基于豫南傳統(tǒng)民居被動(dòng)式設(shè)計(jì)方法的定性分析

摘 要：豫南地區(qū)以其獨(dú)特的地理和氣候條件，孕育了一套與自然環(huán)境高度融合的建筑設(shè)計(jì)智慧。針對(duì)豫南地區(qū)傳統(tǒng)民居的被動(dòng)式設(shè)計(jì)方法進(jìn)行定性分析，梳理豫南傳統(tǒng)民居的建筑特征，如朝向選擇、空間布局、材料使用等，深入了解當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居的熱環(huán)境營(yíng)造機(jī)理。選擇信陽(yáng)市新縣作為被動(dòng)式設(shè)計(jì)方法研究的案例，旨在深入探索如何結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣骱徒ㄖF(xiàn)狀，采用被動(dòng)式設(shè)計(jì)原則和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、提高居住舒適度的目標(biāo)，為信陽(yáng)市乃至豫南地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。

關(guān)鍵詞：豫南；傳統(tǒng)民居；被動(dòng)式設(shè)計(jì)

被動(dòng)式設(shè)計(jì)是一種建筑設(shè)計(jì)理念，旨在最大限度地利用自然資源（如陽(yáng)光、風(fēng)等）來(lái)維持舒適的室內(nèi)環(huán)境，從而減少對(duì)傳統(tǒng)能源的需求和依賴[1]。這種設(shè)計(jì)方法通過(guò)優(yōu)化建筑的方位、布局、結(jié)構(gòu)和材料選擇等，以達(dá)到降低能耗、提升居住舒適度、減少環(huán)境污染的目的。在全球能源消耗不斷增長(zhǎng)和氣候變化問(wèn)題日益嚴(yán)峻的背景下，被動(dòng)式設(shè)計(jì)作為一種提高能源使用效率和減少溫室氣體排放的有效方法，受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。通過(guò)減少對(duì)建筑能源的需求，被動(dòng)式設(shè)計(jì)不僅能夠減輕環(huán)境壓力，還可以降低居民日常生活的能源費(fèi)用，提高居民的生活質(zhì)量。

近年來(lái)，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入人心，被動(dòng)式設(shè)計(jì)方法在全球范圍內(nèi)得到了推廣和應(yīng)用。在中國(guó)，由于地理和氣候條件的多樣性，不同地區(qū)對(duì)被動(dòng)式設(shè)計(jì)的需求和實(shí)施策略各不相同。因此，對(duì)具體地區(qū)進(jìn)行深入研究，探索適合其特點(diǎn)的被動(dòng)式設(shè)計(jì)方案具有重要的實(shí)踐和理論意義。

一、地理位置及氣候特點(diǎn)

豫南位于河南省南部，地理位置優(yōu)越，氣候?qū)儆趤啛釒е翜貛н^(guò)渡區(qū)，具有明顯的季節(jié)變化。夏季炎熱潮濕，冬季寒冷干燥，降水量季節(jié)分布不均。這種氣候條件對(duì)建筑設(shè)計(jì)，特別是在追求能源效率和居住舒適性方面，提出了特殊的要求。

豫南地區(qū)四季較為分明，夏季溫度高，冬季溫度低。其中，夏季（6—8月）炎熱潮濕，平均最高溫度通常在30℃至35℃之間，平均最低溫度也維持在20℃以上，極端最高溫度可達(dá)40℃以上。冬季（12—2月）天氣寒冷，平均最低溫度通常在0℃至-5℃之間，極端最低溫度可達(dá)-10℃以下。春季（3—5月）和秋季（9—11月）則為過(guò)渡季節(jié)，天氣較為溫和，日均溫度通常在15℃至25℃之間。該地區(qū)年相對(duì)濕度保持在70%至80%之間。該地區(qū)降雨豐沛，年均降雨量900—1 400 mm。夏季是降雨量最多的季節(jié)，尤其是7月和8月，相對(duì)濕度為一年最高。

豫南地區(qū)的太陽(yáng)輻射在不同季節(jié)有著顯著差異，該地區(qū)日照充足，太陽(yáng)輻射資源屬于III類地區(qū)，年均1 900—2 100小時(shí)。夏季（6—8月）隨著日照時(shí)長(zhǎng)的增加和太陽(yáng)高度角的增大，太陽(yáng)輻射逐漸強(qiáng)烈，并且晝長(zhǎng)夜短，室內(nèi)熱量累積顯著。冬季（12—2月）太陽(yáng)高度角較低，日照時(shí)間縮短，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度也相對(duì)減弱，這使得進(jìn)入室內(nèi)的自然光和熱能減少，對(duì)于室內(nèi)采暖的需求隨之增加。春秋兩季，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度適中，日照時(shí)間也比較均衡，非常適宜應(yīng)用太陽(yáng)能進(jìn)行被動(dòng)式供暖。

風(fēng)向和風(fēng)速的季節(jié)性變化對(duì)于建筑設(shè)計(jì)也產(chǎn)生重要影響。風(fēng)速在不同季節(jié)和地形條件下均有所變化，但整體上信陽(yáng)地區(qū)不屬于風(fēng)速特別強(qiáng)的區(qū)域。平均風(fēng)速一般在2—4 m/s，春季可能出現(xiàn)較強(qiáng)的風(fēng)速，其他季節(jié)的風(fēng)速相對(duì)較緩。

總體來(lái)說(shuō)，豫南地區(qū)氣候表現(xiàn)為四季分明，夏季炎熱潮濕、冬季寒冷干燥、春秋季較為溫和；全年降水量相對(duì)較高，年相對(duì)濕度保持在70%至80%之間；日照充足，尤其夏季日照時(shí)間最長(zhǎng)。

二、傳統(tǒng)民居特征及熱環(huán)境營(yíng)造機(jī)理

傳統(tǒng)民居是指具有一定的時(shí)間延續(xù)，以居住類型為主的民間住宅。傳統(tǒng)民居作為一種深植于地域文化和環(huán)境的建筑形式，不僅僅是人類居住的空間，更是歷史、文化與環(huán)境智慧的結(jié)晶。這種建筑類型的核心在于其與特定地理環(huán)境的完美融合。在傳統(tǒng)民居的設(shè)計(jì)中，被動(dòng)式設(shè)計(jì)特點(diǎn)尤為顯著。傳統(tǒng)民居建筑通常充分考慮了所處地區(qū)的氣候條件，如溫度、濕度、風(fēng)向等因素，通過(guò)合理的朝向、開(kāi)窗大小和位置，以及內(nèi)部空間的布局，自然地調(diào)節(jié)室內(nèi)氣候。例如，炎熱地區(qū)的民居往往擁有寬大的屋檐和良好的通風(fēng)設(shè)計(jì)，以降低室內(nèi)溫度；寒冷地區(qū)的民居則傾向于緊湊的建筑形態(tài)和較小的窗戶，以保持室內(nèi)溫暖。并且這些建筑在材料的選擇上也展現(xiàn)出對(duì)環(huán)境的尊重和遵循可持續(xù)性原則。傳統(tǒng)民居往往使用當(dāng)?shù)乜色@得的自然材料，如木材、石頭、黏土等，不僅降低了運(yùn)輸成本，減少了對(duì)環(huán)境的影響，還提高了建筑與其所在環(huán)境的和諧度。此外，這些材料通常具有良好的熱性能，有助于自然地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。

傳統(tǒng)民居不僅是歷史的見(jiàn)證，還對(duì)現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生了重要啟迪。它們通過(guò)與自然和文化的完美結(jié)合，展示了與環(huán)境和諧共存的智慧，并為現(xiàn)代建筑提供了節(jié)能、材料使用、空間布局和文化傳承等方面的寶貴指導(dǎo)。在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)民居能夠提供寶貴的設(shè)計(jì)指導(dǎo)和靈感。傳統(tǒng)民居的被動(dòng)式設(shè)計(jì)理念提醒現(xiàn)代建筑師應(yīng)更加重視建筑與自然環(huán)境的和諧共生。通過(guò)學(xué)習(xí)和吸納這些傳統(tǒng)建筑的智慧，現(xiàn)代建筑可以更加環(huán)保、可持續(xù)，同時(shí)也更加富有人文關(guān)懷和地域特色。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)的尊重，還是對(duì)未來(lái)可持續(xù)發(fā)展路徑的探索。在這個(gè)過(guò)程中，建筑師和設(shè)計(jì)師需要深入探索和理解傳統(tǒng)民居的精髓，這意味著在進(jìn)行現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將傳統(tǒng)民居的設(shè)計(jì)原則和技術(shù)融入現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)之中，也應(yīng)充分考慮建筑的地域特征，通過(guò)合理的建筑朝向、自然光照利用、通風(fēng)和材料選擇等，設(shè)計(jì)出適應(yīng)地域及氣候特征的建筑，以減少對(duì)機(jī)械制冷和供暖系統(tǒng)的依賴，從而降低能源消耗和碳排放，創(chuàng)造出既環(huán)保又充滿生活氣息的空間。

三、豫南地區(qū)傳統(tǒng)民居特點(diǎn)及被動(dòng)式設(shè)計(jì)方法

——以信陽(yáng)市新縣為例

豫南是河南省傳統(tǒng)民居建筑保存數(shù)量較大且較完整的地區(qū)。因不同文化圈中民間技藝的交融碰撞，豫南地區(qū)擁有獨(dú)特的傳統(tǒng)民居形式[2]。信陽(yáng)市新縣位于豫南地區(qū)的最南端，是大別山腹地，具有明顯的季節(jié)變化、溫差較大及降水分布不均等氣候特點(diǎn)。這些特點(diǎn)對(duì)建筑的能耗、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量以及居民的生活舒適度均有顯著影響。對(duì)信陽(yáng)新縣農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行被動(dòng)式設(shè)計(jì)的研究和實(shí)踐，不僅可以解決當(dāng)?shù)鼐用竦膶?shí)際需求，還能為類似氣候和地理?xiàng)l件的農(nóng)村地區(qū)提供參考和借鑒。

2020年8月，通過(guò)對(duì)信陽(yáng)市新縣6個(gè)典型村落進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居多為“類徽派”的建筑形式，存在提升能效和居住舒適度的潛力和需求。實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，信陽(yáng)市新縣傳統(tǒng)民居現(xiàn)存數(shù)量較多的有兩種形式：傳統(tǒng)合院式民居和傳統(tǒng)土坯民居（圖1）。

傳統(tǒng)合院式民居多坐北朝南、依山傍水而建。建筑布局包括入口門廳、正廳、走廊、廂房、耳房，以天井院落為核心，其主要形式可以分為對(duì)稱式和“三間兩廂”式等。此外，這類民居大多為雙層結(jié)構(gòu)，建筑材料以木材和青磚為主。內(nèi)部結(jié)構(gòu)及框架的材料基本是木材，外墻材料為青磚。青磚結(jié)構(gòu)具有良好的防潮作用，能夠很好地應(yīng)對(duì)夏季潮濕的天氣。

土坯民居作為豫南地區(qū)一種傳統(tǒng)的建筑形式，因以土坯為主要建筑材料而得名。這種材料不僅經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且由其建造的墻體密實(shí)度高，導(dǎo)熱系數(shù)小，具有良好的保溫和蓄熱能力，能夠滿足當(dāng)?shù)貧夂虻男枰?/p>

通過(guò)對(duì)以上兩種傳統(tǒng)民居進(jìn)行定性分析，從中提取相應(yīng)的被動(dòng)式設(shè)計(jì)方法。

（一）建筑布局和朝向

建筑設(shè)計(jì)受氣候的影響而有所不同，傳統(tǒng)民居建筑經(jīng)過(guò)數(shù)世紀(jì)的演進(jìn)，具備高度的氣候適應(yīng)性。面對(duì)冬季的干燥寒冷，合理的建筑朝向能夠在冬季最大化地利用太陽(yáng)輻射，提升室內(nèi)溫度，從而降低建筑能耗。因此，當(dāng)?shù)孛窬咏ㄖ蠖嘧背?，布局緊湊，南向開(kāi)大面積窗戶，從而確保能夠接收到充足的陽(yáng)光，同時(shí)保證南側(cè)的建筑在高度上不會(huì)超過(guò)北側(cè)的建筑，避免遮擋陽(yáng)光。

（二）建筑遮陽(yáng)

建筑遮陽(yáng)設(shè)計(jì)可以降低夏季室內(nèi)溫度，降低空調(diào)冷負(fù)荷，但不當(dāng)?shù)恼陉?yáng)措施也會(huì)阻擋冬季太陽(yáng)輻射得熱，所以在進(jìn)行遮陽(yáng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮冬夏季的不同需求。豫南隸屬于我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)[3]，建筑設(shè)計(jì)要同時(shí)考慮夏季炎熱、冬季寒冷的情況。在進(jìn)行遮陽(yáng)設(shè)計(jì)時(shí)，既要防止夏季過(guò)多的太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)，冬季又不能遮擋過(guò)多的太陽(yáng)輻射。豫南傳統(tǒng)民居通常采用大檐屋頂作為固定的遮陽(yáng)設(shè)施，屋頂往往采用較大的出檐，寬大的屋檐在夏天能夠提供陰涼，在冬天也不會(huì)過(guò)度阻擋陽(yáng)光。通過(guò)巧妙的屋頂設(shè)計(jì)，既可以確保雨水順利排走，又能優(yōu)化室內(nèi)光照，平衡遮陽(yáng)與采光的需求。

（三）窗墻面積比

窗戶作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件，不僅是連接室內(nèi)外環(huán)境的橋梁，還是影響建筑能效的關(guān)鍵因素。冬季時(shí)，窗戶是室內(nèi)熱量散失的主要渠道；而在夏季，適當(dāng)?shù)恼陉?yáng)和通風(fēng)設(shè)計(jì)可以降低室內(nèi)溫度，減少對(duì)空調(diào)的依賴。在傳統(tǒng)民居的設(shè)計(jì)中，充分體現(xiàn)了對(duì)靠窗位置及尺寸的極大重視，展現(xiàn)了對(duì)自然環(huán)境和氣候條件的深刻理解。例如，為了最大化利用太陽(yáng)能，傳統(tǒng)民居通常在南向外墻上設(shè)計(jì)較大面積的窗戶，用以在白天接收更多的太陽(yáng)熱量，從而提高室內(nèi)溫度。同時(shí)，為了減少冬季的熱量流失，要避免在北向設(shè)置窗戶，或開(kāi)設(shè)小窗，進(jìn)而減少冷風(fēng)的滲入和熱量的損失，以保持室內(nèi)溫暖。有時(shí)，也會(huì)在西向設(shè)計(jì)較小的窗戶，這既可以在不過(guò)分增加夏季室內(nèi)溫度的情況下引入自然光，又有助于冬季保溫。

這些設(shè)計(jì)原則不僅體現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)建筑智慧的尊重，還為現(xiàn)代建筑提供了可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排的靈感。通過(guò)借鑒這些傳統(tǒng)方法，并結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，如Low-E玻璃等，可以進(jìn)一步降低建筑的能源消耗，實(shí)現(xiàn)環(huán)境和能源的可持續(xù)利用。

（四）建筑層高

建筑的層高不僅影響居住者的空間感，還對(duì)室內(nèi)的溫度和空氣流通有重要影響。豫南傳統(tǒng)民居層高較高，多為3.6—3.9 m，最高處甚至可達(dá)5.9 m，這是因?yàn)檩^高的層高可以有效減少對(duì)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的依賴，從而降低能源消耗，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。然而從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，住宅層高與建筑物的造價(jià)和建筑物的能源成本息息相關(guān)，層高太高會(huì)造成建筑空間的浪費(fèi)，并導(dǎo)致建造成本和能源使用的上升。因此，傳統(tǒng)民居在滿足人體工學(xué)的基礎(chǔ)上，將建筑層高略高于常見(jiàn)住宅的層高。

（五）圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱設(shè)計(jì)

良好的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)維持室內(nèi)的熱環(huán)境來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，有助于減少冬季供暖和夏季制冷的需求。優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫和隔熱性能可以提高建筑的熱性能。建筑材料的選擇應(yīng)考慮到地區(qū)的自然條件和經(jīng)濟(jì)狀況。通過(guò)對(duì)豫南傳統(tǒng)民居進(jìn)行實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)孛窬釉诮ㄖ牧系倪x用上，普遍采用了當(dāng)?shù)氐淖匀徊牧?。例如：使用青磚和土坯磚作為墻體的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，選用木材制作建筑的框架結(jié)構(gòu)。這些傳統(tǒng)材料不僅成本低、易于獲得，而且對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)。同時(shí)，在這些建筑材料中，厚重的土坯或夯土也能夠提供良好的保溫和蓄熱性能。傳統(tǒng)民居建筑的墻體厚度在400 mm到600 mm之間，蓄熱性能較好，使得建筑內(nèi)部溫度波動(dòng)較為平緩。

四、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)豫南地區(qū)信陽(yáng)市新縣的傳統(tǒng)民居進(jìn)行了深入的實(shí)地調(diào)研，采用定性分析的方法，詳細(xì)探討了該地區(qū)傳統(tǒng)民居在熱環(huán)境營(yíng)造方面的智慧。通過(guò)調(diào)研和分析，我們不僅了解了豫南地區(qū)傳統(tǒng)民居在設(shè)計(jì)上的獨(dú)特之處，還揭示了當(dāng)?shù)厝藗內(nèi)绾卫帽粍?dòng)式設(shè)計(jì)方法來(lái)有效地應(yīng)對(duì)氣候條件，從而創(chuàng)造舒適的生活環(huán)境。例如：利用厚重的土墻來(lái)提供良好的保溫性能，以減少冬季的熱量流失和夏季的熱量侵入；設(shè)計(jì)合理的窗戶位置和大小，以促進(jìn)室內(nèi)外空氣的自然流通，為居民提供更加舒適的居住環(huán)境。這些方法體現(xiàn)了豫南地區(qū)人們對(duì)自然環(huán)境的深刻理解和智慧的運(yùn)用，不僅具有重要的歷史文化價(jià)值，還為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)提供了寶貴的參考和啟示。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊庭睿，喬春珍.被動(dòng)式建筑發(fā)展現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)策略研究[J].建設(shè)科技，2020（19）：18-22.

[2]樊瑩.“南源北轍”：豫南山地傳統(tǒng)民居木作技術(shù)及其影響因素研究[J].2009（增刊2）：63-67.

[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范：GB T50176-2016.[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016.

作者簡(jiǎn)介：

黃亞婷，河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院碩士研究生。研究方向：建筑技術(shù)科學(xué)。

李恩，河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院副教授。研究方向：建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與被動(dòng)式建筑研究。