基于微气候调节的绍兴传统民居天井生态性研究

毛磊?周景崇

以绍兴传统水乡民居的天井作为主要研究对象，结合当地特殊的地理气候环境，从通风、采光、遮阳等层面的生态应变性进行分析，总结得出天井空间对房屋整体微气候环境的具体调节方式，以期为我国生态住宅设计提供可资借鉴的被动式节能思路。

绍兴传统民居基本遵从了中国传统建筑中以“间”为单位，沿纵、横轴线拼联以形成组合的布局形式。民居的进深往往很大，使得房屋整体呈长筒形，内部功能空间的整体利用率较高，通常是宅铺结合形式。南向沿河、街的立面大多通透开敞，为室内的微环境调节提供了优越的条件。

绍兴传统民居天井布局形式

从布局上来看，绍兴地区的传统民居多是以天井为核心，正房、厢房围绕天井布局，从而共同构成房屋的内向封闭庭院。临河临街的民居由于房屋本身的空间狭小而只设置很小的天井用以采光和通风，往往只有一个开间的大小，甚至更小的只作为一个通风、采光口；大、中型民居通常会有多个天井，布局位置也都比较灵活，天井内通常都会设置水池、水缸、花草盆栽等，使房屋内部形成一个完整的小气候体系。

作为绍兴传统民居中不可或缺的生活空间，天井同时又是调节房屋微环境的关键节点。穿插于形体间的天井在解决房屋内部采光的同时，又兼作拔风井加强了建筑垂直方向的空气交换。此外，天井四周深远的挑檐和高大的围墙，又可避免夏季直接的太阳辐射，对改善民居室内外环境的舒适度起到了重要的调节作用。

绍兴传统民居天井空间的通风应变分析

首先，门窗作为进风口，与作为排风口的天井在空间上存在一定的高度差，这种高度差越大则形成的拔风效果就会越明显，这为风压通风的形成提供了条件；

其次，由于建筑各部位接收的热辐射量不等，容易形成自然的热压通风。被太阳直接辐射到的地表，温度会有明显升高，其上部的热空气也会因容重的减少而上升至室外排出。处于檐廊灰空间下的空气温度相对较低，与天井上部的高气压形成压力差，使廊内空气产生向天井上部流动的趋势。同时室内温度相对较高的热空气上升，但由于跟天井上部的空气温度仍存在着温度差，又能使室内的热空气不断地流入天井。加之部分民居在东西向设置的巷道或廊道会与两侧的冷巷相连，使冷巷中的冷空气补充进室内，加剧了热压通风的效果。如此循环往复，民居室内就会不断有新鲜且温度相对较低的冷空气流入，而温度相对较高的热空气则不断从天井排除，且这种具有自发循环性的通风方式，不需要消耗任何的能源。

此外，中部的天井将房屋的前后一分为二，形成两个相对独立的通风系统。通过风压通风原理可知，要形成自然的风压通风，进风口位置不能在风影区内。绍兴民居多为两层，对于天井前部分的房屋来说，民居多是临街或临河，很少处于风影区的遮挡范围内，而天井后部的房屋则可能会处于前面房屋的风影区内。

假定后排房屋一层的檐高为3米，坡屋顶坡度为30°，根据间距计算公式：

D=Hcotγ

式中：D为前后房屋的间距，m；H为后排房屋的檐口高度，m；γ为屋顶坡度，度。

可得到前后房屋的间距D为5.19m，即天井前后房屋的总间距需达到5m左右时，才能保证房屋内部的自然通风效果。这个距离对于绍兴的大部分民居还是可能达到的，而对于用地紧张的房屋，在D达不到5m的情况下，假设取最容易达到的宽度D为3m时，后排房屋的檐口高度H为1.73m，即后排房屋在地面标高1.73m以上的部分都是可以不受风影区的影响，而往往房屋二层的窗台高度在4.9m的位置，与风影区的临界点大约处于同一水平位置。在调研中发现，绍兴的大部分民居都会将天井后部的房屋整体抬高0.5-0.6m，这为二层的风压通风创造了更为理想的条件。因此，绍兴民居在用地紧张的情况下，通过小型天井的布置也是可以满足二层以上房屋的通风需要，而一层则通过热压通风予以解决。

绍兴传统民居天井空间的热应变分析

天井作为民居室内外空间流通的过渡空间，如何有效的减弱太阳辐射热对天井院落空间的影响则直接关系到房屋内部温度的波动程度。因此，天井四周往往会有深远的挑檐。从天井四周屋檐挑出遮阳的层面分析，取绍兴地区经纬度为东经120°、北纬30°，大暑日正午13：00时的太阳方位角为-57°42′，太阳高度角为73°24′，正南向屋顶方位角Af=0°，太阳方位角与屋顶方位角的差值为-57°42′，根据公式：

Hs=D/Sinhs·CosAfs

其中，Hs为檐口在外墙面上的投影长度，m；D为屋顶出檐深度，m；hs为太阳高度角，度； Afs为太阳方位角与屋顶方位角的差值，度。

可知天井正南向的檐口在后排房屋外墙面上的投影长度Hs=1.955D，即阴影的长度是屋顶出檐深度的1.955倍。

假设天井四周屋檐出挑1m，则檐口在外墙面上的阴影长度为1.955m，如果单层层高为4m，在夏季太阳辐射最强烈的时间点上（大暑日正午13：00时），屋檐挑出1m的南向单层墙面上就能有近49%的阴影，使得天井四周上下层温度产生明显的差异，为房屋内部的整体通风提供了绝佳的条件。

结语

从传统中获取房屋被动式微气候调节的灵感，一则可在大幅降低房屋初期建造成本和后期使用维护成本的基础上，为居者提供相对舒适的人居环境；二则在“全球化”先锋设计理念的冲击下，为本土的地域建筑文化在现代的延续提供更为宽阔的平台。

（作者单位：浙江理工大学）