徽州传统民居被动式设计技术

黄志甲，张恒，江学航

（安徽工业大学建筑工程学院，安徽 马鞍山 243002）

徽州传统民居被动式设计技术

黄志甲，张恒，江学航

（安徽工业大学建筑工程学院，安徽 马鞍山 243002）

中国各地传统民居蕴含着大量的气候适应性的被动式设计技术。为保护与传承徽州传统民居被动式设计技术，文章以徽州传统民居为研究对象，通过实地调研与测试，分析和探讨天井、空斗砖墙、坡屋顶、厢房地笼、花格窗、封闭外墙、建筑色彩、聚落规划等气候适应性被动式技术的节能原理，为新民居的气候适应性被动设计提供参考。

徽州传统民居；被动式设计技术；气候适应性

目前我国正处于城镇化快速发展和全面建成小康社会的关键时期，经济的快速发展和人们生活水平不断提高，但同时也出现了传统文化得不到很好的传承，城乡建设缺乏地域特色，本土的自然和文化特性遭到毁坏等问题。随着传统民居的逐渐消失，伴随的却是传统民居所蕴含的优秀被动节能建造技艺流失，所以对传统建筑被动式节能技术的发掘与保护就显得尤为重要。

为使得徽州传统民居得到更好的传承，近些年来安徽省也开展了很多关于古徽派建筑的专项保护工作，出台了《关于加强徽派建筑特色保护与传承工作的意见》（皖政办〔2012〕70号），《安徽省徽派建筑保护专项资金管理暂行办法》（财建〔2013〕623号），要求各地方政府在做好古徽派建筑保护和传承工作的同时，延续其特有的传统风貌和历史文化。

徽州地处夏热冬冷地区，受到北亚热带湿润的季风气候影响，气候温和湿润，围绕徽州传统民居建筑气候适应性展开的研究成果显著。国内学者在徽州传统民居气候适应性技术研究中，在传统民居建筑生态经验方面，从气候调节及生态学的角度来分析传统民居空间形态，归纳总结出传统民居中生态建筑经验的表现形式[1]；在传统民居布局方面，分析其布局形式对室内风、光、热环境的影响[2]；在传统民居围护结构方面，分析不同区域传统民居围护结构热工性能，总结不同区域围护结构构建方法和材料类型，分析不同区域传统民居围护结构的适应性[3]；在传统民居被动式设计技术方面，通过实地测量及能耗软件模拟分析对被动式技术在建筑节能方面起的作用进行归纳总结[4～5]。通过对徽州传统民居实地调研和相关文献学习，发现前人对于徽州传统民居中可用于现代建筑的被动式设计技术及原理缺少较为完整的介绍和发掘。本文以徽州传统民居为研究对象，对其中蕴含的被动式设计技术及原理进行介绍和发掘。这对区域性的传统民居的修缮传承及新民居节能设计具有重要指导意义。

天井是徽州传统民居中最典型的建筑元素，天井由屋顶四周的屋檐或者墙壁瓦顶所构成，形如井口，呈长方形，长宽比一般约为5∶1，面积是房屋面积的1/8～1/9。天井一般位于厅堂前，厅堂面对天井设立，两者融为一体。

图1 天井

天井具有通风、采光、遮阳、防风、收集雨水、防火、排水等功能。夏季在热压与风压的作用下，增加了天井和厅堂的自然通风，利于改善室内热环境；天井的建造狭窄幽深，避免夏季阳光暴晒又保证室内光线充足。冬季阳光通过天井投射到墙面上，提高室内温度；组成天井的高大外墙阻挡建筑正面来风，利于民居冬季保温。天井内蓄水池及排水道用于收集雨水、防火与排水[6]。天井改造是通过改天井为天窗，夏季白天关闭天窗，夜晚开启天窗来合理组织通风；冬季封闭天井，起到保温效果。

空斗砖墙是采用当地黏土烧结的砖块侧砌或平、侧交替砌筑成的空心墙体。厚度在240～500mm之间，一般作为木架构房屋的外围护墙。平放砌筑的砖块称为眠砖，竖立砌筑的砖块称为斗砖，根据砌法可分为一眠一斗、一眠三斗、全斗无眠等。有的在中空部分填充碎砖、炉渣、泥土、草泥等改善热工性能。

图2 空斗砖墙不同砌法

图3 空斗砖墙细部构造

当地黏土烧结的砖块热阻大，稳定性好，蓄热性能强。空斗砖墙结构中有空气层，热稳定性好，导热性能差，其保温隔热性能优于相同砌筑材料情况下的实砌墙。对空斗砖墙的改造方式是通过内填保温混凝土，同时运用混凝土空心砖代替黏土砖和青砖，增加其保温隔热性能。

皖南地区传统民居屋顶大都采用坡屋顶瓦屋面,常见的屋面由下至上主要有以下几个部分构成:屋架、檩条、緣子、望砖(望板)、苫背、小青瓦。

图4 屋顶细部构造

图5 双坡式屋顶

传统民居屋面青瓦和望板之间存有间隙，形成了一定厚度的空气隔层，增强了其通风性能。日间阳光照射瓦面，由于遮挡作用，上层瓦面温度较底层瓦片温度高，屋面上下空气层出现温度差，瓦片间空气通过瓦间空隙流出，室内空气不断补充。夜间室外和瓦面温度较室内温度低，室外空气通过瓦间空隙进入瓦片与望板间的空气夹层，从而使得室外凉爽空气进入室内，降低其温度[7]。对于屋顶优化，依旧延续传统民居青瓦、苫背、望板屋顶构造形式，采用现代混凝土屋面代替传统的木质望板，传统民居中的苫背则用新型防水保温材料代替。

厢房楼地主要采用的是架空木板结构，其一般高于厅堂300～400mm，并在其朝向厅堂的墙基处设置通风口。

图6 厢房地笼

图7 底层卧室架空通风孔洞

厢房底部的架空木板及墙基处通风孔，增加了其通风换气的效果，能及时排除夹层中的潮湿空气，达到防潮效果[8]。对厢房楼地的改进是依旧采用其架空楼地的建造形式，通过用钢筋混凝土楼地来更换木质楼地，并在混凝土下方铺设挤塑聚苯板，来增加其保温、防潮性能。

花格窗是具有丰富棂条变化又兼具实用和装饰功能的镂空窗体，早期花格窗的格心多为直棂或方格的样式，逐渐发展过程中，格心开始将木板浮雕、透雕，镶嵌在花格窗的框架中，通透的门窗格心不仅起到美化作用，更具有很强的实用功能。

图8 雕刻精美的花格窗

环绕天井周围门窗的格心是室内主要采光口，同时与天井相结合，增加了空气的流通，起到了采光通风的双重功效。镂空的花格窗在夏季太阳强烈的时候提供阴影，减少室内的光照得热和防止眩光。花格窗可以人为的开关或者覆上墙纸，类似现代建筑中的可调节遮阳，在冬季可以防寒保暖，过渡季节全开可以尽可能的利用自然采光和自然通风。花格窗的可开启面积比、窗墙面积比大部分都符合夏热冬冷地区建筑节能设计标准。对窗户的改造以扩大窗墙比、采用中空隔热玻璃、断桥铝窗框及提高气密性为主要措施。

徽州传统民居建筑外墙高大且封闭，墙体上很少开窗或开启很小的窗洞。与狭窄的街巷巷道形成的“窄巷高墙”空间形态是徽州传统民居适应当地自然气候条件的结果[9]。

图9 封闭的外墙

高大、封闭的外墙能够起到冬季防风、保温，夏季遮阳的作用。街巷的高宽比决定了墙体得到的太阳辐射量，当高宽比大时，街巷高深，建筑之间相互遮挡，避免墙体受到阳光的直射，减少得热，在一定程度上也起到了调节巷道温度的作用，从而形成凉爽舒适的室内外空间。

徽州传统民居的整体色彩较为讲究。粉墙黛瓦，即白墙黑瓦在青山绿水之间，形成了一幅幅如诗如画的水墨画，呈现出怡人的建筑景观和人居环境。

图10 墙体颜色

徽州传统民居单体建筑通常采用外墙刷白灰的形式，白色墙体对于太阳直射和散射辐射的反射率高吸收率低，可以防止夏季外墙吸热进而影响室内温度波动。

徽州传统民居村落注重整体规划，选址巧妙，讲求风水，结构完整。建筑村落背山面水，四面环山，地势北高南低，选址和布局体现出依山傍水，随坡就势的格局，充分利用天然的地形、地貌进行规划设计[10]。

图11 聚落规划布局

徽州传统民居村落背山面水，在风的作用下，水蒸气和水面上方的冷空气通过巷道进入村落，调节局部小气候。随坡就势的建筑格局，充分利用当地的山谷风，形成良好的自然通风效果。建筑多坐北朝南，易于冬季采光、纳阳。

本文通过对徽州地区传统民居实地调研与测试分析，对徽州传统民居天井、空斗砖墙、坡屋顶、厢房地笼、花格窗、封闭外墙、建筑色彩、聚落规划等被动式设计技术及原理进行了较为完整的介绍和发掘，并对典型被动式技术提出改进措施。为徽州传统民居保护传承及夏热冬冷地区新民居建设提供理论依据。

[1] Lin BR,Wang Z,Liu YC,et al.Investigation of winter indoor thermal environment and heating demand of urban residential buildings in China's hot summer-Cold winter climate region [J].Building and Environment,2016,101：9-18.

[2]Gou SQ,Li ZR,ZhaoQ,et al.Climate responsive strategies of traditional dwellings located in an ancient village in hot summer and cold winter region of China[J].Building and Environment,2015,86：151-165.

[3] 张莹,钟杰.徽州传统民居室内环境分析[J].华中建筑，2011,(5)：66-69.

[4]陈晓扬,仲德崑.宏村徽州传统民居过渡季节室内环境分析[J].建筑学报,2009，42(8)：68-70.

[5]宋冰,白鲁建,杨柳,胡冗冗,黄睿洁.徽州传统民居夏季室内热环境研究[J].建筑节能，2015,43(290)：69-73.

[6]单德启.安徽民居[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[7]陈全荣，李洁.中国传统民居坡屋顶气候适应性研究[J].华中建筑，2013,(4)：140-142.

[8]王小斌.徽州民居营造[M].北京:中国建筑工业出版社，2013.

[9]胡静.浅谈皖南传统民居的被动式技术[J].浙江建筑，2014,31(1)：49-52.

[10]单德启.中国民居[M].北京：五洲传播出版社，2010.

TU-023

A

1007-7359（2016）05-0034-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.008

国家自然科学基金项目“徽州传统民居室内热环境形成机制及设计优化研究”（编号：51478001）。

黄志甲（1963-），男，安徽枞阳人，毕业于同济大学，工学博士，注册环评工程师。