廣東園林住宅室內熱環境改善設計的普適性原理探討

李學思

（廣州市冼劍雄聯合建筑設計事務所（普通合伙），廣州510655）

1 研究背景

依據GB 50178—1993《建筑氣候區劃標準》，廣東大部分地區（粵北山區除外）屬IVA 和IVB 區，而在在全國建筑熱工設計分區（依據GB 50176—1993《民用建筑熱工設計規范》）中，廣東屬夏熱冬暖地區（與建筑氣候區劃圖中IV 區完全一致）。在IV 區，結合人的熱舒適考慮，對建筑設計的要求包括：（1）針對人體輻射散熱，建筑圍護結構要有良好的防熱、防曬、防高溫的性能；（2）針對蒸發散熱，要求建筑室內保持干燥，做到防潮、防雨、防洪；（3）針對對流散熱，建筑要有良好的通風，充分利用自然風。

2 普適性規律在建筑設計范疇內的應用

2.1 建筑的防熱、防曬、防高溫

2.1.1 創造太陽陰影降溫

太陽熱輻射中包含可見光輻射和近紅外線輻射，二者都會產生熱效應，前者同時還會產生光效應。因此，可以通過建筑外圍環境的營造和建筑本身外圍護結構的附加構件或外圍護結構的另一部分遮擋太陽輻射熱對外圍護結構的加熱。傳統建筑中的坡屋頂、瓦垅、高于屋面的封火山墻、蠔殼墻的粗糙表面、建筑立面凹門設計與腳門結合使用、百葉窗和包括后來的“夏氏遮陽”等則屬于建筑圍護結構自身遮擋太陽輻射，創造陰影來降溫。

2.1.2 換熱器增強傳熱原理的類比

換熱器是實現2 種或以上溫度不同的流體相互換熱的設備。建筑是室內熱環境和室外氣候的中介，可以視“換熱器”為建筑的抽象模型[1]。換熱器增強傳熱的方法有很多，其中通過增加粗糙度改變表面結構，改變換熱面形狀和大小，在流道中放置的“對流-輻射板”等，都能對應地在傳統建筑設計手法中找到實例。在嶺南傳統建筑群落中，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氣流受迫流動換熱。建筑門內放置的屏風、院落中放置的照壁，處于室內外空氣流動的通道上，起到“對流-輻射板”的作用，能將對流換熱量轉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 個方面。遮雨與遮陽相結合是嶺南建筑的特色，通過建筑群體的連房廣夏和細部構建的運用達到防雨，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。為適應不同建筑的屋頂造型和使用功能，屋面雨水排放系統發展至今，形成檐溝外排水系統（普通外排水系統或水落管外排水系統）、天溝外排水和內排水系統等。

2.3 建筑的自然通風

2.3.1 風壓通風

室外氣流與建筑相遇時，由于建筑物的阻擋，建筑物周圍的空氣壓力將發生變化。在建筑的迎風面和背風面產生相應的靜壓的升高或降低，會促使建筑室內外的氣流發生流動。熱壓作用下的自然通風需要進風口低于出風口才能形成[2]。因為風壓通風對改善室內氣候條件的效果比較顯著，故應首先考慮如何組織風壓通風來改善室內熱環境。

2.3.2 熱壓通風

當較重的冷空氣從進風口進入室內后，吸收了室內的熱量后變成較輕的熱空氣上升從出風口排出室外，不斷流入的冷空氣在室內被加熱后在建筑物的上部出風口排出就形成了室內的自然通風。熱壓的大小取決于室內外空氣溫差所形成的空氣密度差以及進出風口的高差。而在建筑群體中，熱壓通風則表現為，通過建筑空間的各種大小與形狀的組合，創造不同空間的溫度差，使空氣在熱壓的驅動下在室內外空間之間流動。此時，不同空間的溫度差就是熱壓通風的必要條件。由于室外風速和風向經常變化，為保證自然通風效果，在實際的自然通風設計中，通常只考慮熱壓的作用，并定性地考慮風壓的作用。

2.3.3 熱壓通風和風壓通風的綜合利用——創造冷熱源及風道

建筑通風系統基本由3 部分組成，進風口、風道和排風口。在水平面上，可以通過有機組合大小院落和街巷空間，創造自然通風。建筑周邊或天井里的樹陰下的空氣溫度因不受環境長波輻射加熱而形成“冷源”。因此，嶺南傳統民居建筑的“三間兩廊”的平面布局及其后來的演化，一般都設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通風口。“空氣間層”是“創造冷熱源及風道”原理的創造性運用。

南方地區炎熱多雨，通風屋面和通風墻面能很好地解決防雨漏和隔熱的問題。在建筑實踐上，部分嶺南傳統建筑采用架空雙層瓦屋面，到后來的早期現代建筑又發展出了架空大階磚通風平屋頂，吊頂隔熱屋頂，閣樓隔熱屋頂[3]。近現代西方建筑中出現的“雙層立面”（見圖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 結語

嶺南傳統建筑設計手法緊扣本土氣候地理特征，尊重自然規律，有很多值得繼承和發展的有益實踐。建筑的室內熱環境是多方面綜合作用的結果，透過繁復多樣、日新月異的建筑設計手法，可以看到其形式的本質也許并沒有走出前文所總結的普適性規律的范圍。因此，必須牢牢把握本質的東西，由此變化發展出來的具體形式才具有現實意義，才能有更多形式的創新。