岭南作为具有独特气候和文化特征的地域, 其聚落及建筑都有着鲜明的地域特征。在多方面因素的长期影响下, 岭南建筑文化呈现广府、潮汕、客家、雷州半岛等不同形态。这些传统建筑是民间匠人们不断总结前人经验, 并经过长期实践的产物, 具有很高的历史文化价值, 表现出鲜明的建筑特色和朴素而巧妙的营建智慧。特别是传统建筑中结合气候及环境进行设计及建造的技法, 体现了地域气质等绿色建筑精神, 值得研究、传承和运用。

岭南, 即五岭¹以南, 其大部分地区地处“南亚热带地区”, 气候特征明显。夏天时间长达半年, 基本无冬;紧临南海属海洋性气候, 台风多发, 气候变化快;高温多雨、潮湿, 四季常绿。概括起来, 岭南地区的主要气候特征为“湿、热、风、雨”。

汉文化、荆楚文化、闽越文化、吴越文化以及海外文化对古南越长期的浸润改造, 使之形成了独具特色的岭南文化。在此过程中, 岭南文化以其博大的胸怀广泛吸收来自各地的文化, 并在此基础上不断创新, 其最突出的特点便是兼容并蓄、创新包容。

岭南建筑文化是岭南文化的重要组成部分。岭南建筑在湿热的地域气候下形成了轻巧、开敞、通透的建筑风格, 还通常与岭南园林相融合, 舒展灵秀而又富有意境。受岭南文化的影响, 岭南建筑既回应了围合庭院的需求, 又适应了沿海地区“走出去”的格局, 传统务实又开放包容, 表现出岭南地域的文化自觉性和发展多样性。

传统岭南建筑针对“湿、热、风、雨”的气候特点, 总结出一套基于气候适应性的设计手法, 其适应自然环境的技术原理主要可归纳为通风、遮阳、隔热、防潮、防风五个方面。

岭南大部分地区处于珠江流域, 珠江三角洲河流众多, 水网密集, 产生了众多地域特色浓厚的水乡民居聚落。传统岭南村落的选址遵循“背山面水”的原则, 这是古人基于通风与理水的原理进而改善村落热环境的主动性策略。而在村落布局中, 梳式布局及密集式布局则为岭南传统村落的两种典型布局形式, 为营造通风及自遮阳等小气候创造了先天条件。

(1) 梳式布局。采用梳式布局的村落, 其村前端一般设置水塘或者水田, 而在村后端和村子的两侧种植茂密的树丛和竹林。这样风从村前水面流向村内、从大空间流向小空间时会形成一定的风压, 有效解决民居通风问题。与此同时, 村落外部水塘、树木、农田构成一个低温空间, 而村落里的建筑屋顶、墙壁在吸收太阳热量后成为一个高温空间, 由此产生温度差, 形成冷热空气的对流和交换, 也为自然通风提供了良好条件。

(2) 密集式布局。密集式民居的巷道内部狭窄, 空间尺度小, 又有高墙屋檐遮挡, 内部温度低;而天井院落空间大, 接受阳光照射温度高。当热空气上升时, 巷道和室内的冷空气就补充进来, 形成热压通风, 同时密集式布局的房屋在台风高发区可同时增强抗风性能。

岭南地区民居在空间形态上可分为两大体系:一是城镇中适应人多地少环境的“竹筒屋”及“西关大屋”式民居, 另一种是分布在村落间的院落式民居。岭南地区的城镇用地紧张, 建筑只能向纵向发展, 因而出现了单开间、窄面宽、大进深的“竹筒屋”。“竹筒屋”通过开敞的厅堂、天井及廊道的组合, 解决了当时气候炎热潮湿以及通风、采光、排水、交通等问题。“西关大屋”是城镇大屋的代表, 是三间竹筒屋的并列, 其空间序列是“门廊-门厅-前厅-正厅-后厅”。在院落式村落中, “三间两廊”是最典型的民居形态之一, 庭院是其户内的核心空间, 风压和热压通过庭院流入房间之中。

传统岭南建筑的细部构件大多具有遮阳、导风、导光、防潮等功能, 并且具备建筑形态上的可识别特征。例如西关大屋中的趟栊门, 既起到围护作用, 又是通风系统里的建筑构件;屏风、隔扇、通风漏窗以灵活的围护界面引导使用者用灵活的方式应对气候;不同式样的大阶砖铺地与石础既有装饰效果, 又能起到防潮、防雨的作用。

实际上, 传统岭南建筑的每一种类型都有其特定的适用范围和限制因素。大庭院通常结合园林, 天井则多用于土地紧张、缺少绿化元素的城镇或聚落。岭南建筑的核心是灵活变通地运用不同营造策略, 实现自然通风。

随着时代的发展, 建筑、城市尺度不断增加, 新的功能需求和当今绿色建筑的新理念都对岭南新建筑的构件提出了新的需求。“夏式遮阳”就是一个很好的结合现代建筑功能的例子。夏世昌先生综合考虑了当时经济、气候、材料、使用等各方面因素, 在建筑外表面采用立面“竖向分区”的布局方式, 合理划分采光、遮阳及通风的立面布局与面积, 综合提出了多种有效的遮阳手段。

基于现有城市背景下的建筑创作, 需要设计师结合现代建筑尺度、特定的功能要求、岭南气候与区域微气候以及人对自然的天然亲近性等综合性要素进行多方面探索, 展示与文化、气候、风物特征相适应的设计特征。

项目是为广州市南沙自贸新区量身定制的一所“三甲”标准的妇女儿童专科医院, 设计旨在打造一个富有南沙特色、体现国际先进理念的现代化妇女儿童医疗中心。设计结合新技术、新材料, 通过细部构造实践, 使其与岭南地域文化、气候、风物等特征相吻合。

项目依托南沙区滨海环境的优良条件, 结合蕉门河水道环绕、环境开阔且极具水乡风貌的环境特点, 通过运用适应岭南气候的建筑技术原理, 借鉴岭南传统聚落的山水格局形制, 打造适合现代都市的岭南城市生态圈层。建筑群结合医疗工艺流程和景观效益, 形成“海之风车”总体布局。流畅的建筑形象体现出建筑的城市性和公共性, 与场地环境共生的格局强化了现代岭南城市公共建筑群顺应自然环境、注重公众参与、开放亲民的姿态。

建筑主体为“多塔楼+大底盘”的形体组合。基于医疗流程工艺和现代医疗综合体功能复合的发展趋势, 建筑基底归还给医疗功能, 建筑群通过互相穿插的架空空间和各标高立体绿化, 既完成了门诊与住院区等功能界定, 又调节了医患人群的行为节奏, 更形成了建筑自我调节与自然呼吸的“绿肺”。裙房架空层运用通风、遮阳的建筑技术原理, 促进空气流通, 改善多塔楼建筑群形成的微环境, 实现风雨无阻的交往活动空间。运用岭南传统建筑对气候的适应技术, 在裙房屋面及塔楼屋顶设置带有绿化及隔热构造的花园及露台, 提升了建筑适应炎热气候的能力。

为适应广州地区日照时间长、日照高度角低的气候特点, 项目采用复合外墙围护体系, 有针对性地解决建筑物各向遮阳及通风问题。

基于形体特点, 建筑朝向非单一性, 建筑主体或多或少地受东、南、西向日照的影响。为营造更为良好和舒适的建筑室内环境, 针对“Y”字形住院楼护理单元病房的多朝向布局, 设计运用“夏式遮阳”原理, 在外立面形成以百叶为基本构成元素的“中空玻璃外窗+百叶”遮阳单元系统。这一系统既解决了在太阳高度角低的时段病房受日光直晒的不利影响, 为病人提供舒缓又明亮的光环境, 同时保持窗扇开启的便利, 保证病房空气流通。从建筑形象上看, 这一外墙系统的设置加强了建筑外立面的序列感, 提高了建筑的可识别性。

岭南湿热的气候条件更强调有遮蔽和通风良好的半开敞空间, 对建筑体量、装饰和建筑空间的细节讲求简洁、明快, 注重从室内、半室外到室外自由流畅的空间转换。

传统岭南建筑的空间语汇通过下沉广场、地下大堂以及半开敞空间等手法在项目中得以体现, 灵活适应现代医疗建筑的尺度和空间需求。下沉广场的出现, 不但为患者和医护人群在偌大的公共空间中开辟出一隅休闲交流场所, 同时拉伸了地面景观界面, 营造出丰富的地被层次。

下沉广场作为现代城市建筑的产物, 一改常规地下空间带来的单一、封闭的空间印象, 为功能密集紧凑的地下空间提供采光和通风, 充分改善了建筑地下空间感受。

珠海横琴保利中心项目位于珠海横琴岛, 背靠小横琴山。设计突出现代岭南特征, 强调“洁白光亮”的设计语言, 尊重岭南气候特征, 注重舒适性和节能效果, 体现了智能化办公的建筑理念, 获得了绿色建筑三星设计标识。

主体建筑体形方正, 正南北朝向, 造型与功能相适应。设计者从基本使用需求出发, 为使用者提供更舒适的环境和活动场所。项目结构总高度约100m, 建筑塔楼标准层平面尺寸约100m×100m, 为框架-剪力墙结构体系。

架空层与风的竖井相结合, 风沿绿丘而上, 促进塔楼自然换气。水平遮阳百叶表皮与露台相结合, 能最大限度地隔绝夏日骄阳, 降低建筑能耗。屋面绿化、露台绿化和广场景观绿化共同构成了立体绿化系统。此外, 项目还使用了雨水收集系统、太阳能集热器和光导照明、市政中水系统及区域集中供冷技术等多项绿色建筑节能措施。

建筑主体结构从三层开始向外悬挑约12.5～15.5m, 在三层处采用转换桁架支承上部结构。建筑物中部设有露天天井, 平面尺寸为40m×40m。建筑一、二层均设有架空层, 与露天天井共同形成“风之通道”。各主要功能房间均具有通过自然通风来减少空调使用以达到节能目的和满足舒适性要求的潜质。

在处理软件ICEM中建立主体建筑及其周边350m半径范围内建筑的几何模型, 采用稳态 (Steady) 计算, 湍流模型选为RNG k-ε模型, 当各量值迭代残差小于10^-3或在壁面压力监控值稳定后视为计算收敛。大楼通风效果主要关注点为自建筑底部风口经中庭后至建筑顶部能否形成完整的通风路径以及中庭内的风速分布情况, 因此研究分析了建筑室外风压及流场分布、主体建筑水平风道内风速分布和主体建筑竖向风道内风速分布。

根据珠海气象站历史测风资料 (1962～2010年) , 珠海秋冬季主导风为东北风, 春季主导风为东到东南风, 夏季主导风为西南风, 全年以东风为主, 频率为12.4%, 其次为东北风, 频率为10.6%, 平均风速为3.0m/s。

结果显示:东南SE、东南偏东风ESE、东北NE风向时, 中庭内整体流动趋势为下行气流, 风速较小;东风E、西南SW风向时, 中庭内整体流动趋势为上行气流, 风速达2.0m/s, 通风效果较好;东风E风向时, 向上气流风速最大。

建筑表皮分为内外两层:外表皮遮阳百叶系统和内表皮玻璃幕墙系统, 该双表皮系统构成了采光、遮阳和自然通风三种功能结合的外幕墙。玻璃幕墙采用Low-E中空玻璃, 可见光反射比不大于0.2。菱形的铝板百叶作为建筑第二层表皮, 布置在通高的玻璃幕墙上。通过横向遮阳板的尺寸变换和不规则排列, 在保证视线通畅的情况下优化遮阳效果、控制自然采光, 以降低建筑的能源消耗, 同时为建筑外观营造出柔和且富于变化的精致肌理。百叶间的间距在满足室内视线要求的同时, 考虑对立面玻璃反射面的分隔, 避免使用弧形凹面或凸面玻璃, 防止发散和聚光效应的产生, 从而降低对外部环境的光污染。

非均质的遮阳百叶与错位展开的开放式露台共同形成丰富多变的建筑立面。周边绿化露台与室内办公空间形成不同的组合, 提供了有趣、舒适的办公单元外的交流空间, 在这种概念引导下, 各层平面尺寸均有不同。

项目结合自身情况, 将传统绿色观念融入到一个超大建筑体量内部, 把每一层看做人日常生活的地面, 从而设置不同尺度、不同高度的立体绿化空间。通过将天桥和山体联系起来, 强调了建筑和北侧小横琴山的关系, 并通过架空层下的裙楼体量自然过渡到南侧广场形成绿意盎然的一体化大地景观。景观设计选用华南地区本土植被或已经长期适应华南气候的常见苗木, 采用乔、灌、草结合的复层绿化方法, 使屋顶绿化面积比超过50%, 绿地中乔木的数量为599株, 遮荫面积为4 719m², 总活动场地面积34 792m², 乔木遮荫面积比例为13.56%。

传统岭南建筑具有良好的气候适应性及朴素的生态设计观, 当下绿色建筑理念对岭南建筑提出了新的时代性要求, 岭南建筑既要传承传统建筑策略及技艺的精华, 也要不断创新, 鼓励采用新技术、新材料, 发展出适合时代需求的、满足现代工作与生活的气候适应性策略, 从而创造出适应岭南气候特点、具有岭南文化内涵、反映时代特征的现代岭南绿色建筑。

图片来源

图1～5, 7来源于文献[3];图6来源于文献[6];图8来源于网络;图9来源于文献[1];其他图片均为作者自绘或自摄。