陕北窑洞改造

建筑节能

——陕北窑洞

指导老师：李美辰

姓名：梁仙惠

班级：建筑0901

学号：0905054105

从节能环保方面改造陕北窑洞

摘要：文章通过我在陕北窑洞里住了十几年，以及现在学了建筑学建筑节能课程，对家乡窑洞现状的理解分析，以及学习刘加平教授对陕北窑洞所做的研究，继续保留和发展窑洞建筑，提出了符合实际的思路和对策。

关键词：窑洞节能环保保留和发展改造思路和对策中国革命的历史离不开延安，也离不开延安的窑洞。拱形的门脸，光秃乌暖的色调，火红的辣椒串，老玉米棒攒成的宝塔。“人家半

凿山腰住，车马多从屋顶过。”这是人们对昔日窑洞的记忆。也是我是家乡的真实写照，从小出生在窑洞里，在窑洞里生长了十几年，让我对窑洞有特别的感觉，今天能用所学的知识去改造家乡窑洞感到无比欣慰。

窑洞基本情况：

人类上古时期的地理气候形成了平均海拔为千米以上的黄土高原，得天独厚的黄土资源造就了窑洞这种居住形式。目前我国窑洞主要分布

在甘肃、山西、陕西、河南、宁夏等五省区，陕西省的陕北窑洞因其特殊的高原地貌是其中较为典型的一支。陕西窑洞主要分布在陕北，

指陕西省延安、榆林等地的窑洞式住宅。它建在黄土高原的沿山与地

下，是天然黄土中的穴居形式，冬暖夏凉，不破坏生态，不占用良田，是经济省钱的建筑方式。陕北窑洞有靠山土窑、石料接口土窑、平地石砌窑多种，一般城市里以石、砖窑居多，而农村则多是土窑或石料接口土窑。主要形式有地坑窑、沿崖窑、锢窑。窑洞的布局十分灵活，多随地势挖掘，无固定的朝向，由成排的圆拱组成重重叠叠、高低错落的村落。陕北窑洞有悠久的历史，原始社会时期就出现了窑洞式横穴，在近代，陕北窑洞曾支撑中国红色革命走向胜利。靠崖式窑洞和独立式窑洞是其主要存在形式。靠崖式窑洞：靠崖式窑洞是在天然土壁内开凿横洞，往往数洞相连，或上下数层，有的在洞内加砌砖券或石券，以防止泥土崩溃，或外砌砖墙，以保护崖面。规模较大的在崖外建房屋，组成院落，成为靠崖窑院。独立式窑洞：从建筑和结构形式上分析，独立式窑洞实质上是一种掩土的拱形建筑，先以夯土或砖石形成基墙，而后在其上用砖石起拱发券，最后上部覆土完成。独立式窑洞四面临空，故布局灵活，可形成三合院、四合院以及窑洞混合院落，应用非常广泛。21世纪以来，随着陕北黄土高原经济的发展，多媒体和网络的普及，人们的观念慢慢发生变化，在陕北地区窑洞被当成是“贫穷落后”的代名词，先富起来的中青年人开始急切地“弃窑购房”或“弃窑建房”。大部分居民都希望住商品房，越来越多的人来到城区购买商品房，其中年轻一代占绝大多数。施工粗糙、品质低下、能耗极高的简易砖混房屋在黄土高原村镇已随处可见，缺乏个性的、形体过于简单的高层住宅在陕北延安等中等城市里也比比皆是，一方面能源和资源消耗成倍增长，另一方面，越来越多的高楼大

厦把陕北的城镇装扮的相当都市化、时尚化，让人不知道自己身在何处。窑洞居住功能的地位正在受到商品住房的严重挑战，除了许多被废弃的窑洞之外，大部分保留的窑洞只被单纯的用做旅游建筑（“红色圣地游”和“黄土风情文化游”），与此同时延安市许多公共建筑也缺乏陕北地区的地域特色，窑洞对陕北地区建筑行业的影响越来越小，目前窑洞发展在陕北地区正处于一个尴尬的境地。

窑洞的优点：

窑洞建筑看上去似乎难登大雅之堂 ,其实窑洞蕴含着许多值得重视的机制:它涉及利用生土、节约能源、节省建筑用地和保持生态环境、浓化乡土特色等一系列当代建筑所关心的问题。联合国科学考察团对我国窑洞建筑进行综合考察后认为:“窑洞十分适合人类居住。它温、湿度适宜 ,外界气候及大气中的放射物质对人的影响较小 ,不仅可以减少气喘病、风湿病、皮肤病等 ,还可以大大降低北方寒冷天气采暖的能源消耗。”具体讲 ,窑洞的生态优势主要表现在如下方面:

1 环境意识中的因地制宜。窑洞充分体现了黄河流域的地域文化 ,利用黄河流域的地理条件 ,适应黄土高原的干旱气候 ,结合得天独厚的土资源 ,创造了中国传统建筑中的“土”文化。它结合不同地形、地貌的有崖、无崖或平坦、起伏 ,创造出了靠崖窑（陕北窑洞以靠山窑为最典型它们是在天然土壁内开凿横洞，往往数洞相连，或上下数层，有的在洞内加砌砖券或石券，以防止泥土崩溃，或在洞外砌砖墙，以保护崖面。规模较大的在崖外建房屋，组成院落，成为靠崖

窑院。黄土高原多沟壑，因黄土层的垂直节理，沟多沿崖向上形成壁立的断崖，人们便在断崖上水平地挖掘进去，这种窑洞称为“靠崖窑”，是最简单的窑居形式。一户人家一般有三孔或五孔窑洞。有的深沟边断崖很高，自然形成几层错错落落很狭窄的台地，每层都挖有窑洞，乡人便叫这种窑洞群为“板架窑”。有些很高的断崖，常见有一户人家开挖上下两层窑洞的。上层的称“高窑”，比较矮小，用来贮存杂物。在崖壁凿出蹬道来走上去，也有用梯子的。塬面上大路形成道沟，深约6米上下。两侧的崖壁也常被用来挖窑洞，成为“沟崖窑”。）、天井窑和覆土窑等多种灵活形式 ,因地制宜地建筑了供当地人民生活的千年居宅。

2 资源利用中的土尽其材。窑洞最为重要的一点就是对黄土(可再生)资源的利用发挥到了极致。它通过横向挖掘取得室内空间,最大限度地利用原状土体作为窑壁、窑顶,或打成土坯,砌筑洞口墙和火炕,或烧制土砖镶边用以防水,并起到一定的装饰作用。黄土还可以用来做土台、土踏步等土构件、土设备、土家具等。多余的土还可以用于平整耕地,垫坡填坑。

3 资源消耗中的“减法”施构。靠崖窑和天井窑都是名副其实的地下建筑 ,它不是采用投入建筑材料以构筑空间的“加法”方式 ,而是采用挖去天然材料以取得地下空间的“减法”方式。土方挖去的越多 ,窑洞空间和地坑的空间就越大。其次 ,由于黄土易于挖掘 ,换取物力所需的劳力并不十分繁重 ,一家一户就可以承担。因此 ,窑洞造价甚低 ,具有显著的经济性 ,而且靠崖窑挖出的原土还可以

填坡造地。天井窑洞身处于地下 ,窑背地面可以作为其他用途。因此 ,这种减法方式实质上包蕴着节约用地方面的很大潜力。

天井窑院，俗称地坑院天井窑院一般为独门独院，也有二进院，三进院，即多个井院联合。进入村内，只闻人言笑语，鸡鸣狗叫，却不见村舍房屋，"进村不见人，见树不见村"就是它的真实写照。有人称它是"地下的北京四合院"。过去，村民对修建窑院十分重视，建前必请阴阳先生察看，根据宅基地的地势、面积，按易经八卦决定修建那种形式的院落。一般分四种类型：一是东震宅，长方形，凿窑8孔，南北各三孔，东西各一孔，门为正南方，厨房设在东南；二是南离宅，长方形，共凿窑8至12孔，门为正东方，厨房设在东南；三是西兑宅群众叫西四宅?，正方形，凿窑10孔，东西各3孔，南北各2孔，门走东北方，厨房设在西北；四是北坎宅，长方形，凿窑8至12孔，门走东南方，厨房正东。

4 宜人品质中的冬暖夏凉。黄土具有良好的隔热和蓄热功能。窑

洞除小面积洞口部位相对单薄外 ,其他各面全包裹在厚厚的土层中。厚实的土层所起的隔热作用使洞内温度变化很小。晋陕地区的一些地面庭院建筑 ,正房常常不建木构平房或楼房 ,而特地建造单层锢窑或窑上房 ,就是吸取了窑洞冬暖夏凉的优点。

5 自然生态中的和谐景观。窑洞村落具有“上山不见山 ,入村不见村”的特点。靠崖窑只展露出小面积的洞口立面 ,天井窑的井窑和窑身都沉于地下。与一般地面建筑相比 ,建造时不需要大量破坏植被 ,建成后又没有触目的外露建筑体。从总体布局上看 ,整个建筑群或是顺着山势呈等高线布置 ,或是潜隐在大片土垸之下 ,它们都最大限度的与大地融合在一起 ,充分保持着自然生态面貌。无论是远观层层叠叠依山沿沟的靠崖窑群 ,还是俯视星罗棋布、虚实相间的天井窑群 ,都给人一种粗旷古朴、乡土味很浓的美感 ,极具乡土特色。

窑洞改造的方法：

①钢筋混凝土结构与传统石窑拱形结构相结合，既能保留其冬暖夏凉的特色,又能进一步加强窑洞结构的稳定性。

②整个空间功能分区比较清晰。地下室存储杂物；一层为客厅、客卧和厨房——公共空间；二层为主卧（内设有传统土炕和土灶）、次卧、起居室——私密空间，保证了动静分离，保留了当地民居特点。

③基础设施统一规划建设（天然气、锅炉、道路和排水沟）

陕北窑洞的保留和发展除了因借以上的思路，还应该注意以下5个方面：

1.合理、系统的科学规划窑洞建筑群。传统的较为零散的窑洞建筑布局必将得以改变,代之而起的应是以一个相对集中的生活居住区域为单位(如一村或村小组) 、合理选址、统一规划、一次建成的居住区。以建设窑洞居住小区为目标,将总体的水、电、暖等供、排系统集中于一个体系,并将室外环境及配套设施统一纳入总体规划之中。这样既可有效地利用土地资源,降低建设成本,又为新型窑洞建筑总体功能的升级创造条件。另外，因山就势地规划窑洞群，或是顺着山势呈等高线布置，或是潜隐在大片土坡之下,使其最大限度地与大地融合，这样也不会影响黄土高原村镇特有的景观意象。

2.在建筑设计方面，应使用建筑语言抽象表达窑洞醇厚朴实的气质和冬暖夏凉生态的特点，不加分析地完全模仿照搬现代符号语言，建造现代化的高楼大厦，使得陕北城镇千城一面、千楼一面，从而失

去了陕北的地域特色，模糊了革命圣地的身份。

3.在建筑功能方面，过去陕北窑洞主要用作居住功能，今后要拓宽其使用功能，窑洞要扮演多类型建筑的角色。除保留修葺老窑洞发展红色旅游和农家乐之外，还可以修建窑洞办公建筑、窑洞疗养院、窑洞银行（国内国际已有许多成功范例，如延安市杨家岭窑洞宾馆，俄罗斯创建的“山洞医院”）。改变窑洞平面形状的单一，适当扩大单体跨度，设置必要的防护体系，增加科技含量，对窑洞建筑再设计，完全可以增加其使用功能。

4.窑洞发展离不开政府相关部门的支持，政府应加强窑洞周围生态环境的治理。陕北曾以其沟沟坎坎养育了整个中国革命，但也因为那时的过度开垦，如今的陕北出现了相关的后遗症——水土流失现象，沙尘暴天气，甚至山体滑坡。因此相关部门制定环境工程政策，坚持退耕还林、封山绿化，加大对地质灾害治理的研究和投资，对保护发展窑洞有重要意义。

5.使用简易成熟的现代技术克服传统窑洞阴暗、潮湿、通风差等缺点，整合古老窑洞冬暖夏凉、节能节地等优点，建造新型窑洞。

a.采用简易成熟的技术，对窑洞内部进行通风、防潮除湿、采光的技术改造。如靠崖式窑洞，可以在靠崖那一侧设天井通风除湿，或者建造“前大后小”喇叭口的靠崖式窑洞改善采光问题；

b.结合陕北地区太阳辐射资源丰富、气温的日较差和年较差较大的气候特点，加强太阳能多种利用（建造阳光玻璃房，使用太阳能热水器，种植向日葵，提炼葵花油），提高居民的生活品质；

c.建造屋顶花园。在窑洞的屋顶上保持至少1m厚的黄土层，种植耐干旱乔、灌、草，合理栽植当地浅根的经济作物，科学搭配针阔叶树种，既降低屋面的室外综合辐射温度，又美化室外环境增加收入；

d.尽量采用石材、黄土等当地建筑材料，减少运输能耗和成本，避免产生建筑垃圾和建筑污染。

e.结合陕北水资源状况和气候特点，保证安全的生活用水、生态环境用水。在院内、在窑顶收集雨水作为中水之用，污水也尽量回收利用，在缺水的陕北地区，要实现水资源的循环利用和梯级利用。

f.集中资金，统一规划设计沼气池，在房前屋后种植菜地，运用生态循环原理，改善局部环境。陕北吴起县正在推广相关的项目，并且已经取得阶段性的生态效益）

现阶段窑洞改造试验点状况：

在当地政府的支持和谐调下，第一批六十户的新型窑洞顺利建

成。那新颖的窑洞门，笔直的街道，别开声面的庭院式窑洞，每层三

孔，上下三层，门前有长长的暖廊，结构新颖，采光充足，院内花草

果木茂盛，能利用太阳能洗澡。示范点的初步建成，获得了海内外有关部门和建筑学界的高度评价。美国华盛顿州立大学因特网站的文章

说：“从新型窑洞的建成，我们可以欣喜的看到，中国现代建筑已开始寻找到其文化与地理的根源。在北京与西安，西方格调的新建办公楼栉次鳞比。相比之下，这些新窑洞貌不惊人，但却因此更加珍贵，因为它富有创意，体现了中国现代建筑的精神。”枣园乡新窑洞示范区，既保留了陕北地区的地域性，考虑了陕北人的生活习惯，又运用了现代技术对窑洞进行改良，部分设施达到统一规划统一建设，作为一个窑洞建筑的示范点，为发展窑洞提供了积极思路。

结束语:

在经济快速发展的今天，除了应用新技术新材料建造富有时

代感的居住建筑之外，在全球资源匮乏、能源日益紧张和城市面貌雷同的情况下，目前在陕北地区发展节能生态的新式窑洞是必要的，而且应像保护生物多样性一样保留富有陕北特色的窑洞建筑有效的保留和发展陕北窑洞，合理系统的规划窑洞建筑群陕北的地域

文化和陕北人的生活习俗，吸收窑洞尊重环境、节能生态的优点，

以及探寻先进的现代技术解决窑洞现存的不足，关键还需要政府、

建筑师和群众三者的配合。当地政府应通过各种手段积极引导，提

升当地群众对窑洞建筑的自信心，建筑师应采用专业知识精心设计

改良窑洞。有了社会各个层面的广泛参与，陕北地区的面貌会更有

特点，古老的窑洞会焕发出新的活力。

参考文献:

【1】王菡.延安窑洞情节.2006.9.17.

【2】仁民.我国建筑能耗占全部终端能耗的27.5%，2006.7.21. 【3】袁薇.陇东窑洞的特点及发展[J].铁道工程学报，2001，3). 【4】我国建筑能耗占全部终端能耗的27.5%.，2006.7.21

【5】谢洁范朱迎平管子全译贵阳贵州人民出 1 , . M. :版社 ,1996.

【6】李科元 ,黄欣 ,滕立杰.谈可持续发展的生态建筑J . 环境保护科学 ,2001 ,(6) :44 - 46.

【7】李之吉. 城市的未来与地下空间 J . 新建筑 ,1997 ,(1) :64 - 65.