巴渝绿色新民居构建——以安居古镇典型民居为例

杨真静，熊珂

（1重庆大学建筑城规学院，重庆　400045；2山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆　400045）



巴渝绿色新民居构建
——以安居古镇典型民居为例

杨真静1，2，熊珂1，2

（1重庆大学建筑城规学院，重庆400045；2山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆400045）

摘要：传统民居是我国古建筑文化和遗产的重要组成部分，保护与发展并行是构建绿色传统民居的可持续发展之道。该文根据重庆的气候特点，以重庆市安居古镇某典型传统民居为研究对象，剖析典型民居在室内物理环境存在的问题，并进行气候适应性的一体化综合改造。结果表明：改造后传统民居空间布局更符合现代人的生活模式，建筑节能率为54.35%，非采暖空调时段室内热环境也得到良好改善。研究成果对探索山地传统民居低能耗热环境优化技术，构建巴渝新民居提供了借鉴。

关键词：传统民居；更新改造；物理环境；建筑节能

熊珂（1990-），女，湖北鄂州人，硕士研究生，主要从事建筑节能、绿色建筑研究。

基金论文：该文为“十二五”国家科技计划课题（项目编号：2013BAJ11B04）和中央高校基本科研业务费（项目编号：106112014CDJZR190008）论文之一。

0　引言

随着国民经济的快速发展，人们对生活水平的要求越来越高［1，2］，人居环境质量和建筑能耗已引起广泛的关注［3］。“十三五”《纲要草案》中明确指出要加快建设美丽宜居乡村，全面改善农村生产生活条件，开展生态文明示范村镇建设行动和农村人居环境综合整治行动，加大传统村落和民居、民族特色村镇保护力度，传承乡村文明，建设田园牧歌、秀山丽水、和谐幸福的美丽宜居乡村［4］。传统民居是我国农村建筑的重要组成部分，最能体现地方文化，承载乡愁情节，传统民居如何进行保护、发展是当前构建宜居村镇建设时期所面临的严峻任务。但传统民居从空间形式、卫生条件、采光和室内热舒适环境上都无法满足现代的居住要求，居民有强烈改善室内环境的愿望，导致采暖空调能耗增长非常突出［5］。同时，盲目追求住房宽敞明亮而推倒老房子，建设大量低质、高能耗简易砖混房屋，带来地域文化丧失的同时最终也会引发外部生态环境的严重破坏。因此，寻求适宜于当地的民居更新模式，实现传统民居的可持续发展，对当前宜居村镇建设以及保护地域文化与环境都具有重大意义。

本文以重庆市安居古镇典型传统民居为研究对象，结合当地气候特点，分析气候适应性被动式节能策略，对典型传统民居功能布局、室内物理环境等方面进行一体化综合改造，并通过能耗模拟和实测来评价改造效果。

1　重庆地区气候分析及被动式节能策略分析

通过建筑自身的被动式调节来达到建筑的低能耗高舒适是大力提倡的生态手段［6］，这就需要充分考虑气候的影响，采取适宜的气候调控措施。

1.1重庆地区气候分析

重庆位于中国西南部，属于典型的夏热冬冷气候区，逐月最高温、最低温及月平均温度见图1，图中可见，夏季最高月平均温度在28.3℃左右，冬季最低月平均温度在10.0℃左右。全市年平均降水量较丰富，年平均相对湿度多在70%～80%，在中国属高湿区。年日照时数1000～1400h，日照百分率仅为25%～35%，为中国年日照最少的地区之一［7］。

图1　重庆地区逐月温度

1.2被动式节能策略分析

利用weather tool采用相同的参数设置，对重庆地区分别采用被动式太阳能、高热容材料、高热容结合夜间通风、自然通风、直接蒸发降温和间接蒸发降温六种被动式策略后的舒适时段占全年时段的百分比进行分析，结果见图2。

图2　重庆地区全年采用被动式节能策略与未采用时舒适百分比

可以看出，重庆地区利用自然通风提高舒适性的效果最佳，可以达到未采用时7倍左右的效果，是采用高热容材料和夜间通风及间接蒸发的2倍左右。因此，对于重庆地区构建低能耗、高舒适建筑的技术优选顺序是自然通风、高热容材料结合夜间通风、高热容材料。

2　典型民居简介及存在的问题

2.1典型民居简介

图3　安居古镇布局

待改造的典型民居位于重庆市铜梁县安居古镇（具体位置见图3），通过实地测量与现状分析，改造前实测见图4-图6。古镇传统街区由太平街、会龙街、火神庙街等组成。街道宽4～6m，两侧底层是鳞次栉比的临街商业，多为古朴典雅的木构建筑，具有典型的巴渝穿斗民居风貌。民居之间紧密相连而不设间距或仅留有狭小的巷道，两侧是较大的屋檐出挑。

典型民居为古镇典型的“小面宽大进深”的建筑格局，建筑功能沿进深方向一字铺开，西面靠山，东面临街，南北面均紧靠邻居（图4）。建筑共两层，建筑高度为6.17m，一层净高3.00m，二层净高2.65m。建筑主体为木骨泥墙（木构框架+编竹夹泥墙），屋面为木构檩瓦体系（图7）；由于建造年代较早，部分墙体采用砖砌体加固；一层地面为简易水泥地面，二楼为木质楼板；全部为木质门窗，部分窗户缺少玻璃。临街卧室窗户为木窗扇单层玻璃。

图4　一层平面图

图5　二层平面图

图6　剖面图

2.2存在的问题

2.2.1平面功能

该民居的小面宽大进深形式导致流线单一，各功能房间穿套使其私密性得不到保障。一层起居室直接临街，这在过去是有利于邻里间交流；但随着旅游业的兴起，大量游客涌入古镇，起居室的私密性受到了极大影响，已无法满足现代人的生活需求。另外，建筑的交通空间位于主体尽端，导致另一侧房间均为穿套房间。

图7　民居立面

2.2.2室内采光与通风

由于该民居为中间户，且建筑格局特殊，导致采光只能通过东西两侧短边和屋顶采光，而西侧又毗邻山体（图6），导致房间采光严重不足。据测量，一层堂屋春季典型日采光系数在2.0%～6.7%之间，白天室内也需要开灯。另外，由于建筑进深过大，室内无法形成良好的通风，且雨水常年沿山体汇入西侧墙脚的排水沟，使室内湿度增大，导致地面结露严重，尤其是一层的卫生间和厨房。

2.2.3室内热环境

通过2014年夏季典型时段对该民居的实地测量，选择室外温度较高且稳定的一天作为典型日对室内外温度进行分析（图8）。从图中可知，该民居一层室内热环境较好，但二层卧室较为恶劣，其最高温度、平均温度均高于室外，显然没有满足建筑的防热要求。

3　典型民居气候适应性改造设计

建筑空间形态和室内物理环境的改善是实现生态民居的重要基础，也是实现低能耗绿色巴渝民居的重要措施。下面根据重庆的气候特点，对典型民居在平面功能、室内热环境和采

图8　夏季典型日室内外温度变化

图9　改造后效果

3.1平面功能优化

针对原有民居在使用功能上无法满足现代人的居住需求，对建筑空间进行合理分区（图10-图12），将建筑分为对外和对内两条流线，一层空间对外，临街部分为商业店面；二层对内，是供住户使用的起居室和卧室，同时完善功能，增加厨房和卫生间。二层并排设计了3间卧室，通过廊道解决房间穿套问题，提高房间私密性。同时，结合住户需求，解决室外空间不足的问题，将靠山部分坡屋顶改造成可上人的平屋顶，屋顶花园为住户带来观景与休闲的户外空间。

图10　改造后一层平面图

图11　改造后二层平面图

图12　改造后屋顶平面图

3.2通风采光设计

从重庆的气候分析可见，自然通风是改善夏季热舒适最有效的被动措施。因此，在改造时选择多种加强室内自然通风的方法。建筑西侧临山，建筑与山体之间几乎没有太阳直接辐射，形成天然冷巷，而屋顶温度高，出屋顶的楼梯间提高了出风口高度，使得位于建筑中部的楼梯间形成拔风井（图13），能有效实现热压通风带走室内的热量，另外重庆全年风速较小，为了增加冷巷与室内的风压差，在一层靠山处增加风机，采用主被动结合形式加强通风效果。

出屋顶的楼梯间为玻璃体，最大限度将顶部的天然光引入下部空间，楼梯间两侧房间均朝楼梯间开窗，通过间接采光提高室内照度，二层中间的卧室的采光通过抬高原西侧坡屋顶增加高侧窗来实现（图13）。通过改造后，使得各房间均有天然采光，大大提高了室内光环境。

图13　改造后通风采光示意图

3.3围护结构改造

该民居改造前墙体为编竹夹泥墙，屋顶为小青瓦屋顶，窗户为单层玻璃，其传热系数都比较大［8，9］，导致室内热环境恶劣。通过对重庆地区的被动式节能策略分析中得知，利用好高热容材料是重庆地区提高舒适性的有效方法之一。针对这个策略，对典型民居室内热环境存在的问题对其围护结构进行合理的改造，改造后性能参数见表1。

表1　改造后围护结构性能参数

4　改造效果

该民居在2015年3月完成改造，通过实测和模拟，对典型民居改造前后的室内热环境与能耗进行比较。

4.1室内热环境

于2015年夏季典型时间对该民居进行室内外温度测量，选取与改造前室外温度最接近的一天进行分析。对改造前热环境最差的二层卧室进行比较（图14）。从图中可见，改造具有典型的移峰填谷作用，使全天室内温度更加稳定，峰值削减更为明显，最大降低了2℃，平均值降低了0.4℃，室内热环境明显得到改善。

图14　改造前后临街卧室实测温度对比

4.2能耗水平

应用Design Builder软件分别建立改造前后建筑模型，采用重庆典型气象年数据进行能耗模拟。参数依据改造前后的建筑实际情况设置，改造前后建筑能耗见图15。从图中可见，改造后全年能耗下降明显，尤其是围护结构的改造后，保温性能大大增强，采暖能耗下降显著，单位面积能耗由152.25 kW·h/ m2下降至69.49 kW·h/m2，节能率为54.35%。

图15　改造前后全年能耗对比

5　结论

传统民居是传统文化的重要载体，也是老百姓的居住场所。传统民居的更新节能改造，应该以保护为前提，以降低建筑能耗和提高人体舒适度为目的，构建与时俱进的绿色新民居，使传统民居焕发出新的生机。安居古镇典型民居更新改造项目将保护传统风貌与改善室内物理环境相结合，根据重庆气候特点，合理地利用被动式策略，有效提高了建筑室内舒适度，降低了建筑能耗，建筑节能率达到54.35%，该改造项目为巴渝传统民居的更新建设提供了可行的思路，为既有传统建筑的节能改造提供实践参考。

参考文献：

［1］郑军德.走生态文明之路的新农村住宅设计［J］.浙江师范大学学报：社会科学版，2014（4）：85-91.

［2］武涌，刘兴民，李沁.三北地区农村建筑节能∶现状、趋势及发展方向研究［J］.建筑科学，2010（12）：7-14.

［3］王医.湘中北地区传统民居建筑形式的气候适应性研究［D］.长沙：湖南大学，2012：76.

［4］中国建筑学会.住房城乡建设部关于开展绿色村庄创建工作的指导意见［EB/OL］.［2016-04-02］.http∶//www.chinaasc.org/ news/zonghexiaoxi/20160325/112788.html.

［5］Yilmaz，Z. Evaluation of energy efficient design strategies for different climatic zones：comparison of thermal performance of buildings in temperate-humid and hot-dry climate［J］.ENERGY AND BUILDINGS，2007，39（3）：306-316.

［6］杨柳.建筑气候学［M］.北京：中国建筑工业出版社，2010：302.

［7］百科地理组.重庆［EB/OL］.［2016-04-17］.http∶//baike. baidu.com/subview/2833/6922767.html.

［8］鲍沁星，王美燕.浙江地区几种农村常见墙体热工性能分析及改进［J］.安徽农业科学，2009（5）：2329-2331.

［9］张涛.国内典型传统民居外围护结构的气候适应性研究［D］.西安：西安建筑科技大学，2013：274.

责任编辑：孙苏，李红

New Green Residence Construction in Chongqing

Key words：traditional residence；renovation；physical environment；energy efficiency

Abstract：The traditional residence is an important component of the culture and heritage of ancient architectures in China. To develop them while protecting is the right way to maintain the sustainable development of the traditional residence. This paper，combined with the climate characteristics of Chongqing，and with the typical traditional residence in Anju，an ancient town in Chongqing，as the study subject，analyzes the problems in the indoor physical environment of the typical residence and comprehensively reforms climate adaptability. The results show that the spatial layout of renovated traditional residence adapts more obviously the modern life style，with building energy efficiency rate up to 54.35%，and indoor thermal environment is also massively improved when not air-conditioned. The study offers some references for exploring thermal environment optimization technology with low energy consumption for traditional mountainous residence and establishing new civil residence in Chongqing as well.

中图分类号：TU-87；TU241.5

文献标识码：A

文章编号：1671-9107（2016）05-0009-04

收稿日期：2016-04-22

作者简介：杨真静（1975-），女，重庆人，博士，副教授，主要从事建筑节能、绿色建筑研究。

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.05.009