沙漠古城对抗光与热的分析——盖尔达耶民居气候适应性特征初探

余翔宇，祁晓云

（华南理工大学建筑学院）

1 引言

阿尔及利亚盖尔达耶是一座矗立在撒哈拉北部已有千年历史的神秘古城，它曾给柯布西耶、原广司、山本理显、隈研吾和西泽立卫等建筑师带来启示，默默地影响着世界建筑的走向。盖尔达耶在不断的发展与更新中衍生出独特的聚落特征，对抗着沙漠中的光与热，也以其独特的格局庇护着守卫它的生灵。

2 区域与气候特点

2.1 盖尔达耶区域特征

从规划层面来看，整个沙漠古城实际上由五个绿洲上的村庄组成，盖尔达耶只是其中之一。五个村庄虽然处在不同的地形中，但村庄形成和发展的理念确是相同的，根据古城所处的自然条件，当地居民因地制宜，形成了类似于城堡的总体格局。具有宗教意义的清真寺位于正中央，用于储存起到防御作用的谷物和武器，寺中的尖塔起到瞭望的作用，其他建筑围绕着清真寺建在同心圆上，周围环绕着延伸到城墙的高墙。

从建筑层面来看，盖尔达耶的房屋和街道对于灼热的阳光和高温天气做了很多针对性的设计。这些建筑群完好地保留了中世纪时期的风貌，城内建筑被沙子、黏土和石头严实地包裹起来，以隔绝外界环境，内部采光全靠屋内的中庭。外立面颜色常常采用白色、粉红色和黄色，以反射高辐射的阳光，立面开窗较少且窗洞较小，但每家窗户都可以看到山顶的清真寺宣礼塔。高密度的建筑之间留出的巷道具有很好的避暑和挡风作用。

2.2 盖尔达耶气候特征

盖尔达耶属于炎热的沙漠气候，夏天极热，冬天温和，昼夜温差很大，夏季和冬季为5～46℃不等。夏天的风干燥、炎热而强烈，冬天的风温暖而干燥。全年降雨量极少，总量仅为75mm，夏季炎热季节降雨量最少，全年有降雨的天数不足24d，导致7月份的相对湿度仅为22.3%，1月份达到54.7%，全年大部分时间干燥炎热。此外，每年3～5月是沙尘暴肆掠的季节。

从气象数据来看，灼热阳光下的高温和极少的降雨量是盖尔达耶极端气候的显著特征，影响着当地居民的生活习惯、生产方式和居住条件。人们通过整体的村庄规划策略和建筑建造措施，最大限度地与外界气候进行抗争，为自身营造舒适的空间。

图1 典型民居各层平面图

3 盖尔达耶的民居特点

盖尔达耶的建造史延绵已有千年，在这过程中进行着不断的演变和改进，为适应地形和城市环境等因素，建筑在设计和建造的过程中产生了多样性的变化。外表各不相同的民居却有着相同或相似的形制，在很多方面都是按照同样的建造原则适应沙漠中光和热的变化，尤其是在民居空间的布局特点和建造方式上。盖尔达耶的民居具有显著的相似格局，本文将通过一个典型的盖尔达耶民居布局进行解析。

3.1 民居的空间布局特点与采光

由于民居外围护结构较为封闭，建筑空间主要围绕中间的采光中庭设计。建筑从下到上分别是：地下室、入口层、一层和屋顶露台，建筑空间包括：中庭、男性接待室、女性活动室、厨房、储藏室、卫生间和露台等（见图1）。白天或夏季光线强、温度高时，家庭活动大多发生在光线弱、温度低的入口层，到了傍晚或冬季光线较弱、温度较低时，家庭活动往往发生在光线强、温度高的一层空间。

建筑采光最好的是中庭空间，但上下两层的中庭大小不一，入口层的中庭大小仅为一层中庭的1/4。几乎所有的家庭活动都发生在中庭，包括做手工活、做饭、孩子们玩耍和学习等，中庭是建筑中唯一充满光线和温度的地方。中庭的开口位于建筑中间的天花板上，一般情况下呈方形，开口的大小取决于采光的需求，但光线的均匀度受太阳位置的变化影响较大。此外，中庭受太阳直射产生热压通风，将室内产生的废气废物通过天窗的侧口排往室外。

所有的房间都围绕中庭展开。男性接待室设置在建筑的一层，通过与入口连接的楼梯直接进入，室内有一扇小窗与外面或中庭联系，但并不能显著改善采光。入口层的妇女接待室需要通过中庭才可到达，并通过帘子进行视线上的遮挡，这个空间也作为家庭的起居室，光照通过中庭的天窗照到房间的墙上，但房间比较密闭，光线只能通过地面和墙面的反射进入没有窗户的室内。在傍晚，由于采光减弱，这两个房间几乎不会再被使用，全家人会到更舒适的一层中庭空间开展家庭活动。

各层角落的房间大小和用途比较灵活，由于采光较差，常用作厨房、储藏室、卫生间和楼梯间等，空间较大时也会用作卧室。厨房空间较小，由于只能通过间接的反射采光，很多烹饪的准备工作都在中庭完成，只有需要热处理的环节在厨房完成。卫生间通过一个狭窄的入口进入的黑房间被分成两部分，一部分是只用沙子掩埋的干坑，另一部分是会用少量的水冲洗的正式厕所。剩下的角落则是楼梯，踏步高度在20～25cm，宽度只能容纳一个人通过。穿过中庭，通过内侧狭窄的楼梯可以到达屋顶露台，在炎热夏季的夜晚可以供人们晚上纳凉睡觉。

3.2 民居的建造特点与防热

沙漠中的建筑为更好地适应气候环境，防止墙体因长时间照射而影响室内的热舒适性，往往受规划布局和朝向的影响较大。但盖尔达耶的建筑在紧凑布局下并没有过多考虑关于朝向的问题，而是将抵御恶劣环境的方式落实到建造各环节。

建筑的外围护结构由当地热惰性较好的厚重石材砌筑，石材两侧分别用15mm厚的砂浆填缝、包裹，建筑最内层涂抹10mm厚的石膏层。在近年新修或改造的建筑中，为更好地隔绝外部炎热的环境，石膏层下方还会添加一层60mm厚的绝缘聚苯乙烯和10mm左右的空气间层作为绝热层。

建筑的内墙或侧壁通常会采用150mm的石材砌筑，近年来，由于技术的发展和石材的匮乏，也会采用隔热性能更好的空心砖取代部分石材的使用。石材两侧抹15mm的水泥砂浆找平，最后再在外侧涂抹10mm厚的石膏层。

包括地板和屋顶在内的水平构件大多用水泥板或现浇混凝土的方式建造。地板上往往会根据尺寸铺上涂有耐腐蚀面层的地砖。屋顶一般是带有5%排水坡度的平屋顶，在满足荷载的情况下，处理时较简单经济。屋顶在颜色选择上比较考究，往往会用天蓝、黄、白和粉红等浅色系，以最大限度地反射灼热的阳光。

门窗的设计受到当地气候、朝向、结构以及私密性的影响，对门窗开启的位置和方向都有要求，开窗开门的面积都较小，尽量减少与外界热空气的接触。门窗的材质多采用木质，以减少热桥。

4 民居气候适应性策略

民居以聚落的形式存在于世界的各个角落，将先人在对抗自然和适应环境中的智慧和经验传承下来，给后人营造了舒适宜人的环境。盖尔达耶的聚落作为沙哈拉沙漠极端干热气候民居的代表，体现出了多样性的气候适应性策略。

4.1 独特的街巷法则

盖尔达耶古城的城市街道很窄，有些路的宽度据说以一只怀孕驴子的体宽为准，巷道很深且相互连接。夏季地面最高气温可达75℃的炎热沙漠气候，使盖尔达耶的设计者不得不将巷道设计为悠长狭窄的形式，以挡住强烈的阳光。除了避暑，这些巷道还有挡风的作用，特别是在沙尘暴肆掠的春夏季节。简简单单的巷道设计，便给盖尔达耶古城提供了一个适于人居住的环境。

在较宽的马路或市场两侧，相对宽广的街道尺度使人行路径被暴露在毒热的阳光下，人们不得不采用新的方法以避免太阳的直射，一种方法是将二层的建筑凸出于道路上方，形成屋檐下的遮阳空间，另一种方法是在一层空间加建拱形券廊。

4.2 严密的围护结构

为有效抵抗沙漠的酷热，盖尔达耶的建筑围护结构十分密实，主要体现在建筑的用材和开窗上。建筑围护结构材料均取自当地，主要是石材、黏土和黄沙，通过传统工艺砌筑的外墙厚实耐用，热惰性强，可以有效减少室内外的热传递，白色、黄色和红色等浅色的墙体对太阳的辐射有天然的反射作用，还可以缓解围护结构的受热问题。建筑立面开窗面积狭小，此外还加装了玻璃或防沙网，一方面为减少室外高温的渗入，保证室内热环境的稳定性，另一方面可以抵御沙尘暴的袭击。

4.3 紧凑的城市密度

盖尔达耶古城的建筑和街道围绕着中央的清真寺大致呈放射状排布，但由于街巷尺度狭小，城市建筑密度极大。在沙漠地区，建筑的朝向对室内温度的影响很大，从当地研究机构的研究成果中可以看出，不同朝向的立面接受太阳辐射的强度变化很大，朝向为正南或正北的房子受到太阳辐射最少[1]。盖尔达耶的建筑并没有固定的朝向，但却能保证室内热环境的稳定，这很大程度上得益于石材较好的热惰性和紧凑密集的排布秩序。除了狭窄的街巷尺度，相邻建筑之间往往还会通过共用围护结构的形式来减少建筑的体形系数，最大限度地避免与室外环境的直接接触，也在一定程度上使城市更加紧密。

4.4 巧妙的中庭通风

严密的围护结构和紧凑的城市密度可以有效减少地域外界环境对居住空间的干预，但建筑内产生的废物废气却仍然需要与外界进行交换，盖尔达耶民居的做法是利用中庭空间进行热压通风。典型民居的建筑围绕中庭展开，中庭上方的空气长时间受太阳辐射而被加热为热空气，当居民打开一层的门或窗时，受热空气通过中庭上方排出，冷空气通过门窗进入室内，形成热压通风循环，降低室内的温度，同时带走室内的废气。

5 结语

盖尔达耶的居民在对沙漠中的光与热进行顽强抗争的过程中，通过一代代人的思维的积淀，不断地完善聚落的规划理念和民居的建造特色，通过低技策略，将民居打造为适应极端气候的可持续建筑，并影响了很多知名建筑师的思想。聚落和民居特征的形成过程是居民为躲避极端恶劣气候的伤害自发性选择的结果，也是一种意识形态的显化表达，一种文化的积淀和传承。