窯洞稱為“明錮窯”，這是窯洞分布區(qū)的部分人，在沒有開挖窯洞條件的地方，如黃土層薄、山坡平緩、土崖高度不夠或基巖外漏的地方，用磚石發(fā)券構(gòu)建的窯洞房屋。若靠山坡或土崖，券頂上多數(shù)覆土 1米多厚;若四面臨空，券頂則用三合土砸實，形成平頂房屋。這種窯洞無需靠山依崖，能自身獨立，又不失窯洞的優(yōu)點。可為單層，也可建成為樓。若上層也是箍窯即稱“窯上窯”;若上層是木結(jié)構(gòu)房屋則稱“窯上房”。明錮窯相比其他窯洞的構(gòu)造更類似于現(xiàn)今的磚石瓦房。
洛陽地處中原，四季分明，民居建筑南北風(fēng)格并存，在數(shù)千年的歷史演化進(jìn)程中積累了豐富多彩的民居建筑形式及其建筑經(jīng)驗，形成了獨具特色的建筑哲學(xué)思想和樸實的建筑生態(tài)觀。洛陽地區(qū)年降雨量在 300-600毫米左右，屬于半干旱地區(qū)，明錮窯作為一種當(dāng)?shù)靥赜忻窬樱沁m應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境的建筑。
一、選址與氣候資源的生態(tài)策略
中國傳統(tǒng)村落的選址自古遵循“負(fù)陰抱陽，背山面水”以及住宅“面南背北”的中國傳統(tǒng)風(fēng)水觀念，也是生態(tài)型最優(yōu)的建筑選擇，但民居多有場地限制，比如靠山窯本來就受斷崖限制，再加建的明錮窯也無法面南背北。而城市里的民宅排列在街道兩旁，必然有北朝向的住宅，這就造成所有的住宅并非都可以按照傳統(tǒng)最優(yōu)的設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計。如果受場地限制，住宅不得不建在面西、或面向北方的情況下，合院的結(jié)構(gòu)也會在四合的基礎(chǔ)上有所變通改造。在實地考察中我們看到有些民居的院子無法朝南，按照中國傳統(tǒng)和合院住宅很難在南面開出大窗，這會大大減少房屋的采光，并降低冬季的室內(nèi)溫度，這種情況下屋主便建起了厚重的明錮窯建筑。因為明錮窯的墻厚度比普通磚木結(jié)構(gòu)房屋厚，屋頂更是厚達(dá) 1-3米左右，深厚的土層是良好的溫度調(diào)節(jié)器，保溫性能極佳。
二、因地制宜、因才適用的“明錮窯”建筑材料分析
明錮窯作為一種獨立式窯洞，它是一種掩土的拱形房屋，有土墼土坯拱窯洞，也有磚拱石拱窯洞。是以土、石、木等天然材料與大自然密切聯(lián)系著的建筑。洛陽地區(qū)石山、土丘、河汊縱橫交錯，地質(zhì)構(gòu)造質(zhì)地均勻。黃土顆粒細(xì)小，黏度高，抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度好，具有良好的整體性、穩(wěn)定性和適度的可塑性。故當(dāng)?shù)鼐用褚话愣疾捎煤駥嵉耐僚鲏Α嵭恼惩链u等熱惰性較大的材料建造居所。明錮窯的墻壁是當(dāng)?shù)厝送ǔＫf的“空心墻”即一種兩面有粘土磚壘砌，中間填充黃土壓實的做法。屋頂通常采用三合土，三合土是一種由石灰、黏土和細(xì)砂所組成，其實際配比視泥土的含沙量而定。經(jīng)分層夯實，具有一定強(qiáng)度和耐水性。
除此之外 ，洛陽地區(qū)明錮窯還大量使用地方材料，如火山沸石砌塊、稻草板、粘土免燒磚等，這些建筑材料全部為當(dāng)?shù)夭牧希粌H可以降低造價、減少運輸、節(jié)約能源，而且材料全部取之自然，融于自然，是天然環(huán)保的建筑材料。
三、保溫隔熱及節(jié)能排水措施
圍墻和屋頂通常的是建筑隔熱和蓄熱損耗最大的地方，選取有效的建造材料是減少建筑能耗的最佳途徑。洛陽地區(qū)明錮窯就通過改良建筑的墻體、屋頂。門窗等構(gòu)造來增強(qiáng)房屋通風(fēng)保溫功效。
1.夾層的外墻
洛陽地區(qū)明錮窯民居通常的做法是外墻采用“空心墻 "的結(jié)構(gòu)，墻體內(nèi)夾黃土，外墻厚度通常達(dá)到 480-800厘米，有效的避免了熱量的損失，維持了室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。例如洛陽市老城區(qū)的武庭麟藏書樓，厚重的清水磚墻厚 600毫米，而且一層地面還深入地下 600毫米，這樣建筑內(nèi)部受到室外環(huán)境的影響較小，夏天既可以隔絕室外的熱空氣，冬天厚實的磚墻又可以起到保暖的作用 ，春秋更可以起到抵御風(fēng)沙的作用。
2.厚重的屋頂
明錮窯的屋頂是一種利用塊料之間的側(cè)壓力建成跨空的承重結(jié)構(gòu)的砌筑方法。建筑學(xué)上稱“發(fā)券”，這種側(cè)壓力民間謂之“夯勁”。這種建筑需要屋頂具有一定的壓力，才會結(jié)實，所以明錮窯的屋頂通常厚達(dá)1-3米，由三合土壓實而成，既能防水，又極大地降低了屋頂?shù)臒崮軗p耗。
3.門窗的建造
洛陽地區(qū)屬于北方，夏季溫度不高，時間也不長，冬季寒冷，所以民居偏向以抵御嚴(yán)寒為主，通常開窗很小，門通常也很小，都不利于通風(fēng)，卻能阻擋冬季的嚴(yán)寒。再加上明箍窯建筑由于構(gòu)造原因，屋頂和隔墻十分厚重，都是為了減少空氣流通，將建筑內(nèi)部小環(huán)境與外部環(huán)境隔離開，起到調(diào)節(jié)洞室小氣候的功能。
洛陽地區(qū)明錮窯民居通常是三間，因為朝向沒有向南的，所以通常窗戶較小，一般為拱券式結(jié)構(gòu)，與房屋構(gòu)造相協(xié)調(diào)，二層多見是窯上房，很少見窯上窯。如果是窯上房，會將二樓走廊置于室外，二樓的走廊就是一樓的挑檐。檐口出挑 1米左右恰到好處，能夠使陽光在冬季盡可能地照射到室內(nèi)，從而提高室內(nèi)的溫度;而在夏天還能有效地避免陽光的直射 ，保持室內(nèi)的清爽。巧妙地利用空間又為節(jié)能創(chuàng)造了有利條件。在實地考察中我們發(fā)現(xiàn)一些簡易有效的做法，即居民在窯居北向開高側(cè)小窗，冬天的時候用土還或者草簾將其封死，僅在夏天炎熱的時候?qū)⑵浯蜷_，用于自然通風(fēng)。雖然方法比較簡陋，但卻有效地減少冬天門窗的熱量損失，使室內(nèi)溫度達(dá)到舒適的要求。
4.節(jié)能排水措施
中原地區(qū)夏季一般干旱少雨，這就造就了洛陽地區(qū)人民古樸的節(jié)水意識。而明錮窯民居院內(nèi)多設(shè)地窖，如果是單獨明錮窯，房頂設(shè)女兒墻，房頂水由側(cè)面排出，如是窯上房，房屋多為坡頂，這樣下雨的時候，雨水就會順著屋頂留到院內(nèi)，并在地窖中儲存起來 ，供生活之用 ，并且有“肥水不流外人田”的美好寓意，也體現(xiàn)出中原民居良好的生態(tài)節(jié)水觀念。
四、洛陽地區(qū)“明錮窯”民居節(jié)能方面存在的主要問題
洛陽地區(qū)明錮窯民居作為建筑文化的寶貴遺產(chǎn)，其構(gòu)造形態(tài)蘊育了充分利用自然環(huán)境、生態(tài)節(jié)能的特色，這值得我們在提倡“綠色建筑”的今天加以研究學(xué)習(xí)和發(fā)展，同時在經(jīng)過調(diào)研分析 ，洛陽地區(qū)明錮窯民居節(jié)能方面存在的主要問題也值得我們重視和改善：
1.建筑體積較大，浪費土地資源。
由于明錮窯自身的結(jié)構(gòu)原因造成建筑形體較大，不利于建筑節(jié)能。而且明錮窯洞建筑一般單側(cè)開窗，室內(nèi)通常比較黑暗，白天需要另加光源，同時也造成室內(nèi)通風(fēng)不暢、采光不足、潮濕等問題也是明錮窯存在的問題。
2.明錮窯的建筑外墻是熱量散失的主要方面。
在所有的熱量損失中，建筑外墻結(jié)構(gòu)約占 75%。清水手工磚夾層夯土雖然具有良好的熱工性能，但僅僅通過加厚墻體來提高建筑的保溫性能 ，效果十分有限。門窗大多為普通的單層木窗，門窗傳熱系數(shù)較大，且修造年代久遠(yuǎn)縫隙密閉通常不嚴(yán)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)缺少保溫隔熱性措施。
3、主動取暖方式單一。
洛陽地區(qū)的明錮窯民居極少有暖氣等主動采暖，在冬季，建筑室內(nèi)主要采用燃燒煤炭與柴火相結(jié)合的方式采暖，能源利用效率低。燃燒還比較容易發(fā)生火災(zāi)，或居民發(fā) CO1、CO2中毒等危險隱患。
結(jié)論
當(dāng)代傳統(tǒng)民居研究的意義不僅僅在于地域文化的保護(hù)和傳承，更重要的是探求傳統(tǒng)民居中樸素的生態(tài)建筑思想和建筑技術(shù)經(jīng)驗。洛陽地區(qū)明錮窯雖然沒有高能耗的空調(diào)采暖設(shè)備，卻能夠依靠自身建筑上的處理，與周圍自然環(huán)境和諧共生，營造出相對舒適的生活環(huán)境，是適應(yīng)氣候條件及其它自然條件的有機(jī)產(chǎn)物。它在千百年的時間中不斷發(fā)展改進(jìn)與周圍自然環(huán)境和諧共生，巧妙的運用生態(tài)規(guī)律，因地制宜地構(gòu)筑居所，并在此過程中形成了許多樸實的生態(tài)營造手段，使其既能與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境和諧共生，又適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源狀況。更體現(xiàn)出中原地區(qū)濃郁的歷史人文特征。洛陽地區(qū)明錮窯作為當(dāng)?shù)厝藗兊膫鹘y(tǒng)民居類型，伴隨時代經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，其生態(tài)節(jié)能的特征如何在現(xiàn)代農(nóng)村建設(shè)中加以研究利用也是當(dāng)前值得我們進(jìn)行研究、改善與發(fā)揚的重點所在。
參考文獻(xiàn)
[1]左常滿，白憲臣.河南民居[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2007.
[2]Qianfei Shi， Leilei Zhao. Research on Energy Saving Design Strategy of NewTraditional Residence in Jinzhong， China[J]， Advanced Materials ResearchJournal，2013.
[3]林晨.自然通風(fēng)條件下傳統(tǒng)民居室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2006.
[4]金虹，凌薇.低能耗低技術(shù)低成本一一寒地村鎮(zhèn)節(jié)能住宅設(shè)計研究[J].建筑學(xué)報，2010.
[5]韓宇.黃土高原地區(qū)居住綠色設(shè)計評價指標(biāo)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)， 2008.
[6]李鈺，王軍.1934-2008：西北鄉(xiāng)土建筑研究回顧與展望[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報， 2009
