广州地区传统竹筒屋自然通风技术探析

熊志嘉 麦 恒

(1.大连理工大学，辽宁 大连 116086； 2.华南理工大学建筑设计研究院，广东 广州 510641)

广州地区传统竹筒屋自然通风技术探析

熊志嘉1麦 恒2*

(1.大连理工大学，辽宁 大连 116086； 2.华南理工大学建筑设计研究院，广东 广州 510641)

对广州地区传统竹筒屋自然通风技术的应用进行了分析，探讨了冷巷对风压通风的加强效果，并研究了天井进行风压通风以及热压通风的效果，同时总结了门、窗和隔断等建筑细节增强自然通风的巧妙设计方法，为同类通风技术设计提供了思路。

竹筒屋，自然通风，冷巷，空间

我国幅员辽阔，横跨热带，亚热带再到温带，不同地区的建筑均需要考虑相应的建筑技术以营造舒适的居住环境。但是随着现代科学技术的发展，人们越来越依靠人工科技设备来解决制冷、供暖、通风等居住问题。依靠人工设备产生了许多问题：首先使得建筑的耗能增加；其次又造成了各种各样的光污染和空气污染——如北方冬天供暖时煤炭燃烧产生的颗粒污染物、硫化物就是大气污染的主要污染源之一；甚至还会导致室内环境质量进一步恶化，形成各种建筑病。因此近些年来研究者们对如何通过自然节能技术营造舒适的居住环境进行了广泛和深入的研究，尤其关注北方寒冷地区的建筑保温技术[1-4]和南方地区的通风节能技术[5，6]。与现代建筑相比，传统建筑更考量如何根据当地的自然环境，通过建筑自身的材料与布局，巧妙地运用自然的力量，不耗能或耗能极少。传统建筑的这种建筑设计方式，综合考虑了室内空间与室外环境，使居住环境适应当地的自然环境，在此基础上一方面营造出舒适的居住环境，另一方面又产生了别具风格的地域特色。

广州传统建筑是我国传统建筑中根据气候设计的典型代表之一。广州地区属于亚热带季风气候，终年炎热，潮湿多雨，因此传统广州建筑具有其独特的防热、遮阳、通风和避雨功能，对现代南方建筑的节能设计有重大的借鉴意义。在广州炎热潮湿的环境中，利用自然的通风技术进行散热除湿，为居住者营造一个健康的居住环境就显得格外重要。在广州地区的传统建筑中，自然通风还能节约大量为保持户内舒适环境所消耗的能源，达到节能的效果。自然通风的形成原因可以划分为风压通风和热压通风，有时二者同时形成自然通风，另外还有一些其他细部上的辅助措施。本文将从风压、热压以及细部辅助措施等方面对广州地区传统建筑的代表——竹筒屋的自然通风技术进行分析，希望能将这种传统的自然通风技术灵活运用到现代建筑的设计中，促进现代建筑节能技术的发展。

1 冷巷是最主要的风压自然通风通道

广州地区传统竹筒屋户内空间最主要的风压自然通风体系就是冷巷。冷巷是传统竹筒屋别具一格的特色空间：一方面在空间上串联着户内各个功能空间；另一方面又能够实现自然通风，并在通风的过程中使户内空间凉爽，故称为冷巷。

冷巷不仅仅是单纯气流通道，其巧妙之处在于对外界风压作用下的气流流速具有加强效果。在图1中容易发现，与大厅对比而言，冷巷十分狭窄，正是由于大厅与冷巷空间大小的独特结构差异，当外界风流入开阔的大厅后，如果气流要连续稳定地继续通过狭窄的冷巷，根据伯努利方程，冷巷中的气流必须加速，因此冷巷中的空气流速比大厅中以及外界的空气流速都要大(见图1)，根据式(1)易知风速越大风压越大，所以侧方户内空间的空气能够更迅速、大量地流向冷巷。因此利用冷巷与大厅的空间差异能进一步加强户内的风压通风效果。冷巷的设计方式，在利用外界风压自然通风的基础上，又巧妙地加强了风压自然通风的效果，是广州地区传统竹筒屋自然通风的最主要方式。

2 天井对自然通风存在加强效果

广州地区传统竹筒屋中房与房或房与墙所围成的狭小露天空间常被称为天井，天井也是传统竹筒屋自然通风技术中因地制宜而且成效显著的代表。广州地区传统竹筒屋的天井较深，横截面面积小，高宽比大，呈筒状(见图2)。

当外界风速较大时，天井上部敞口附近空气流动速度大，压强较小，天井下部以及户内临近空间空气流动速度相对较小，压强较大，在天井上部敞口处形成负压区，天井下部的空气在风压的作用下进入上部敞口处，天井对户内空间起到了风压通风的效果。

当外界风速较小时，天井又能通过竖直温差产生热压通风(见图3)。广州地区传统竹筒屋的天井独特的构造使得天井下部不易受太阳直射，环境阴凉，温度较低；而天井上部在太阳照射下则温度较高，整个天井竖直方向上产生明显的温度梯度。在这种温度梯度下，天井上部的空气温度高，密度小，产生上浮的气流运动。上部的上浮气流运动又能进一步带动天井下部周围较低温度的空气向上补充，天井周边户内空间的空气也进入补充，天井对户内空间起到了热压抽风的效果。热压抽风的作用与进出风口的高度差和室内外的温差有关，计算式为[7]：ΔP=h(ρe-ρi)。其中，ΔP为热压；h为进、排风口中心线的垂直距离；ρe，ρi分别为室外、室内空气密度。由热压抽风的计算公式可知，天井热压通风的技术往往不受外界风速的影响，但是其影响因素也相对较多。广州地区传统竹筒屋的天井比北方地区普遍窄、深，因此竖直方向进排风口的垂直距离h更大，温度梯度更大，加强了天井的热压吸风效果；当地人往往在天井内挖一口水井、蓄一方水池或留一缸水，可以进一步降低天井底部的温度，从而增加温度梯度，提高热压吸风效果；另外广州地区传统竹筒屋的天井往往设置在建筑的中后部，能与前厅形成一对出入风口，比前天井更能促进建筑内部整体的通风效果；若同一建筑内部通常有多个天井时通风效果也会更好：如双天井的设计，不论外部是否有风、风向如何，两个天井可以形成一对出入风口，也可以同时作为出风口，协作带动建筑内部与外部的气流交换[8]。

广州地区传统竹筒屋天井主要在竖直方向上促进户内的自然通风效果，其热压通风的形式稳定可靠，又能进一步有效促进户内空气的水平流动，补充了单一外界风压通风的不足。

3 自然通风中的细部技术

除了宏观的冷巷和天井通风技术，在广州地区传统的竹筒屋还有很多细部上的技术措施来进行自然通风。

首先，广州地区传统竹筒屋门口的设计注意到户内外气流的交换，广泛采用了“趟栊门”的设计(见图4)。“趟栊门”包括三道门：第一道为屏风，可向外平开；第二道为趟栊，可沿下部轨道水平推拉；第三道为硬质木门，可向内平开。需要通风时候，将第三道门打开，第一、二道门关闭，其中趟栊门完全透风，而屏风则也有一半的透风空间，户内外空气能发生交换；当将第一道门和第三道门同时打开，只保留趟栊门关闭时，等于敞开整个门洞，户内外空气交换速度更快，能够更有效通风。可见，“趟栊门”的设计在保证安全防盗的同时，又能够使户内外空气进行可控的交换。

然后，广州地区传统竹筒屋还希望尽可能让户内外空气从窗户处进行交换，常见的则是“满周窗”和“满洲窗”的设计方式。“满周窗”指的是在需要通风的建筑一侧(如迎街的一侧)，在整个墙体上(非承重墙)除保留门口的地方全部开窗(见图4)。在需要通风时候，按照需要可以打开一定数量的窗户，进行户内户外空气的交换。而“满洲窗”则是指来源于清朝满族人统治时期的窗户形式，这种窗户可以分为两部分，上半部分可以上下推拉开启。满洲窗关闭时如图5左所示，在需要通风时，窗户上部滑动到下部(如图5右所示)，户内户外空气就可以通过窗户上部的开口进行交换。

另外，广州地区传统竹筒屋通花隔断的设计既能够分隔空间，又能够保证空气流动的连续性。为了不阻碍空气流动，广州地区传统竹筒屋户内较少使用隔墙，而是使用不到顶或通花的隔断对厅、房等区域进行空间分割，这样的设计方式使得户内空间上部分空气流动就有连贯性，加强了通风效果(见图6)。同时，这一方式也可以用在外墙，进一步加强了户内外气体的交换，外墙上的通花隔断既能美化建筑形象，又有助于自然通风。

广州地区传统竹筒屋细节上的处理，在满足建筑安全性和美观性的同时，核心思想是加强建筑外部与内部、建筑内部各空间之间空气流动的连贯性，减小风阻，进一步促进了自然通风效果。

4 结语

广州地区传统竹筒屋的发展过程中，综合考虑了当地气候的影响，也找到了适应的方法，主要采用狭窄冷巷风压通风带动整个户内空气的流动；而当户外无风流入户内时，天井的热压通风又起到了主要作用。同时值得注意的是，广州地区传统竹筒屋还从门、窗和隔断等建筑细节考虑如何促进户内通风效果，起到了很好的辅助作用。

广州地区传统竹筒屋中综合运用的通风技术也启发了现代南方建筑的设计，具有重要的借鉴意义。从传统建筑中总结出来的通风技术是符合当时的客观历史条件和地域特色的气候条件的，因此也就为现代建筑设计中所提倡的绿色建筑提供了思想源泉，采用无能耗的自然通风技术或以自然通风技术辅助进行低能耗的人工通风，均能在减小资金投入的同时又保护自然环境。

[1] 茅 艳,刘加平.寒冷地区住宅窗户节能技术[J].工业建筑,2006,36(1):11-13.

[2] 董海荣,祁少明,姜乖妮,等.寒冷地区市郊住宅建筑节能措施[J].工业建筑,2007,37(3):30-32.

[3] 张延路.寒冷地区农村住宅节能技术研究[J].山西建筑,2008,34(28):243-244.

[4] 吴鹏飞.寒冷地区住宅窗户采光与节能设计研究——以西安为例[J].门窗,2009(12):38-41.

[5] 冉茂宇.福建省典型气候区居住建筑适时通风节能研究[J].福建建筑,2011(5):73-76.

[6] 张海遐,陈 浩,金瑞娟,等.活动式建筑遮阳设施对南京地区居住建筑室内自然通风的影响[J].江苏建筑,2009(5):87-88.

[7] 张三明.建筑物理[M].武汉：华中科技大学出版社,2009：

98-99.

[8] 曾志辉.广府传统民居通风方法及其现代建筑应用[D].广州：华南理工大学，2010：105,161-162.

Analyses of the natural ventilation technology of traditional bamboo house in Guangzhou

Xiong Zhijia1Mai Heng2*

(1.DalianUniversityofTechnology,Dalian116086,China;2.ArchitecturalDesignResearchInstitute,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641,China)

The paper analyzes the application of the traditional bamboo tube layer natural ventilation technique in Guangzhou, explores the promotion effect of the cold lane on wind pressure ventilation, researches the effects of the wind pressure ventilation by the patio and heat pressure, and sums up the architectural details at doors, windows and partitions can enhance the natural ventilation, so as to provide some ideas for the ventilation technical design.

bamboo house, natural ventilation, cold lane, space

2014-12-17

熊志嘉(1995- ),女，在读本科生

麦 恒(1985- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2015)06-0125-03

TU834.1

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