湘南傳統民居綠色營建效果探析

申 雯 曾 瀅 屈燕玲 孫 明

湘南傳統民居綠色營建效果探析

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（1.湖南科技學院 湘南傳統建筑與鄉村建設研究所；2.湖南科技學院 土木與環境工程學院，湖南 永州 425199）

傳統民居凝結了工匠們的集體經驗與智慧，其中蘊涵的綠色營建思想是珍貴的物質文化遺產，可以為現代綠色建筑提供參考。文章以湘南天井式傳統住宅為研究對象，利用能耗模擬軟件DSET對建筑室溫與光照進行模擬。結果表明天井式傳統住宅冬暖夏涼的主要原因是大部分區域日照非常少，從天井進入的陽光不僅滿足室內居住需求，同時也為天井的通風換氣提供了一定的強化作用，共同為住宅營造良好適宜的居住環境，實現建筑的綠色運行。

傳統民居 綠色 營建

傳統民居是我國傳統文化中非常重要的一部分，作為一代一代傳承下來的百姓居所，它不僅僅是指建筑實體，同時還涵蓋傳承下來的當地風俗習慣、思想文化、行為方式和制度等。

據統計，20世紀80年代以來，我國有較高保護價值的村落不足5000個，而到了2010年，較為珍稀的傳統村落已不到3000個[1]。有研究結果表明，中國的自然村每年都在遞減，遞減率為7.3%，差不多每天消亡1.6個[2]。

傳統民居一方面承載著中華各族兒女的鄉愁，是歷史的見證者，另一方面在大力倡導生態文明建設的今天，它蘊含的豐富綠色營建智慧在當今仍有著極大的借鑒價值，值得保護與傳承。

1 傳統民居綠色營建思路

雖然現代的綠色建筑技術科技含量高，變化日新月異，在資源極端短缺環境污染嚴重的今天，傳統民居中蘊涵的低成本、低污染的綠色營建思路仍舊值得學習借鑒并進一步發展與創新，湘南內天井傳統住宅就是其中的典型案例。

天井是指庭院中房與房或房與圍墻之間所圍成的空地，一般都會位于建筑的中心位置。天井式傳統住宅通常不對外開窗，所以其最重要的核心就是天井，住宅內部空間基本圍繞天井而布置形成，天井四面屋頂向內朝下傾斜，蘊含四水歸堂之意。天井下方設立排水口或直接引水流入地下，實現住宅最重要的排水功能；天井一般尺寸較小，這樣可以有效遮擋側面來風，減少陽光直射；住宅內部房間通過天井實現通風與采光，實現與自然融合交流。天井的設立屬于對自然生態環境的被動式利用，為住宅營造出良好適宜的居住環境，達到冬暖夏涼的功效，最終形成自然內向型居住空間。

2 湘南傳統民居綠色營建效果分析

2.1 室溫仿真模擬

以湖南省永州市祁陽縣蔗塘村一座清代宅院為例，住宅坐北朝南，一層木結構，層高為4.25m，建筑面積為534.58㎡，天井分四個，分別寬6.86m、2.1m、2.1m、10.56 m，屋頂為0.8 m坡屋頂。使用DEST軟件建立該住宅的模型簡圖，如圖1所示。

圖1 傳統民居模型簡圖

本模型為傳統磚木建筑，參數根據對湖南祁陽天井式傳統建筑的走訪調查，選取合適的材料及尺寸做法等進行設置，如表1所示。

表1 建筑構造參數

其他參數設置參照《農村居住建筑節能設計標準》GBT 50824-2013、《建筑采光設計標準》GB50033，并結合實際情況進行一定修改。模擬房間分為房間和堂屋：房間，無空調，家具系數為30，設定最低照度為20 lx，房間熱擾如表2所示。堂屋，無空調，家具系數為15，設定最低照度為100 lx，房間熱擾如表3所示。湖南祁陽位于夏熱冬冷地區，在通風方面房間與堂屋統一：夏季房間計算換氣次數為5 h-1，冬季房間計算換氣次數為（0.5～2）h-1。

表2 主臥熱擾參數

表3 堂屋熱擾參數

有天井與無天井兩種模型進行對比，進一步證明天井存在對傳統建筑的影響。本模型通風均來自天井，因此無天井模型沒有標記通風，有天井模型只進風的原因是Dest軟件已自動對由房間到外界的通風進行處理。

在模型與參數處理完之后，進行建筑室溫計算時，為提高計算數據的準確度，營造模擬天井效果，在計算時選擇考慮陽光遮擋。圖2為Dest計算得出祁陽縣平均年干球溫度變化情況。

圖2 平均年干球溫度

從圖2可知本地最熱月為七月，最高氣溫達到38.1 ℃；本地最冷月為1月，最低氣溫達到?2.3 ℃。計算建筑室溫后，將房間外溫度、有天井與無天井的1月及7月平均溫度比較，如圖3所示，紅色有天井的溫度大部分都處于外溫與無天井溫度的中間，有天井與無天井的變化規律基本一致與室外氣溫一致，但存在一定的延緩。室外氣溫1月最高氣溫為17.7 ℃，最低氣溫為?2.3 ℃，7月最高溫度為38.1 ℃，最低溫度為20.8 ℃；無天井房間1月最高溫度為14.56 ℃，最低溫度為6.66 ℃，7月最高溫度為35.32 ℃，最低溫度為25.28 ℃；有天井房間1月最高溫度為13.56 ℃，最低溫度為3.29 ℃，7月最高溫度為35.03 ℃，最低溫度為23.39 ℃。

分別取房間溫度1月氣溫最低日，7月氣溫最高日進行統計有：

如圖4所示在1月最冷日，有天井全天溫度要比無天井全天溫度普遍低2 ℃，溫度變化趨勢基本相同，隨著外界氣溫降低而緩慢降低，外界氣溫升高時變化不大；在7月最熱日，有天井比無天井室內溫度隨著室外氣溫變化稍微敏感些，有天井室溫隨室外氣溫有一定變化，但幅度不大，無天井基本不變。

通過年溫度數值直觀的比較室外溫度與天井式傳統住宅的差異：寒冷季節室外溫度全年有3820h低于16 ℃，房間溫度全年低于16 ℃小時數遠少于3000h；炎熱季節室外溫度全年有998 h高于29 ℃，其中高于35 ℃有76 h，房間溫度全年高于29 ℃遠超過1500 h，但高于35 ℃的小時數不到外溫的七分之一；在全年較為舒適的溫度段16 ℃～29 ℃，房間溫度小時數要遠高于外溫。造成房間與堂屋全年溫度小時數差異的原因是：房屋朝向為坐北朝南，這就導致房間位于天井的正面，堂屋位于天井的背面。

冬季的1月最冷日，白天的陽光照射天井使得在室內形成通風，因此會比無天井溫度要更低。但在冬季一般都會進行取暖如燒煤、燒柴等，那么良好的室內通風相比較蓄熱而言來得更重要且更舒適。夏季在經歷了白天的陽光照射或一整夜無陽光地表加熱后，就在天井空間產生了熱壓作用，其基本原理與煙囪排煙相同，所以也被稱為“煙囪效應”。當室內的溫度要高于室外溫度，便有溫度差形成浮生力使得內部空間的空氣上升排出，空氣上升速度的大小與室內外溫度差的大小成正比。

2.2 光照仿真模擬

運用采光系數法計算室內照度，通過計算由每個窗戶產生的室內照度，分別計算每個窗戶的太陽直射光和天空散射光，再進行疊加，從而形成室內光影與環境光，如圖5所示。

圖5 采光陰影計算效果

通過計算各個房間全年逐時的采光系數，可得發現窗戶正面對天井的房間自然采光有4143 h，比堂屋要高1259 h，相當高的采光率。房間采光的存在使得其全年照明能耗減少了34.31 kWh，相當于有710.39 h也就是30天不需要消耗照明能耗。

3 天井住宅綠色營建原理分析

天井是湘南傳統民居內部陽光直射最多的區域，這樣白天陽光直射到天井底部，相比較住宅其他房間而言，天井空間溫度大幅上升，在整個住宅內部就形成了溫差。

天井的空氣受到太陽光加熱，會變得比較輕容易向高處漂浮，就上升到周圍的冷空氣之上；冷空氣比較重，其他房間的冷空氣會向熱空氣空間流動，于是就形成了空氣的流動現象，也就在住宅內房間與天井之間產生了風。冷空氣流動到天井底部后，經過陽光的加熱會慢慢升溫，變輕然后形成密度差從而上升，這樣室內的空氣得到了循環流動，在空氣流動時會與人的皮膚接觸，會為室內居住人員帶來涼爽的感覺。另一方面，天井底部土壤在白天吸收并儲存太陽輻射熱，夜晚地表的溫度會比空氣高，通過地表釋放熱量與空氣對流換熱，使貼近地表的空氣加熱使其變輕，與天井上部的空氣形成密度差，實現天井夜間通風。

夏季室內高溫是由于太陽的照射，太陽直接照射進室內或照射在住宅墻與屋頂，使得室內室溫快速升高，其中直接照射進室內是室溫升高最主要原因，而天井的存在就是起到遮陽的作用，減少太陽光對于室內的直射，從而起到降低室溫的效果。在冬季低溫時，天井的存在起到了納陽的作用，使陽光照射進室內，增加屋內與地表輻射熱量，起到提高室溫的效果。

盡管房間窗戶面對天井直射光會比較多，但是經過天井的遮擋后的直射光不會太深入室內，反而讓居住者感覺到舒適。太陽高度角隨著時間進行變化，進入到天井的太陽光也會隨之不同，太陽光通過天井然后直射或反射進入室內，在太陽輻射的照射下，地底的水會吸收太陽輻射和地熱被蒸發出來，蒸發時將熱量吸收通過天井向室外排出，起到一定的降溫除濕作用。

4 結 語

傳統民居是傳統村落的物質載體，是寶貴的歷史遺產。湘南天井式傳統民居通過天井實現與大自然友好共處，采用巧妙的組織形式，打造出良好的生活環境。探討傳統民居中蘊涵的的綠色建筑智慧，能夠為現存的傳統民居保護與修繕、現代民居的綠色營建提供非常有價值的參考，值得進一步深入研究。

[1]陳興貴,王美.反思與展望:中國傳統村落保護利用研究30年[J].湖北民族大學學報(哲學社會科學版),2020,38(02): 114-125.

[2]趙建軍,尚晨光.用綠色發展理念引領傳統村落保護[J].中國生態文明,2017(04):12-13.

TU241.5

A

1673-2219（2021）03-0041-03

2020-09-06

永州市2020年指導性科技計劃項目“麗鄉村建設背景下永州地區傳統民居綠色營建研究”；湖南科技學院2020年大學生創業訓練計劃項目“湘南傳統村落保護與旅游開發”。

申雯（1978－），女，湖南祁陽人，碩士，講師，研究方向為傳統村落。

孫明（1985－），男，湖南永州人，碩士，副教授，研究方向為傳統村落。

（責任編校：文春生）