傳統建筑技術在現代建筑節能設計中的應用策略

賈冠楠 吳丹 王麗玲

(1.漢嘉設計集團股份有限公司山東分公司，山東 濟南 250100；2.山東大衛國際建筑設計有限公司，山東 濟南 250100；3.中國中建設計研究院有限公司城鄉設計與發展分公司，山東 濟南 250100)

現如今，人們對建筑設計的要求早已不再局限于美觀和實用，而是更加注重建筑設計的節能環保與綠色舒適。建筑企業設計人員將符合節能環保理念的傳統建筑技術運用到現代建筑設計與施工環節之中，提高建筑節能效果與經濟社會效益，助推節能建筑與綠色經濟的持續發展。

1 現代化建筑節能設計的核心內容

傳統建筑與現代建筑的區別在于前者屬于木構架建筑，而后者則是木構架、鋼筋構架等多元化構架建筑。同時，傳統建筑以土木、磚木為主，建筑訴求較為單一，建筑面積及建筑高度有限，不需要在設計方案中預留空調等現代化電氣設備的安裝位置，而現代化建筑的建筑材料較為復雜多樣，比如，水泥、鋼筋等等，建筑面積更大，建筑高度更高，對建筑物功能的要求也更高，需要在設計方案中預留電梯、空調、通風等多種電器設備的空間，但是空調等電氣設備會消耗大量的能源資源，這就需要設計人員根據建筑物用途等來調整不同電器設備的安裝方案，降低其對能源資源的消耗。建筑節能設計不僅能節能降耗及緩解能源資源緊缺情況，也能降低建筑成本及提高建筑物的舒適實用性，更促進了建筑行業發展方向與模式的優化升級，助推綠色和節能建筑行業的發展。

2 傳統建筑技術在現代節能設計中的應用策略

2.1 傳統建筑技術在建筑通風設計中的應用

2.1.1 合理選址

受施工設備與技術落后、建筑材料種類有限等多種因素的影響，設計人員只能利用自然條件來改善建筑內外環境，比如，在通風區域修建房屋，盡量不要再空間狹小閉塞的區域修建房屋等，而當代設計人員也可以利用自然通風的傳統建筑技術來提高現代化建筑物的通風效果。設計人員需要深入全面地了解施工區域的地質地貌、氣候條件等基本信息，對比分析低洼與高峻區域的風速等信息，比如，低洼區域以靜風為主，風速較低，但容易因空氣層流動性較差而增加空氣污染發生率，而空氣污染則會影響人們身體健康，甚至可能會誘發哮喘等疾病，降低人們生活幸福指數。這就需要建筑企業全面搜索建筑區域的信息，通過實地走訪、查閱資料等方式來構建全面立體的知識體系，幫助其選擇出最佳的地址。山頂懸崖處的風速太快，不僅施工難度較大，也降低了人們日常生活的便捷性和舒適性，因此，人們可以不要選擇風速太大的區域來施工，而是要選擇風速適中的區域來施工。另外，設計人員還應了解施工地區風向變化規律，并以此為基礎來調整建筑物的朝向，比如，在季風氣候地區，可以讓建筑物的朝向與季風的方向相同，增加建筑物內空氣的流動性。最后，設計人員還應了解建筑物周圍的建筑物的位置、高度等，必要時可以繪制當地建筑物分布圖，通過專業化的計算來明確建筑物周圍的建筑群是否產生小范圍的特定方向的風以及風速的快慢，并嘗試將其作轉化為其建筑節能設計的優勢，綜合利用這些風來調整建筑物的朝向和位置，從而降低建筑物對其內部通風系統的依賴性及降低其對能源資源的使用量，提升建筑節能設計水平。

2.1.2 調整建筑結構

傳統建筑利用高差通風技術、屋頂通風技術來提高建筑物內空氣的流動性。高差通風技術則是讓建筑物內不同樓層之間保持一定的空間，利用建筑物內部高處和低處的空氣壓力的差異來促進內部空氣的循環和流通，有效避免建筑物內沉悶、窒息等情況的發生。屋頂通風技術則是利用建筑物頂部和墻壁之間的空隙來促進空氣流通。晚上，建筑物外面的溫度持續下降，與室內溫度的差距越來越大，建筑物內的熱空氣不斷升高，冷空氣下降，加快冷熱空氣交替速度及空氣流動速度，并且建筑物頂部與墻壁之間的空隙會與窗戶形成完整的通風交換系統，改善室內環境，而這種通風交換系統是不需要消耗電力等能源資源的，契合當前節能低耗的理念，因此，設計人員將高差通風技術與屋頂通風技術運用到當代建筑節能設計之中，解決了當前建筑物通風交換系統需要消耗大量能源資源的難題。

2.1.3 巧用天井

天井是傳統建筑中用來改善建筑物內部通風效果的另一手段。單個天井具有引風效果，可以將室外的自然風引導到建筑物內部，但是美中不足的是單個天井只有入風口而缺少出風口，讓建筑物的空氣循環被迫中斷。兩個天井則是在建筑物內設置兩個天井，這兩個天井分別作為入風口和出風口，能實現建筑物內空氣的有效循環。多個天井則是能加快建筑物內空氣快速循環，其中，居于中間的天井發揮引風入建筑物的作用，而其他天井則發揮排風的作用。天井數量越多，建筑物內通風效果越好。天井比較適合數量較多的密集型建筑物，不太適合數量稀少的建筑物。雖然天井技術并不適合現代化建筑物，但是設計人員可以將天井的原理運用到現代建筑設計中，根據建筑物的規模大小及用途等來調整天井的使用方法，用于減緩現代化建筑通風系統的輔助技術，比如，在建筑物的上方、左方、右方、前方、后方等位置增設通風口，形成內部通風系統。其中，建筑物上方的通風口作為引風口或入風口，其他通風口作為出口風或排風口。晚上，室內外溫差增大，建筑物內的熱空氣會通過出風口排出建筑物，從而實現建筑物內空氣與建筑物外空氣的循環。最后，建筑企業通過調整窗戶的數量和高度來提高現代建筑物對浮力、氣流等的利用效果，盡量在建筑物的下方增設窗戶，實現氣流從下到上的流通與循環。傳統建筑利用天井實現自然通風見圖1。

圖1 傳統建筑利用天井實現自然通風

2.1.4 巧用分隔裝飾

傳統建筑物常用屏風、架子等具有鏤空特征的物體來實現建筑物內空間的分隔，而這些鏤空物體不僅不會阻擋空氣的流通，反而會保證了空氣的有效流通。而當代部分建筑物則利用墻壁來實現建筑物內空間的分隔，阻礙了空氣流通，甚至讓人們在建筑物內產生窒息和壓抑的感覺。建筑企業利用屏風等分隔物體來代替部分墻壁上，減少建筑物內墻壁的數量及面積。同時也可以在建筑物的內墻和外墻上增設開啟扇，讓空氣從一側流向另一側，也就是增加了建筑物內部空氣通道的數量，這些都助于增加人們在建筑物內工作生活的舒適度，降低了人們開啟通風扇等通風設備的欲望和訴求。

2.2 傳統建筑技術在現代建筑遮陽防曬設計中的應用

2.2.1 優化空間

傳統建筑技術會根據建筑物所在區域的氣候條件來調整遮陽設計方案。氣溫較高地區建筑物對遮陽技術、設備和效果的要求較高，這是因為氣溫較高的地區需要利用遮陽技術和設備來降低室內溫度，提高人們居住的舒適度。同時，現代化建筑物中，人們習慣用空調等設備來滿足其降低室內氣溫的訴求，而空調的長時間運轉又會消耗大量的電能，產生大量的二氧化碳，進而加重溫室效應。傳統建筑設計以增加圍廊或回廊等手段來調整建筑物的布局，獲得相應的遮陽效果。比如，四合院中四面圍墻阻擋陽光，增加陰影的面積，從而削減外界溫度的傳導作用以及太陽光的加熱作用。建筑企業通過增設遮陽臺、遮陽窗等，減少陽光照射到建筑物內的面積，降低室內溫度，減少空調等降溫設備的使用頻率，從而提高現代建筑節能設計效果。傳統建筑利用屋檐遮擋陽光見圖2。

圖2 傳統建筑利用屋檐遮擋陽光

2.2.2 優化布局

傳統建筑中習慣通過調整建筑物前后距離、位置、高度等方式來實現遮陽降溫效果。縮短前后建筑物之間的距離則能擴大后面建筑物內的陰影面積，縮短其被陽光直射的時間，但是這種遮陽降溫的技術也有弊端，會影響后面建筑物的采光效果和光照時間，容易造成建筑物內陰暗潮濕，因此，在現代建筑節能設計中既要考慮前后建筑物的采光效果，也要綜合考慮遮陽效果，尋找兩者之間的平衡點，降低建筑物內的溫度，從而實現提高建筑節能水平的目標。

2.2.3 巧用多種構件

傳統建筑中會通過設計復雜窗框、門等方式來降低陽光照射強度，比如，在窗框上刻畫雕花，讓墻體成為窗戶處陽光的遮擋物，讓其遮擋陽光，起到降低室內溫度的作用。現代建筑節能設計中可以充分利用窗戶等構件，降低建筑物的整體高度，避免陽光的直射，也可以擴大東西方向建筑物之間的間距，讓這些建筑物成為彼此的遮陰物體，從而減少建筑物墻體吸收的總熱量。傳統建筑物中的紙糊窗有效遮擋陽光，但是也存在使用壽命有限的弊端，建筑企業可以將其引入到現代化建筑節能設計中，靈活運用與紙糊窗具有相似效果的百葉窗，也可以在窗戶上增設一些圖案。另外，現代建筑中也可以在建筑物的東西兩側設計遮擋物，讓其代替傳統建筑中的屋檐，降低墻壁導熱效果[1]。

2.3 傳統建筑技術在現代建筑氣候適應性設計中的應用

2.3.1 調整材料選擇標準

我國南北方氣候、地質地貌等差距較大，這就需要根據建筑物所在區域的地質地貌及氣候等來選擇不同的建筑技術，設計人員可以研究南方和北方的較為典型建筑物所使用的建筑技術，并根據現代化建筑物的用途、規模等來選擇合適的傳統建筑技術，比如，北方地區的建筑物多以沙石泥土為主，墻壁較厚，這樣可以起到隔絕室內外溫度的效果。南方地區的建筑物多以木頭、竹子等材料為主，這是因為南方地區溫度較高，木頭、竹子等建材有助于增加室內外空氣的流通性，降低其對建筑物內各種設備的依賴性，符合節能低耗的目的[2]。另外，建筑企業還應了解不同建筑材料的加工生產流程及所需要的原材料，明確需要或不需要消耗大量能源資源的建筑材料的類型，并將節能低耗型建筑材料作為其建筑設計方案中的主要材料，間接降低了建筑物對各種能源資源的需求量。

2.3.2 優化構造

傳統建筑中南方和北方地區建筑物的構造存在很大的差異，其中南方地區多采用實雙層屋檐和尖型屋頂的設計，而北方則采用單層屋檐和平型屋頂的構造，這主要是因為南方降雨量較多，水資源較為充足，需要做好房屋防水措施，而北方降雨量較少，水資源較為緊缺，可以利用房屋來收集水資源，因此，可以將南北方屋檐設計技術融入到現代化建筑中，既可以提高現代化建筑物的節能性，也能降低建筑成本，從而減少能源資源的消耗量。傳統建筑的屋頂以坡屋頂為主，這與熱空氣上升、冷空氣下降的現象相吻合，利用坡屋頂來儲存熱空氣，冬天可以起到保溫的效果，夏天也有降低建筑物內部低層空氣溫度的作用，既可以節約能源資源，也能提高建筑物內部環境的舒適性。建筑企業可以將坡屋頂的傳統建筑技術運用到現代建筑節能設計中，適當提高建筑物不同樓層的高度，滿足建筑物內冷熱空氣的循環流動[3]。

2.4 傳統建筑技術在現代建筑材料選擇中的應用

2.4.1 合理選擇墻體材料

傳統建筑是根據建筑物所在地理位置、氣候環境、經濟條件等來選擇的，比如，陜西的窯洞、大理的竹樓等。陜西窯洞的墻體材料以土坯為主，這與陜西地區氣候炎熱干旱、多風沙等有關，利用土坯來阻隔室外高溫或低溫。華北、東北等地區以土墻和磚墻為主，土墻和磚墻既可以儲蓄熱能，抵御嚴寒，也能隔絕外界熱空氣，將建筑物內溫差控制在合理范圍內，提高了建筑物內熱環境的穩定性。現代建筑墻體材料的種類更多，常見的有混凝土、空心磚、石子、沙子、鋼板等等，建筑企業應根據建筑物的地理位置、用途等來選擇更為合適的墻體材料，盡量不要使用鋼板等導熱系數較高的材料，也可以利用巖棉等具有較強保溫效果的材料來給墻壁增設隔熱層或保溫層。南方地區的建筑物則可以適當增加竹子等材料，既可以讓建筑物變得更加美觀和新穎，也能提高當地建筑材料的有效利用率，提升建筑物內部和外部空氣循環效果，讓建筑物內熱環境更穩定和有效[4]。

2.4.2 合理選擇門窗材料

門窗不僅影響現代建筑節能設計效果，還是建筑成本的核心組成部分。傳統建筑門窗類型多樣化，既有竹門，也有木門、鐵門等等，雖然這些門的材質不同，但是這些門的門框都是木頭制作而成的。古代建筑材料類型單一是造成門框以木材為主要材料的原因，但不可否認的是木質門框較為環保低碳，而且木材的導熱系數較低，能有效阻擋外界氣溫。現代建筑門框材質以鋁合金等材料為主，但是鋁合金的導熱系數較高，也就是說當外界溫度較高時，鋁合金能把熱能傳導到建筑物內部，增加建筑物內部的溫差，容易加劇人們的不適感。部分建筑企業及人們習慣認為鋁合金等現代化建筑材料更為先進，更能為其帶來舒適的生活環境，但是卻沒有綜合考慮不同建筑材料的性能特點，因此，建筑企業應從生產加工、性能特點等方面來評估不同門框材料的使用效果，既可以選用用鋁合金包裹木材的門框，也可以選擇那些非木質材料但導熱系數較低的材料，擴大其對建筑物內冬暖夏涼的促進作用，進而縮短人們對空調等設備的使用時間[5]。

3 結語

建筑企業應正視現代建筑節能設計模式的不足之處，充分認識到合理運用傳統建筑技術對提高現代建筑節能設計水平和效果的促進作用，辯證看待傳統建筑技術的優缺點，通過創新傳統建筑技術在現代建筑通風遮陽、建筑材料等中的運用模式，助推節能建筑的發展及建筑企業經濟效益的增加。