8月1日,北京东城区“低碳”四合院在大兴社区居委会所在院落建成。这个由环保组织 远洋之帆公益基金会设计和改造的“低碳”四合院,旨在为北京旧城区院落节能改造探索出一些经验。
据该基金会秘书长段涛介绍,四合院作为老北京特有的一种建筑形式,其布局设计适应北京特有气候,但与现代“宜居”要求尚有差距。如果在保留和传承的基础上,通过合理应用低碳技术达到降低能量消耗并实现现代人舒适居住功能,那么对北京旧城区院落改造会有借鉴意义。
让四合院靠自然通风来节能
这座四合院分前、中、后院和两侧厢房,节能设计从连接前后院的过道开始。设计师涂铮告诉笔者,当初,院子没有装大门。经过她们测算,冬季,小院里40%的热量因为没有门而被风带走,所以,她们首先给小院装了两扇仿古门。这样,冬天就能留住热量,而夏季开着门,又与前后院中间狭长的过道形成“狭管效应”,四合院靠自然通风,夏季开空调不到20天。
房间内部自然通风的秘密藏在山墙上。在涂铮的指点下,笔者找到了房脊两侧的两块镂空花砖,这两块花砖看着不起眼,可它们功能不小。据介绍,为了充分利用自然通风,提高空气品质,设计师在东西侧山墙上开设了古典风格的通气孔。这样,就可以利用建筑本身的高度与温度差,形成“烟囱效应”。夏季,太阳对屋面的照射会使屋面与吊顶间的空气温度高于室内,空气密度减小产生压力差,从而驱动空气流动,强化热压作用下的自然通风。测算显示,这样的通风模式相对于单纯的利用窗户的“穿堂风”,可以提高通风效果20% 50%,并且在无风的环境下仍然可以利用室内外温度差异产生的压力差进行有效通风。这两个通风口经测算,面积各为0.04平方米。另外,通风口上还安装了百叶通气口,冬季进行关闭以免热量外散。
用竹帘遮蔽玻璃窗隔热保温
夏季,四合院里大面积的玻璃窗会让室内形成一个温室,从而使室内过热;冬季又会形成大面积的“辐射”通路,让室内的热量透过辐射的方式散失,从而使室内温度过低。这就迫使居民必须依靠空调和暖气调节温度,从而消耗了大量能源。所以,设计人员采用竹帘遮蔽。“窗户上加装外遮阳竹帘既与传统四合院的格局相融合,增添了情调,又可以有效遮蔽阳光直射,大大减少了夏季需要开启空调的时间,节约了能源。”同时,通过红外线成像法实际测试,发现墙体存在明显的冷热桥,设计人员随后进行了墙体加装保温层和窗户改用断桥铝合金双层中空玻璃的改造。
用植物做“兼职”降低碳排放
四合院中庭两侧和前后院内侧的雨水都会顺着屋瓦流入院内,所以,设计人员在院里顺地势开挖了一个3立方米的雨水收集池,汛期收集雨水,平时也能收集用过的清水,而通过一个手工压井和滴灌系统能为前后院的植物浇水,也能提水为院落降尘。此外,小院中种植的都是适应北京气候和环境、易成活、对水肥消耗少、种植和维护成本低的植物,包括榆叶梅、月季、葡萄、爬山虎、紫藤、石榴等,它们在美化院落的同时“兼职”降低碳排放。
据介绍,实用、成本低、可复制、技术难度低、使用材料大众是这座“低碳”四合院最大的特点。
清华大学建筑设计研究院庄惟敏院长表示,北京四合院的保护面临着传承和创新问题,任何建筑都有生命周期,无论它是100年,还是1000年,而延长其生命周期要注入新的活力,这就需要摸索。“低碳”四合院不失为一个有益的尝试,它将可持续利用的新鲜血液和宜居元素输入了四合院的“血脉”中。毕竟是尝试,其效果还要等待检验。