徽州傳統(tǒng)民居被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)

黃志甲，張恒，江學(xué)航

（安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002）

徽州傳統(tǒng)民居被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)

黃志甲，張恒，江學(xué)航

（安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002）

中國各地傳統(tǒng)民居蘊(yùn)含著大量的氣候適應(yīng)性的被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)。為保護(hù)與傳承徽州傳統(tǒng)民居被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)，文章以徽州傳統(tǒng)民居為研究對(duì)象，通過實(shí)地調(diào)研與測(cè)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(yīng)性被動(dòng)式技術(shù)的節(jié)能原理，為新民居的氣候適應(yīng)性被動(dòng)設(shè)計(jì)提供參考。

徽州傳統(tǒng)民居；被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)；氣候適應(yīng)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(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平不斷提高，但同時(shí)也出現(xiàn)了傳統(tǒng)文化得不到很好的傳承，城鄉(xiāng)建設(shè)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(yùn)含的優(yōu)秀被動(dòng)節(jié)能建造技藝流失，所以對(duì)傳統(tǒng)建筑被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的發(fā)掘與保護(hù)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(guān)于古徽派建筑的專項(xiàng)保護(hù)工作，出臺(tái)了《關(guān)于加強(qiáng)徽派建筑特色保護(hù)與傳承工作的意見》（皖政辦〔2012〕70號(hào)），《安徽省徽派建筑保護(hù)專項(xiàng)資金管理暫行辦法》（財(cái)建〔2013〕623號(hào)），要求各地方政府在做好古徽派建筑保護(hù)和傳承工作的同時(shí)，延續(xù)其特有的傳統(tǒng)風(fēng)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(rùn)的季風(fēng)氣候影響，氣候溫和濕潤(rùn)，圍繞徽州傳統(tǒng)民居建筑氣候適應(yīng)性展開的研究成果顯著。國內(nèi)學(xué)者在徽州傳統(tǒng)民居氣候適應(yīng)性技術(shù)研究中，在傳統(tǒng)民居建筑生態(tài)經(jīng)驗(yàn)方面，從氣候調(diào)節(jié)及生態(tài)學(xué)的角度來分析傳統(tǒng)民居空間形態(tài)，歸納總結(jié)出傳統(tǒng)民居中生態(tài)建筑經(jīng)驗(yàn)的表現(xiàn)形式[1]；在傳統(tǒng)民居布局方面，分析其布局形式對(duì)室內(nèi)風(fēng)、光、熱環(huán)境的影響[2]；在傳統(tǒng)民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面，分析不同區(qū)域傳統(tǒng)民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能，總結(jié)不同區(qū)域圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法和材料類型，分析不同區(qū)域傳統(tǒng)民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性[3]；在傳統(tǒng)民居被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)方面，通過實(shí)地測(cè)量及能耗軟件模擬分析對(duì)被動(dòng)式技術(shù)在建筑節(jié)能方面起的作用進(jìn)行歸納總結(jié)[4～5]。通過對(duì)徽州傳統(tǒng)民居實(shí)地調(diào)研和相關(guān)文獻(xiàn)學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)前人對(duì)于徽州傳統(tǒng)民居中可用于現(xiàn)代建筑的被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)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(duì)象，對(duì)其中蘊(yùn)含的被動(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)及原理進(jìn)行介紹和發(fā)掘。這對(duì)區(qū)域性的傳統(tǒng)民居的修繕傳承及新民居節(jié)能設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)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(gòu)成，形如井口，呈長(zhǎng)方形，長(zhǎng)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(duì)天井設(shè)立，兩者融為一體。

圖1 天井

天井具有通風(fēng)、采光、遮陽、防風(fēng)、收集雨水、防火、排水等功能。夏季在熱壓與風(fēng)壓的作用下，增加了天井和廳堂的自然通風(fēng)，利于改善室內(nèi)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(nèi)光線充足。冬季陽光通過天井投射到墻面上，提高室內(nèi)溫度；組成天井的高大外墻阻擋建筑正面來風(fēng)，利于民居冬季保溫。天井內(nèi)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(guān)閉天窗，夜晚開啟天窗來合理組織通風(fēng)；冬季封閉天井，起到保溫效果。

空斗磚墻是采用當(dāng)?shù)仞ね翢Y(jié)的磚塊側(cè)砌或平、側(cè)交替砌筑成的空心墻體。厚度在240～500mm之間，一般作為木架構(gòu)房屋的外圍護(hù)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(jù)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(xì)部構(gòu)造

當(dāng)?shù)仞ね翢Y(jié)的磚塊熱阻大，穩(wěn)定性好，蓄熱性能強(qiáng)。空斗磚墻結(jié)構(gòu)中有空氣層，熱穩(wěn)定性好，導(dǎo)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(shí)砌墻。對(duì)空斗磚墻的改造方式是通過內(nèi)填保溫混凝土，同時(shí)運(yùn)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(gè)部分構(gòu)成:屋架、檁條、緣子、望磚(望板)、苫背、小青瓦。

圖4 屋頂細(xì)部構(gòu)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(qiáng)了其通風(fēng)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(xiàn)溫度差，瓦片間空氣通過瓦間空隙流出，室內(nèi)空氣不斷補(bǔ)充。夜間室外和瓦面溫度較室內(nèi)溫度低，室外空氣通過瓦間空隙進(jìn)入瓦片與望板間的空氣夾層，從而使得室外涼爽空氣進(jìn)入室內(nèi)，降低其溫度[7]。對(duì)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(gòu)造形式，采用現(xiàn)代混凝土屋面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木質(zhì)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(jié)構(gòu)，其一般高于廳堂300～400mm，并在其朝向廳堂的墻基處設(shè)置通風(fēng)口。

圖6 廂房地籠

圖7 底層臥室架空通風(fēng)孔洞

廂房底部的架空木板及墻基處通風(fēng)孔，增加了其通風(fēng)換氣的效果，能及時(shí)排除夾層中的潮濕空氣，達(dá)到防潮效果[8]。對(duì)廂房樓地的改進(jìn)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(zhì)樓地，并在混凝土下方鋪設(shè)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(shí)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(qiáng)的實(shí)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(nèi)主要采光口，同時(shí)與天井相結(jié)合，增加了空氣的流通，起到了采光通風(fēng)的雙重功效。鏤空的花格窗在夏季太陽強(qiáng)烈的時(shí)候提供陰影，減少室內(nèi)的光照得熱和防止眩光。花格窗可以人為的開關(guān)或者覆上墻紙，類似現(xiàn)代建筑中的可調(diào)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(fēng)。花格窗的可開啟面積比、窗墻面積比大部分都符合夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)窗戶的改造以擴(kuò)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(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粴夂驐l件的結(jié)果[9]。

圖9 封閉的外墻

高大、封閉的外墻能夠起到冬季防風(fēng)、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(dāng)高寬比大時(shí)，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(diào)節(jié)巷道溫度的作用，從而形成涼爽舒適的室內(nèi)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(xiàn)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(duì)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(jìn)而影響室內(nèi)溫度波動(dòng)。

徽州傳統(tǒng)民居村落注重整體規(guī)劃，選址巧妙，講求風(fēng)水，結(jié)構(gòu)完整。建筑村落背山面水，四面環(huán)山，地勢(shì)北高南低，選址和布局體現(xiàn)出依山傍水，隨坡就勢(shì)的格局，充分利用天然的地形、地貌進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)[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(fēng)的作用下，水蒸氣和水面上方的冷空氣通過巷道進(jìn)入村落，調(diào)節(jié)局部小氣候。隨坡就勢(shì)的建筑格局，充分利用當(dāng)?shù)氐纳焦蕊L(fēng)，形成良好的自然通風(fēng)效果。建筑多坐北朝南，易于冬季采光、納陽。

本文通過對(duì)徽州地區(qū)傳統(tǒng)民居實(shí)地調(diào)研與測(cè)試分析，對(duì)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(dòng)式設(shè)計(jì)技術(shù)及原理進(jìn)行了較為完整的介紹和發(fā)掘，并對(duì)典型被動(dòng)式技術(shù)提出改進(jìn)措施。為徽州傳統(tǒng)民居保護(hù)傳承及夏熱冬冷地區(qū)新民居建設(shè)提供理論依據(jù)。

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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(xué)基金項(xiàng)目“徽州傳統(tǒng)民居室內(nèi)熱環(huán)境形成機(jī)制及設(shè)計(jì)優(yōu)化研究”（編號(hào)：51478001）。

黃志甲（1963-），男，安徽樅陽人，畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)，工學(xué)博士，注冊(cè)環(huán)評(píng)工程師。