徽州傳統(tǒng)民居被動式設計技術

黃志甲，張恒，江學航

（安徽工業(yè)大學建筑工程學院，安徽 馬鞍山 243002）

徽州傳統(tǒng)民居被動式設計技術

黃志甲，張恒，江學航

（安徽工業(yè)大學建筑工程學院，安徽 馬鞍山 243002）

中國各地傳統(tǒng)民居蘊含著大量的氣候適應性的被動式設計技術。為保護與傳承徽州傳統(tǒng)民居被動式設計技術，文章以徽州傳統(tǒng)民居為研究對象，通過實地調研與測試，分析和探討天井、空斗磚墻、坡屋頂、廂房地籠、花格窗、封閉外墻、建筑色彩、聚落規(guī)劃等氣候適應性被動式技術的節(jié)能原理，為新民居的氣候適應性被動設計提供參考。

徽州傳統(tǒng)民居；被動式設計技術；氣候適應性

目前我國正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展和全面建成小康社會的關鍵時期，經濟的快速發(fā)展和人們生活水平不斷提高，但同時也出現了傳統(tǒng)文化得不到很好的傳承，城鄉(xiāng)建設缺乏地域特色，本土的自然和文化特性遭到毀壞等問題。隨著傳統(tǒng)民居的逐漸消失，伴隨的卻是傳統(tǒng)民居所蘊含的優(yōu)秀被動節(jié)能建造技藝流失，所以對傳統(tǒng)建筑被動式節(jié)能技術的發(fā)掘與保護就顯得尤為重要。

為使得徽州傳統(tǒng)民居得到更好的傳承，近些年來安徽省也開展了很多關于古徽派建筑的專項保護工作，出臺了《關于加強徽派建筑特色保護與傳承工作的意見》（皖政辦〔2012〕70號），《安徽省徽派建筑保護專項資金管理暫行辦法》（財建〔2013〕623號），要求各地方政府在做好古徽派建筑保護和傳承工作的同時，延續(xù)其特有的傳統(tǒng)風貌和歷史文化。

徽州地處夏熱冬冷地區(qū)，受到北亞熱帶濕潤的季風氣候影響，氣候溫和濕潤，圍繞徽州傳統(tǒng)民居建筑氣候適應性展開的研究成果顯著。國內學者在徽州傳統(tǒng)民居氣候適應性技術研究中，在傳統(tǒng)民居建筑生態(tài)經驗方面，從氣候調節(jié)及生態(tài)學的角度來分析傳統(tǒng)民居空間形態(tài)，歸納總結出傳統(tǒng)民居中生態(tài)建筑經驗的表現形式[1]；在傳統(tǒng)民居布局方面，分析其布局形式對室內風、光、熱環(huán)境的影響[2]；在傳統(tǒng)民居圍護結構方面，分析不同區(qū)域傳統(tǒng)民居圍護結構熱工性能，總結不同區(qū)域圍護結構構建方法和材料類型，分析不同區(qū)域傳統(tǒng)民居圍護結構的適應性[3]；在傳統(tǒng)民居被動式設計技術方面，通過實地測量及能耗軟件模擬分析對被動式技術在建筑節(jié)能方面起的作用進行歸納總結[4～5]。通過對徽州傳統(tǒng)民居實地調研和相關文獻學習，發(fā)現前人對于徽州傳統(tǒng)民居中可用于現代建筑的被動式設計技術及原理缺少較為完整的介紹和發(fā)掘。本文以徽州傳統(tǒng)民居為研究對象，對其中蘊含的被動式設計技術及原理進行介紹和發(fā)掘。這對區(qū)域性的傳統(tǒng)民居的修繕傳承及新民居節(jié)能設計具有重要指導意義。

天井是徽州傳統(tǒng)民居中最典型的建筑元素，天井由屋頂四周的屋檐或者墻壁瓦頂所構成，形如井口，呈長方形，長寬比一般約為5∶1，面積是房屋面積的1/8～1/9。天井一般位于廳堂前，廳堂面對天井設立，兩者融為一體。

圖1 天井

天井具有通風、采光、遮陽、防風、收集雨水、防火、排水等功能。夏季在熱壓與風壓的作用下，增加了天井和廳堂的自然通風，利于改善室內熱環(huán)境；天井的建造狹窄幽深，避免夏季陽光暴曬又保證室內光線充足。冬季陽光通過天井投射到墻面上，提高室內溫度；組成天井的高大外墻阻擋建筑正面來風，利于民居冬季保溫。天井內蓄水池及排水道用于收集雨水、防火與排水[6]。天井改造是通過改天井為天窗，夏季白天關閉天窗，夜晚開啟天窗來合理組織通風；冬季封閉天井，起到保溫效果。

空斗磚墻是采用當地黏土燒結的磚塊側砌或平、側交替砌筑成的空心墻體。厚度在240～500mm之間，一般作為木架構房屋的外圍護墻。平放砌筑的磚塊稱為眠磚，豎立砌筑的磚塊稱為斗磚，根據砌法可分為一眠一斗、一眠三斗、全斗無眠等。有的在中空部分填充碎磚、爐渣、泥土、草泥等改善熱工性能。

圖2 空斗磚墻不同砌法

圖3 空斗磚墻細部構造

當地黏土燒結的磚塊熱阻大，穩(wěn)定性好，蓄熱性能強?？斩反u墻結構中有空氣層，熱穩(wěn)定性好，導熱性能差，其保溫隔熱性能優(yōu)于相同砌筑材料情況下的實砌墻。對空斗磚墻的改造方式是通過內填保溫混凝土，同時運用混凝土空心磚代替黏土磚和青磚，增加其保溫隔熱性能。

皖南地區(qū)傳統(tǒng)民居屋頂大都采用坡屋頂瓦屋面,常見的屋面由下至上主要有以下幾個部分構成:屋架、檁條、緣子、望磚(望板)、苫背、小青瓦。

圖4 屋頂細部構造

圖5 雙坡式屋頂

傳統(tǒng)民居屋面青瓦和望板之間存有間隙，形成了一定厚度的空氣隔層，增強了其通風性能。日間陽光照射瓦面，由于遮擋作用，上層瓦面溫度較底層瓦片溫度高，屋面上下空氣層出現溫度差，瓦片間空氣通過瓦間空隙流出，室內空氣不斷補充。夜間室外和瓦面溫度較室內溫度低，室外空氣通過瓦間空隙進入瓦片與望板間的空氣夾層，從而使得室外涼爽空氣進入室內，降低其溫度[7]。對于屋頂優(yōu)化，依舊延續(xù)傳統(tǒng)民居青瓦、苫背、望板屋頂構造形式，采用現代混凝土屋面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木質望板，傳統(tǒng)民居中的苫背則用新型防水保溫材料代替。

廂房樓地主要采用的是架空木板結構，其一般高于廳堂300～400mm，并在其朝向廳堂的墻基處設置通風口。

圖6 廂房地籠

圖7 底層臥室架空通風孔洞

廂房底部的架空木板及墻基處通風孔，增加了其通風換氣的效果，能及時排除夾層中的潮濕空氣，達到防潮效果[8]。對廂房樓地的改進是依舊采用其架空樓地的建造形式，通過用鋼筋混凝土樓地來更換木質樓地，并在混凝土下方鋪設擠塑聚苯板，來增加其保溫、防潮性能。

花格窗是具有豐富欞條變化又兼具實用和裝飾功能的鏤空窗體，早期花格窗的格心多為直欞或方格的樣式，逐漸發(fā)展過程中，格心開始將木板浮雕、透雕，鑲嵌在花格窗的框架中，通透的門窗格心不僅起到美化作用，更具有很強的實用功能。

圖8 雕刻精美的花格窗

環(huán)繞天井周圍門窗的格心是室內主要采光口，同時與天井相結合，增加了空氣的流通，起到了采光通風的雙重功效。鏤空的花格窗在夏季太陽強烈的時候提供陰影，減少室內的光照得熱和防止眩光?；ǜ翊翱梢匀藶榈拈_關或者覆上墻紙，類似現代建筑中的可調節(jié)遮陽，在冬季可以防寒保暖，過渡季節(jié)全開可以盡可能的利用自然采光和自然通風?；ǜ翊暗目砷_啟面積比、窗墻面積比大部分都符合夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能設計標準。對窗戶的改造以擴大窗墻比、采用中空隔熱玻璃、斷橋鋁窗框及提高氣密性為主要措施。

徽州傳統(tǒng)民居建筑外墻高大且封閉，墻體上很少開窗或開啟很小的窗洞。與狹窄的街巷巷道形成的“窄巷高墻”空間形態(tài)是徽州傳統(tǒng)民居適應當地自然氣候條件的結果[9]。

圖9 封閉的外墻

高大、封閉的外墻能夠起到冬季防風、保溫，夏季遮陽的作用。街巷的高寬比決定了墻體得到的太陽輻射量，當高寬比大時，街巷高深，建筑之間相互遮擋，避免墻體受到陽光的直射，減少得熱，在一定程度上也起到了調節(jié)巷道溫度的作用，從而形成涼爽舒適的室內外空間。

徽州傳統(tǒng)民居的整體色彩較為講究。粉墻黛瓦，即白墻黑瓦在青山綠水之間，形成了一幅幅如詩如畫的水墨畫，呈現出怡人的建筑景觀和人居環(huán)境。

圖10 墻體顏色

徽州傳統(tǒng)民居單體建筑通常采用外墻刷白灰的形式，白色墻體對于太陽直射和散射輻射的反射率高吸收率低，可以防止夏季外墻吸熱進而影響室內溫度波動。

徽州傳統(tǒng)民居村落注重整體規(guī)劃，選址巧妙，講求風水，結構完整。建筑村落背山面水，四面環(huán)山，地勢北高南低，選址和布局體現出依山傍水，隨坡就勢的格局，充分利用天然的地形、地貌進行規(guī)劃設計[10]。

圖11 聚落規(guī)劃布局

徽州傳統(tǒng)民居村落背山面水，在風的作用下，水蒸氣和水面上方的冷空氣通過巷道進入村落，調節(jié)局部小氣候。隨坡就勢的建筑格局，充分利用當地的山谷風，形成良好的自然通風效果。建筑多坐北朝南，易于冬季采光、納陽。

本文通過對徽州地區(qū)傳統(tǒng)民居實地調研與測試分析，對徽州傳統(tǒng)民居天井、空斗磚墻、坡屋頂、廂房地籠、花格窗、封閉外墻、建筑色彩、聚落規(guī)劃等被動式設計技術及原理進行了較為完整的介紹和發(fā)掘，并對典型被動式技術提出改進措施。為徽州傳統(tǒng)民居保護傳承及夏熱冬冷地區(qū)新民居建設提供理論依據。

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TU-023

A

1007-7359（2016）05-0034-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.008

國家自然科學基金項目“徽州傳統(tǒng)民居室內熱環(huán)境形成機制及設計優(yōu)化研究”（編號：51478001）。

黃志甲（1963-），男，安徽樅陽人，畢業(yè)于同濟大學，工學博士，注冊環(huán)評工程師。