徽州民居夏季室內外熱環境參數響應規律

■ 黃志甲 Huang Zhijia 鄭良基 Zheng Liangji 魯月紅 Lu Yuehong 余夢琦 Yu Mengqi

0 引言

徽州民居作為我國傳統民居的典型代表之一，在文化傳承上有著舉足輕重地位，同時也蘊藏著大量古人適應地域氣候，改善居住環境的智慧經驗。諸多研究者曾對徽州民居進行過室內外熱環境參數連續監測和室內舒適度實際調研，將不同功能房間或不同建筑之間的熱環境參數進行對比[1-4]，旨在了解徽州傳統民居的室內環境特征，分析圍護結構的保溫隔熱性能[3]，以及遮陽[3]、通風[4]、天井[5]和冷巷[6]對徽州民居室內環境營造所起的作用。在室內居住環境熱舒適評價上，熱舒適指標（PMV-PPD指標）[7]及其修正值在自然通風建筑中應用有較大偏差[8、9]。根據Yao等人[10]的觀點，提出預測適應性平均熱感覺（aPMV）評價方式。該方法考慮了人的適應性，被用作我國自然通風建筑濕熱環境的評價標準[11]，在福建古民居和重慶夯土民居中得到了應用[12、13]。

本文將在此基礎上，著重對夏季炎熱氣候條件下室內與室外各熱環境參數逐時響應關系進行分析，掌握徽州傳統民居室內熱環境在炎熱天氣條件下的狀態及其形成原因，以期為徽州傳統民居被動設計技術的傳承與創新提供研究基礎。

1 測試對象

安徽涇縣厚岸鄉查濟村的馀慶堂，是具有徽州民居典型元素的一字型天井建筑，兩進前后布置。外墻為黏土磚空斗墻，內部隔斷基本為單層木隔墻，坡屋頂結構。廳堂位于全宅中心，左右兩側是廂房（圖1）。

測試時間選在2016年7月25 ～27日，測點布置在室外、廳堂和廂房，通過對夏季最炎熱時間段的24h監測，得到室內外熱環境參數逐時響應的基礎數據。所需測試儀器見表1。

圖1 馀慶堂平面布置圖

表1 測試儀器和相關說明

2 室內外熱環境參數響應關系

2.1 空氣溫度（ta）、平均輻射溫度（tr）

如圖2 所示，白天隨著太陽輻射強度逐漸增強，6:00～15:30這段時間內室外平均輻射溫度和氣溫呈快速上升趨勢，居室內受室外溫度上升影響，平均輻射溫度和空氣溫度也有上升，但速率緩慢。15:30左右，室外平均輻射溫度達到峰值66℃，遠高于廳堂平均輻射溫度峰值36℃和廂房平均輻射溫度峰值30℃；室外氣溫達到峰值42℃，高于廳堂氣溫峰值35℃和廂房氣溫峰值30℃。室外平均輻射溫度日較差達到40℃，氣溫日較差達到17℃，廳堂平均輻射溫度和氣溫日較差均為8℃，廂房平均輻射溫度和氣溫日較差均為5℃。可見，室內外的溫度響應關系表明了徽州民居具有良好的隔熱性能，封閉的外墻能將白天的太陽輻射熱量擋在室外；晚上室外氣溫低于室內溫度，又可以利用夜間通風來帶走室內熱量。

圖2 炎熱氣候條件下室內外溫度響應

2.2 濕度

如圖3所示，室外相對濕度呈現日低夜高的周期性變化，波動幅度大，在39%～93%之間；廳堂的相對濕度也呈周期性變化，但其波動幅度較室外小，在60%～90%之間；廂房的相對濕度比較穩定。采用氣象上溫度露點差在5℃以內作為濕區，2℃以內的區域作為飽和區[14]。室內外溫度露點差曲線與相對濕度線呈反方向，在一天的波動當中，室外溫度露點差處于濕區時間頻率的占樣本總數的56%，處于飽和區時間頻率的占25%；廳堂溫度露點差處于濕區時間頻率的占樣本總數的71%，處于飽和區時間頻率的占10%；另外，有閣樓和地籠結構的廂房一直處于濕區內，基本不出現飽和區，說明徽州民居室內雖然濕度較大，但建筑設計上起到一定的防潮作用。

2.3 空氣流速

如圖4所示，白天室外風速在0.1～0.6m/s之間波動，峰值出現在正午時分；廳堂作為過渡空間，正對大門且有天井與室外相連，受室外影響，風速在0.1～0.3m/s之間波動；廂房由于受到圍墻阻隔，受室外風速影響較小，一天均處于無風或者靜風狀態。夜晚門關著的情況下，廳堂和廂房均處于靜風狀態。雖然居室內風速不大，但通風換氣次數都在2次以上，能夠保證室內空氣品質的通風要求。

2.4 預測適應性平均熱感覺（aPMV）

如圖5所示，在炎熱的夏季，清晨室外aPMV指標逐漸升高達到峰值，并持續到傍晚才出現衰減。室外與廳堂aPMV指標的上升與衰減起點基本保持同步，但廳堂達到峰值比室外延遲2～3h。在夜間，室外氣溫比室內低，建筑有一定蓄熱作用，使得室內舒適度比室外差。廂房的aPMV指標與室外和廳堂相比均有延遲，且低于室外和廳堂。圖5中，在aPMV指標達到最大值的一段時間內，并不能區分室外和廳堂的熱舒適區別，這和實際情況差別很大。事實上，由于建筑隔熱，廳堂內的熱舒適性要比室外高很多，但aPMV指標并不能評價此時熱舒適的差別，因此，筆者認為，aPMV指標在炎熱的夏季并不能評價民居的熱舒適性。

圖3 炎熱氣候條件下室內外濕度響應

圖4 炎熱氣候條件下室內外風速響應

圖5 炎熱氣候條件下室內外aPMV響應

3 結語

綜上所述，我們可以得出以下結論：①在炎熱天氣條件下，徽州傳統民居室內平均輻射溫度不隨室外平均輻射溫度變化，體現了徽州傳統民居圍護結構隔熱性能優良。②徽州傳統民居室內濕度波動幅度較室外小，廂房相對濕度相對穩定，且飽和區時間短，說明建筑具有一定調濕和防潮能力。③雖然徽州傳統民居的室內風速較室外小，但通風換氣次數足夠。④需指出的是，aPMV指標在炎熱的夏季不能評價民居的熱舒適性。

上述研究結果對于掌握在炎熱天氣條件下，徽州傳統民居室內熱環境狀態及其形成原因，以及徽州傳統民居被動設計技術的傳承與創新都具有一定的指導意義。

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