基于豫南傳統民居被動式設計方法的定性分析

摘 要：豫南地區以其獨特的地理和氣候條件，孕育了一套與自然環境高度融合的建筑設計智慧。針對豫南地區傳統民居的被動式設計方法進行定性分析，梳理豫南傳統民居的建筑特征，如朝向選擇、空間布局、材料使用等，深入了解當地傳統民居的熱環境營造機理。選擇信陽市新縣作為被動式設計方法研究的案例，旨在深入探索如何結合當地氣候特征和建筑現狀，采用被動式設計原則和技術，實現節能減排、提高居住舒適度的目標，為信陽市乃至豫南地區的可持續發展貢獻智慧和力量。

關鍵詞：豫南；傳統民居；被動式設計

被動式設計是一種建筑設計理念，旨在最大限度地利用自然資源（如陽光、風等）來維持舒適的室內環境，從而減少對傳統能源的需求和依賴[1]。這種設計方法通過優化建筑的方位、布局、結構和材料選擇等，以達到降低能耗、提升居住舒適度、減少環境污染的目的。在全球能源消耗不斷增長和氣候變化問題日益嚴峻的背景下，被動式設計作為一種提高能源使用效率和減少溫室氣體排放的有效方法，受到了社會各界的廣泛關注。通過減少對建筑能源的需求，被動式設計不僅能夠減輕環境壓力，還可以降低居民日常生活的能源費用，提高居民的生活質量。

近年來，隨著可持續發展理念的深入人心，被動式設計方法在全球范圍內得到了推廣和應用。在中國，由于地理和氣候條件的多樣性，不同地區對被動式設計的需求和實施策略各不相同。因此，對具體地區進行深入研究，探索適合其特點的被動式設計方案具有重要的實踐和理論意義。

一、地理位置及氣候特點

豫南位于河南省南部，地理位置優越，氣候屬于亞熱帶至溫帶過渡區，具有明顯的季節變化。夏季炎熱潮濕，冬季寒冷干燥，降水量季節分布不均。這種氣候條件對建筑設計，特別是在追求能源效率和居住舒適性方面，提出了特殊的要求。

豫南地區四季較為分明，夏季溫度高，冬季溫度低。其中，夏季（6—8月）炎熱潮濕，平均最高溫度通常在30℃至35℃之間，平均最低溫度也維持在20℃以上，極端最高溫度可達40℃以上。冬季（12—2月）天氣寒冷，平均最低溫度通常在0℃至-5℃之間，極端最低溫度可達-10℃以下。春季（3—5月）和秋季（9—11月）則為過渡季節，天氣較為溫和，日均溫度通常在15℃至25℃之間。該地區年相對濕度保持在70%至80%之間。該地區降雨豐沛，年均降雨量900—1 400 mm。夏季是降雨量最多的季節，尤其是7月和8月，相對濕度為一年最高。

豫南地區的太陽輻射在不同季節有著顯著差異，該地區日照充足，太陽輻射資源屬于III類地區，年均1 900—2 100小時。夏季（6—8月）隨著日照時長的增加和太陽高度角的增大，太陽輻射逐漸強烈，并且晝長夜短，室內熱量累積顯著。冬季（12—2月）太陽高度角較低，日照時間縮短，太陽輻射強度也相對減弱，這使得進入室內的自然光和熱能減少，對于室內采暖的需求隨之增加。春秋兩季，太陽輻射強度適中，日照時間也比較均衡，非常適宜應用太陽能進行被動式供暖。

風向和風速的季節性變化對于建筑設計也產生重要影響。風速在不同季節和地形條件下均有所變化，但整體上信陽地區不屬于風速特別強的區域。平均風速一般在2—4 m/s，春季可能出現較強的風速，其他季節的風速相對較緩。

總體來說，豫南地區氣候表現為四季分明，夏季炎熱潮濕、冬季寒冷干燥、春秋季較為溫和；全年降水量相對較高，年相對濕度保持在70%至80%之間；日照充足，尤其夏季日照時間最長。

二、傳統民居特征及熱環境營造機理

傳統民居是指具有一定的時間延續，以居住類型為主的民間住宅。傳統民居作為一種深植于地域文化和環境的建筑形式，不僅僅是人類居住的空間，更是歷史、文化與環境智慧的結晶。這種建筑類型的核心在于其與特定地理環境的完美融合。在傳統民居的設計中，被動式設計特點尤為顯著。傳統民居建筑通常充分考慮了所處地區的氣候條件，如溫度、濕度、風向等因素，通過合理的朝向、開窗大小和位置，以及內部空間的布局，自然地調節室內氣候。例如，炎熱地區的民居往往擁有寬大的屋檐和良好的通風設計，以降低室內溫度；寒冷地區的民居則傾向于緊湊的建筑形態和較小的窗戶，以保持室內溫暖。并且這些建筑在材料的選擇上也展現出對環境的尊重和遵循可持續性原則。傳統民居往往使用當地可獲得的自然材料，如木材、石頭、黏土等，不僅降低了運輸成本，減少了對環境的影響，還提高了建筑與其所在環境的和諧度。此外，這些材料通常具有良好的熱性能，有助于自然地調節室內溫度。

傳統民居不僅是歷史的見證，還對現代建筑設計產生了重要啟迪。它們通過與自然和文化的完美結合，展示了與環境和諧共存的智慧，并為現代建筑提供了節能、材料使用、空間布局和文化傳承等方面的寶貴指導。在現代建筑設計中，傳統民居能夠提供寶貴的設計指導和靈感。傳統民居的被動式設計理念提醒現代建筑師應更加重視建筑與自然環境的和諧共生。通過學習和吸納這些傳統建筑的智慧，現代建筑可以更加環保、可持續，同時也更加富有人文關懷和地域特色。這不僅是對傳統的尊重，還是對未來可持續發展路徑的探索。在這個過程中，建筑師和設計師需要深入探索和理解傳統民居的精髓，這意味著在進行現代建筑設計時，應該將傳統民居的設計原則和技術融入現代建筑設計之中，也應充分考慮建筑的地域特征，通過合理的建筑朝向、自然光照利用、通風和材料選擇等，設計出適應地域及氣候特征的建筑，以減少對機械制冷和供暖系統的依賴，從而降低能源消耗和碳排放，創造出既環保又充滿生活氣息的空間。

三、豫南地區傳統民居特點及被動式設計方法

——以信陽市新縣為例

豫南是河南省傳統民居建筑保存數量較大且較完整的地區。因不同文化圈中民間技藝的交融碰撞，豫南地區擁有獨特的傳統民居形式[2]。信陽市新縣位于豫南地區的最南端，是大別山腹地，具有明顯的季節變化、溫差較大及降水分布不均等氣候特點。這些特點對建筑的能耗、室內環境質量以及居民的生活舒適度均有顯著影響。對信陽新縣農村地區進行被動式設計的研究和實踐，不僅可以解決當地居民的實際需求，還能為類似氣候和地理條件的農村地區提供參考和借鑒。

2020年8月，通過對信陽市新縣6個典型村落進行實地調研，發現當地傳統民居多為“類徽派”的建筑形式，存在提升能效和居住舒適度的潛力和需求。實地調研發現，信陽市新縣傳統民居現存數量較多的有兩種形式：傳統合院式民居和傳統土坯民居（圖1）。

傳統合院式民居多坐北朝南、依山傍水而建。建筑布局包括入口門廳、正廳、走廊、廂房、耳房，以天井院落為核心，其主要形式可以分為對稱式和“三間兩廂”式等。此外，這類民居大多為雙層結構，建筑材料以木材和青磚為主。內部結構及框架的材料基本是木材，外墻材料為青磚。青磚結構具有良好的防潮作用，能夠很好地應對夏季潮濕的天氣。

土坯民居作為豫南地區一種傳統的建筑形式，因以土坯為主要建筑材料而得名。這種材料不僅經濟實惠，而且由其建造的墻體密實度高，導熱系數小，具有良好的保溫和蓄熱能力，能夠滿足當地氣候的需要。

通過對以上兩種傳統民居進行定性分析，從中提取相應的被動式設計方法。

（一）建筑布局和朝向

建筑設計受氣候的影響而有所不同，傳統民居建筑經過數世紀的演進，具備高度的氣候適應性。面對冬季的干燥寒冷，合理的建筑朝向能夠在冬季最大化地利用太陽輻射，提升室內溫度，從而降低建筑能耗。因此，當地民居建筑大多坐北朝南，布局緊湊，南向開大面積窗戶，從而確保能夠接收到充足的陽光，同時保證南側的建筑在高度上不會超過北側的建筑，避免遮擋陽光。

（二）建筑遮陽

建筑遮陽設計可以降低夏季室內溫度，降低空調冷負荷，但不當的遮陽措施也會阻擋冬季太陽輻射得熱，所以在進行遮陽設計時，應充分考慮冬夏季的不同需求。豫南隸屬于我國夏熱冬冷地區[3]，建筑設計要同時考慮夏季炎熱、冬季寒冷的情況。在進行遮陽設計時，既要防止夏季過多的太陽輻射進入室內，冬季又不能遮擋過多的太陽輻射。豫南傳統民居通常采用大檐屋頂作為固定的遮陽設施，屋頂往往采用較大的出檐，寬大的屋檐在夏天能夠提供陰涼，在冬天也不會過度阻擋陽光。通過巧妙的屋頂設計，既可以確保雨水順利排走，又能優化室內光照，平衡遮陽與采光的需求。

（三）窗墻面積比

窗戶作為建筑圍護結構中的重要構件，不僅是連接室內外環境的橋梁，還是影響建筑能效的關鍵因素。冬季時，窗戶是室內熱量散失的主要渠道；而在夏季，適當的遮陽和通風設計可以降低室內溫度，減少對空調的依賴。在傳統民居的設計中，充分體現了對靠窗位置及尺寸的極大重視，展現了對自然環境和氣候條件的深刻理解。例如，為了最大化利用太陽能，傳統民居通常在南向外墻上設計較大面積的窗戶，用以在白天接收更多的太陽熱量，從而提高室內溫度。同時，為了減少冬季的熱量流失，要避免在北向設置窗戶，或開設小窗，進而減少冷風的滲入和熱量的損失，以保持室內溫暖。有時，也會在西向設計較小的窗戶，這既可以在不過分增加夏季室內溫度的情況下引入自然光，又有助于冬季保溫。

這些設計原則不僅體現了對傳統建筑智慧的尊重，還為現代建筑提供了可持續發展和節能減排的靈感。通過借鑒這些傳統方法，并結合現代技術，如Low-E玻璃等，可以進一步降低建筑的能源消耗，實現環境和能源的可持續利用。

（四）建筑層高

建筑的層高不僅影響居住者的空間感，還對室內的溫度和空氣流通有重要影響。豫南傳統民居層高較高，多為3.6—3.9 m，最高處甚至可達5.9 m，這是因為較高的層高可以有效減少對機械通風系統的依賴，從而降低能源消耗，改善室內空氣質量。然而從經濟性的角度考慮，住宅層高與建筑物的造價和建筑物的能源成本息息相關，層高太高會造成建筑空間的浪費，并導致建造成本和能源使用的上升。因此，傳統民居在滿足人體工學的基礎上，將建筑層高略高于常見住宅的層高。

（五）圍護結構保溫隔熱設計

良好的建筑外圍護結構設計對維持室內的熱環境來說至關重要，有助于減少冬季供暖和夏季制冷的需求。優化圍護結構保溫和隔熱性能可以提高建筑的熱性能。建筑材料的選擇應考慮到地區的自然條件和經濟狀況。通過對豫南傳統民居進行實地調研發現，當地民居在建筑材料的選用上，普遍采用了當地的自然材料。例如：使用青磚和土坯磚作為墻體的外圍護結構材料，選用木材制作建筑的框架結構。這些傳統材料不僅成本低、易于獲得，而且對當地環境的適應性較強。同時，在這些建筑材料中，厚重的土坯或夯土也能夠提供良好的保溫和蓄熱性能。傳統民居建筑的墻體厚度在400 mm到600 mm之間，蓄熱性能較好，使得建筑內部溫度波動較為平緩。

四、結語

本文對豫南地區信陽市新縣的傳統民居進行了深入的實地調研，采用定性分析的方法，詳細探討了該地區傳統民居在熱環境營造方面的智慧。通過調研和分析，我們不僅了解了豫南地區傳統民居在設計上的獨特之處，還揭示了當地人們如何利用被動式設計方法來有效地應對氣候條件，從而創造舒適的生活環境。例如：利用厚重的土墻來提供良好的保溫性能，以減少冬季的熱量流失和夏季的熱量侵入；設計合理的窗戶位置和大小，以促進室內外空氣的自然流通，為居民提供更加舒適的居住環境。這些方法體現了豫南地區人們對自然環境的深刻理解和智慧的運用，不僅具有重要的歷史文化價值，還為現代建筑設計提供了寶貴的參考和啟示。

參考文獻：

[1]楊庭睿，喬春珍.被動式建筑發展現狀及設計策略研究[J].建設科技，2020（19）：18-22.

[2]樊瑩.“南源北轍”：豫南山地傳統民居木作技術及其影響因素研究[J].2009（增刊2）：63-67.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.民用建筑熱工設計規范：GB T50176-2016.[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

作者簡介：

黃亞婷，河南工業大學土木建筑學院碩士研究生。研究方向：建筑技術科學。

李恩，河南工業大學土木建筑學院副教授。研究方向：建筑節能設計與被動式建筑研究。