徽州传统民居节能改造设计方法研究

季文媚，徐朋辉 （安徽建筑大学建筑与规划学院，安徽 合肥 230000）

0 前言

徽州传统民居是我国民居建筑的重要组成部分，其以马头墙、“四水归堂”式的天井、精美的砖雕、木雕和石雕而闻名遐迩。传统民居根植于徽州秀丽的自然环境与特定的人文历史，“七山一水一分田，一分道路和庄园”的地理特征造就了“多层、窄天井、院落式”的徽州民居。然而，当代徽州地区的人居环境已经发生天翻地覆的变化，人们的生活生产方式亦日益更新，人们对生活品质的需求不断提高，空调、太阳能热水器等现代社会的生活设施已经极大地破坏传统村落的历史风貌。在“传统”与“现代”相冲突时，需要另辟蹊径，既让人们享受到现代化的舒适生活，又更好地保护徽州传统民居这一人类瑰宝。因此，徽州传统民居节能改造成为一个可行之计，有效地将“传统”与“现代”相融合。

1 传统民居能耗问题分析

围护外墙的保温隔热性能是住宅节能的重要组成部分。徽州传统民居外围护墙体较厚，一般在330～350mm，墙面开窗较少，封闭性强，且多采用空斗墙的砌筑方式，一般情况下，其保温性能高于现代砌块砖墙体。然后，徽州属于北亚热带湿润季风气候区，年平均降水量在1700mm左右，3～7月份为降水集中期[1]。常年的雨水冲刷除了增加房屋斑驳的历史沧桑感，也侵蚀了房屋外墙的防水石灰抹面，雨水渗透至墙体内，极大地降低了墙体的热惰性，现在徽州传统民居围护外墙自身的热工性已经能很难达到现代生活住宅所需的保温隔热要求。

徽州传统民居的构造体系素有“厚外墙、薄顶、薄隔墙”之称，单薄的屋顶和隔墙保温隔热性能弱，能耗损失大。天井对徽州民居室内热环境的改善作用非常明显，它可以组织自然通风、采光和遮阳。然而，人们现代化生活中已经大量使用空调，开敞式的天井通过空气对流使得了夏冬两季建筑能耗大幅增加。徽州传统民居门窗多用木材建造而成，长年累月的风吹雨打侵蚀了木料，使得木板间的拼合缝增大，门窗的保温隔热性能骤减。

因此，提高徽州传统民居外墙的热惰性，增强屋顶和内隔墙的保温性能，提高门窗的气密性，将天井封闭化处理，对减少建筑能耗和提高节能效率具有重要意义。

2 墙体节能改造设计

2.1 外围护墙构造特征

徽州传统民居外围护墙体的构造方式有两种：一种是砖平砌成实心墙，另一种是砖平砌与竖砌相结合成空斗墙。实心墙多见于明代民居，现今所保留下来的徽州传统民居多采用空斗墙的砌筑方式[2]。因此，空斗外墙成为了徽州传统民居的一大构造特征。空斗墙中平砌砖称为眠砖，竖砌且平行于墙面的砖称为斗砖，竖砌且垂直于墙面的砖称为丁砖。常见的砌筑形式有：一眠一斗、一眠二斗、一眠三斗、全斗无眠等（图1），无论采用何种砌筑方式，每隔一块斗砖必须砌一块或两块丁砖，墙面上不应有竖向通缝。

图1 空斗墙砌筑示意

徽州传统民居空斗墙有填充黄泥、碎石和不填充物体之分（图2）。填充式空斗墙整体稳定性更佳，黄泥作为粘结剂增强了砖之间的联系，且黄泥具有一定的保温隔热性能（达不到夏热冬冷地区墙体节能要求的0.8W/㎡·K）[3]。不填充式空斗墙的做法出现较晚，这可能与徽州地区农业耕地稀少有关。

图2 空斗墙填充黄泥、碎石

2.2 外围护墙保温构造方法

常见的外围护墙保温构造有三种：外墙外保温、外墙中间层保温和外墙内保温。外墙外保温构造是在外墙砖和石灰抹面之间增设保温层和隔汽层，隔蒸汽层置于保温层外侧，避免雨水侵蚀外墙破坏保温层。对于保存完好的传统民居，外墙外保温势必会破坏民居历经风霜所形成的“粉墙”特色，因此，这种构造做法仅适用于新建的具有传统风格特色的民居。

外墙中间层保温构造是将空斗墙中原有黄泥、碎石填充物替换为泡沫混泥土或其他适合的保温隔热材料，以此提升墙体的整体保温隔热性能。此种构造方式很少使用，适用于已经破坏严重的需要原地重建的房屋。

图3 外墙内保温构造示意

外墙内保温是在外墙内侧增设保温层和隔蒸汽层，隔蒸汽层置于保温层内侧，防止内墙面凝结水蒸气渗透进保温层（图3）。常用的保温材料有无机保温砂浆、硬泡聚氨酯。此种构造方式可操作性强，适应范围广，既不破坏外围护墙体的风貌特征，又能提高墙体的保温隔热性能。徽州传统民居中，外墙内侧常设有厚度约30mm左右的木隔板，木隔板与外墙内壁之间形成一个约50～100mm的空气夹层，空气夹层亦起到热阻隔作用。

2.3 内隔墙保温构造方法

徽州传统民居内部多采用木板墙分隔空间，受限于施工技艺以及岁月的侵袭，木板墙常出现龟裂现象，保温隔声性能减弱。内隔墙节能改造设计时，可以结合已存在的木板隔墙做夹心保温，在原有木板隔墙一侧增设具有一定阻燃性能的无机保温材料，然后在保温材料外侧再加装一道木板墙，形成新旧木板墙中间夹保温材料的构造形式。

3 屋顶节能改造设计

3.1 屋顶构造特征

屋顶是徽州传统民居热损失第二大的部位，其构造做法由内至外依次为：梁—椽—望板（或望砖）—座灰—盖瓦。望板或望砖与盖瓦之间形成60～80mm的夹层，这种垂直的热缓冲层增强了屋顶的隔热性能。传统民居常在座灰中加入纸筋、石灰等材料，以提高座灰的整体拉结性和防水性[4]。

3.2 屋顶节能构造方法

屋顶的保温构造可以借鉴现代建筑的处理方法，将原有的座灰替换为加气混泥土保温层，同时增设防水层等，自下而上构造做法依次为：梁—椽—望板（或望砖）—找平层—结合层—保温层—找平层—结合层—防水层—找平层—结合层—盖瓦[5]。防水层能有效阻隔屋顶外侧雨水的影响。此构造做法既增强了屋面的保温隔热性能，亦延续了传统屋顶的外观形式。

4 天井节能改造设计

4.1 天井的作用

天井是徽州传统民居气候调节的枢纽所在，传统的认知是夏季天井通过“烟囱效应”来增加室内的自然通风，带走空气中过多热量，调节建筑内微气候。但是，清华大学建筑技术研究团队通过调研、数据实测提出徽州传统民居夏季降温以遮阳为主，以自然通风为辅，窄天井有效降低夏季阳光直射[6]。实测数据表明，白天天井下的温度比室外明显低，从而能有效降低厢房和正厅的白天温度。天井内温度呈垂直状分布，井上与井下平均温差3℃，最高温差可达10℃，说明狭小天井通过遮阳降温效果明显[7]。而且，天井上下温度差有利于诱导热压通风，正是因热压差存在，天井具备了调节自然通风的能力。

4.2 天井改造设计方法

夏季天井以遮阳为主，冬季则是正厅、厢房等主要使用空间采光的重要组成部分。因此，天井封闭化改造多采用玻璃幕墙。封闭天井可以有效减少墙体与室外空气的接触面，降低建筑的体型系数。体型系数越小，单位体积建筑空间的能耗损失越低，节能效果越明显。

天井封闭有两种形式：顶部封闭式和四周围合式。顶部封闭式是在天井顶部四周的屋檐上加设一定高度的玻璃刚架顶，玻璃顶的形式可以为单坡式、双坡式等。刚构架自重较大，对檐口的结构刚度有一定要求，当檐口刚度不满足要求时还需加设附属支撑构件。四周围合式是沿天井的四周自下而上设置玻璃幕墙，将天井空间完全分隔成外部空间。相较于将室外空间划入室内从而增加使用空间的顶部封闭式，四周围合式未能充分利用天井的空间。无论采用何种封闭形式，均需在幕墙上设一定数量的可开启窗。夏季白天打开窗，可以增加室内空气流动速度；冬季关闭窗，可以将天井变成集热的温室。

4.3 空气龄

空气龄是指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间，其反映了室内空气的新鲜程度，是衡量房间通风换气效果的重要指标。天井封闭后势必会影响民居内部空气龄。我国绿色建筑评价标准中认定新鲜空气的空气龄应在180s以内。因此，封闭玻璃顶或玻璃幕墙上需控制开窗数量、位置和大小，尤其是靠近二层房间处，使房间内空气龄尽量小。

5 门窗节能改造设计

门窗是房屋与外部空间热传递最活跃之处。徽州传统民居的窗户主要分为开向天井的窗及开向外墙的窗。开向天井的窗是室内主要采光口，同时与天井相结合，增加了室内空气流通，起到采光与通风的双重功效。但是，在寒冷季节，开向天井的窗也是房屋内热能损失最严重的地方。开向外墙的窗常年开敞，不具有保温性能。

门窗节能改造主要通过封闭化来增强其保温性能。门的改造是在距离正门一定距离处加设一道玻璃门斗，形成空气间隔区。窗户的改造是在窗户的内表面根据需求加设各种性能的玻璃，比如保温隔热的双层玻璃、LOW-E玻璃、消声隔声的真空玻璃或降低辐射的镀膜玻璃。加设的玻璃需做成可开启式，在需要通风时打开，保证窗户既保温隔热又能组织通风。

6 结语

徽州地区的传统民居保存量大，建筑风貌特征明显，因此，选择的技术需具有普遍性、可操作性和适应性。笔者认为，外围护墙体的内保温构造方式适应性强，成本相对较低，可大量推广；内隔墙的保温构造方式可根据居民的使用需求，在使用频率高的房间进行改造；屋顶保温构造施工难度偏大、施工周期长，可在典型民居中做示范推广；天井和门窗的封闭化改造已被广泛使用，可在玻璃材料选择上进一步优化。现代的技术与传统的风貌特征相融合，会让徽州传统民居更好的为人们所用。