廣東園林住宅室內(nèi)熱環(huán)境改善設(shè)計(jì)的普適性原理探討

李學(xué)思

（廣州市冼劍雄聯(lián)合建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所（普通合伙），廣州510655）

1 研究背景

依據(jù)GB 50178—1993《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》，廣東大部分地區(qū)（粵北山區(qū)除外）屬IVA 和IVB 區(qū)，而在在全國(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)（依據(jù)GB 50176—1993《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》）中，廣東屬夏熱冬暖地區(qū)（與建筑氣候區(qū)劃圖中IV 區(qū)完全一致）。在IV 區(qū)，結(jié)合人的熱舒適考慮，對(duì)建筑設(shè)計(jì)的要求包括：（1）針對(duì)人體輻射散熱，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)要有良好的防熱、防曬、防高溫的性能；（2）針對(duì)蒸發(fā)散熱，要求建筑室內(nèi)保持干燥，做到防潮、防雨、防洪；（3）針對(duì)對(duì)流散熱，建筑要有良好的通風(fēng)，充分利用自然風(fēng)。

2 普適性規(guī)律在建筑設(shè)計(jì)范疇內(nèi)的應(yīng)用

2.1 建筑的防熱、防曬、防高溫

2.1.1 創(chuàng)造太陽(yáng)陰影降溫

太陽(yáng)熱輻射中包含可見(jiàn)光輻射和近紅外線輻射，二者都會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，前者同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生光效應(yīng)。因此，可以通過(guò)建筑外圍環(huán)境的營(yíng)造和建筑本身外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加構(gòu)件或外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的另一部分遮擋太陽(yáng)輻射熱對(duì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的加熱。傳統(tǒng)建筑中的坡屋頂、瓦垅、高于屋面的封火山墻、蠔殼墻的粗糙表面、建筑立面凹門設(shè)計(jì)與腳門結(jié)合使用、百葉窗和包括后來(lái)的“夏氏遮陽(yáng)”等則屬于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身遮擋太陽(yáng)輻射，創(chuàng)造陰影來(lái)降溫。

2.1.2 換熱器增強(qiáng)傳熱原理的類比

換熱器是實(shí)現(xiàn)2 種或以上溫度不同的流體相互換熱的設(shè)備。建筑是室內(nèi)熱環(huán)境和室外氣候的中介，可以視“換熱器”為建筑的抽象模型[1]。換熱器增強(qiáng)傳熱的方法有很多，其中通過(guò)增加粗糙度改變表面結(jié)構(gòu)，改變換熱面形狀和大小，在流道中放置的“對(duì)流-輻射板”等，都能對(duì)應(yīng)地在傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)手法中找到實(shí)例。在嶺南傳統(tǒng)建筑群落中，兩建筑山墻間狹窄的間距形成了冷巷，山墻表面以蠔殼為材料，其粗糙表面促使冷巷內(nèi)氣流受迫流動(dòng)換熱。建筑門內(nèi)放置的屏風(fēng)、院落中放置的照壁，處于室內(nèi)外空氣流動(dòng)的通道上，起到“對(duì)流-輻射板”的作用，能將對(duì)流換熱量轉(zhuǎn)換為輻射傳熱方式傳遞。

2.2 建筑的防潮、防雨

建筑要防潮，首先要做好防雨。防雨包括遮雨、排雨和防漏3 個(gè)方面。遮雨與遮陽(yáng)相結(jié)合是嶺南建筑的特色，通過(guò)建筑群體的連房廣夏和細(xì)部構(gòu)建的運(yùn)用達(dá)到防雨，比如，在坡屋頂檐口處利用滴水瓦、雞胸飛子和封檐板，有組織地把屋頂雨水排離建筑。為適應(yīng)不同建筑的屋頂造型和使用功能，屋面雨水排放系統(tǒng)發(fā)展至今，形成檐溝外排水系統(tǒng)（普通外排水系統(tǒng)或水落管外排水系統(tǒng)）、天溝外排水和內(nèi)排水系統(tǒng)等。

2.3 建筑的自然通風(fēng)

2.3.1 風(fēng)壓通風(fēng)

室外氣流與建筑相遇時(shí)，由于建筑物的阻擋，建筑物周圍的空氣壓力將發(fā)生變化。在建筑的迎風(fēng)面和背風(fēng)面產(chǎn)生相應(yīng)的靜壓的升高或降低，會(huì)促使建筑室內(nèi)外的氣流發(fā)生流動(dòng)。熱壓作用下的自然通風(fēng)需要進(jìn)風(fēng)口低于出風(fēng)口才能形成[2]。因?yàn)轱L(fēng)壓通風(fēng)對(duì)改善室內(nèi)氣候條件的效果比較顯著，故應(yīng)首先考慮如何組織風(fēng)壓通風(fēng)來(lái)改善室內(nèi)熱環(huán)境。

2.3.2 熱壓通風(fēng)

當(dāng)較重的冷空氣從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)后，吸收了室內(nèi)的熱量后變成較輕的熱空氣上升從出風(fēng)口排出室外，不斷流入的冷空氣在室內(nèi)被加熱后在建筑物的上部出風(fēng)口排出就形成了室內(nèi)的自然通風(fēng)。熱壓的大小取決于室內(nèi)外空氣溫差所形成的空氣密度差以及進(jìn)出風(fēng)口的高差。而在建筑群體中，熱壓通風(fēng)則表現(xiàn)為，通過(guò)建筑空間的各種大小與形狀的組合，創(chuàng)造不同空間的溫度差，使空氣在熱壓的驅(qū)動(dòng)下在室內(nèi)外空間之間流動(dòng)。此時(shí)，不同空間的溫度差就是熱壓通風(fēng)的必要條件。由于室外風(fēng)速和風(fēng)向經(jīng)常變化，為保證自然通風(fēng)效果，在實(shí)際的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中，通常只考慮熱壓的作用，并定性地考慮風(fēng)壓的作用。

2.3.3 熱壓通風(fēng)和風(fēng)壓通風(fēng)的綜合利用——?jiǎng)?chuàng)造冷熱源及風(fēng)道

建筑通風(fēng)系統(tǒng)基本由3 部分組成，進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)道和排風(fēng)口。在水平面上，可以通過(guò)有機(jī)組合大小院落和街巷空間，創(chuàng)造自然通風(fēng)。建筑周邊或天井里的樹(shù)陰下的空氣溫度因不受環(huán)境長(zhǎng)波輻射加熱而形成“冷源”。因此，嶺南傳統(tǒng)民居建筑的“三間兩廊”的平面布局及其后來(lái)的演化，一般都設(shè)置前后天井并且面積不等。也有部分嶺南近代民居，在悶頂山墻和檐下開(kāi)通風(fēng)口?！翱諝忾g層”是“創(chuàng)造冷熱源及風(fēng)道”原理的創(chuàng)造性運(yùn)用。

南方地區(qū)炎熱多雨，通風(fēng)屋面和通風(fēng)墻面能很好地解決防雨漏和隔熱的問(wèn)題。在建筑實(shí)踐上，部分嶺南傳統(tǒng)建筑采用架空雙層瓦屋面，到后來(lái)的早期現(xiàn)代建筑又發(fā)展出了架空大階磚通風(fēng)平屋頂，吊頂隔熱屋頂，閣樓隔熱屋頂[3]。近現(xiàn)代西方建筑中出現(xiàn)的“雙層立面”（見(jiàn)圖1）的做法，也同樣是利用了這一原理，只是形式上更豐富多樣了。

圖1 雙層立面

3 結(jié)語(yǔ)

嶺南傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)手法緊扣本土氣候地理特征，尊重自然規(guī)律，有很多值得繼承和發(fā)展的有益實(shí)踐。建筑的室內(nèi)熱環(huán)境是多方面綜合作用的結(jié)果，透過(guò)繁復(fù)多樣、日新月異的建筑設(shè)計(jì)手法，可以看到其形式的本質(zhì)也許并沒(méi)有走出前文所總結(jié)的普適性規(guī)律的范圍。因此，必須牢牢把握本質(zhì)的東西，由此變化發(fā)展出來(lái)的具體形式才具有現(xiàn)實(shí)意義，才能有更多形式的創(chuàng)新。