江南民居“四水归堂”设计的节能解读

刘聪 朱娴 单玥

摘要：“双碳”背景下，对建筑的物质环境系统和能量系统的控制更为严格，需要重新审视当代建筑的空间形态设计手段和方法。单纯运用空间设计手段达到本体节能，改变严重依赖技术手段推动低碳发展的现状，将对建筑设计发展产生深远的影响。江南民居根据当地气候条件，采用适当的方式将光照和通风引入室内，达到保护环境和节约能源的目的。“古为今用”，通过研究传统民居的设计手法启迪当代建筑设计，是文章的主要目的。

关键词：江南民居;“四水归堂”;节能

中图分类号：TU241.5 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2022）18-0-03

君到姑苏见，人家尽枕河。

古宫闲地少，水港小桥多。

夜市卖菱藕，春船载绮罗。

遥知未眠月，乡思在渔歌。

杜荀鹤的《送人游吴》描绘了江南水乡的优美景色，弯弯的河道上遍布小桥，由小桥、流水构建的生活空间，拥有令人神往的精致和容易让人陷入的漫不经心。“夜市卖菱藕，春船载绮罗”这句诗颇具生活气息，又不乏江南小镇的婉约之美。江南是文人墨客恒久吟诵的主题，江南水乡成就了古城的独特之美，反之，江南民居的独特设计也让江南在历史上留下了浓墨重彩的一笔。

1 气候环境

大家普遍认为江南以苏杭为中心，处于长江中下游的长江以南地区，是被文人美化了的地方。事实上，江南这个区域概念在地理上是不断变化的[1]。古代的江南指长江以南的地区，清初设置了江南省，包含现在的浙江北部、江苏和安徽的大部分地区。现代除了指苏南、浙北，还包括安徽、江西两省长江南部的广大地区。因此，本文分析的江南民居也限于此区域。

江南处于亚热带向暖温带过渡地区，温暖湿润，四季分明，降水丰富，雨热同期。该区域丘陵分布广泛，红壤遍布，夏季高温多雨，冬季平均气温高于0℃，气温年差较小，而梅雨更是江南地区一种特有的天气现象。“小桥流水人家”，吴越地理环境和生产生活要素最本质的特征是水，吴越文化发源于江河湖海汇聚的水乡泽国，因此江南的建筑文化也融入了水的特征。不同于徽派建筑的高大气派，江南民居依水而建，布局紧凑，院落占地面积较小，以适应当地人口稠密、少占农田的特点。中轴线上设立住宅大门，迎面的正房设为大厅，住宅后院建两层楼房。四合房屋围成天井，兼具采光、遮阳、通风、排水等功能，对现代建筑的空间设计具有启迪作用。

2 布局设计

江南民居以合院式为基本形制，包括天井式、庭院式、宅園式等。其中的天井式民居，房屋围合成方形庭院。天井既作为建筑内部向外敞开的空间，也作为家人的活动中心。天井面积不大，长度相当于厢房开间，宽度相当于正房中央开间，四面房屋的挑檐使得天井的露天部分更窄小。在《易经》八卦中，“中”是主要的方位，是整个建筑群体的核心。古代以天空为宇，对应中庭、天井，符合我国古朴哲学理念中的“天人合一”，室内空间和室外环境在此处融合[2]。除此之外，在风水理论中，水为财富之源，下雨时天井式民居屋前脊的雨水会从四面汇入天井，寓意水聚天心，象征聚财聚气，因此当地人也称这种结构的房屋为“四水归堂”（见图1）。

以浙江民居河坊街13号为例（见图2），三合院式民居也叫“十三间头”，即正房三间居中，朝南面天井，中央一间为敞厅，厅侧两间为居室，是主人居住之所，左右厢房各五间，面向天井，檐廊相互贯通。大厅多为三开间抬梁式大空间。为了隔湿防潮，一般多建成底层砖墙上层木结构的两层楼房。因为春末夏初为长江中下游的梅雨期，多阴雨天气，常有大雨和暴雨天气出现，所以江南民居屋面多为斜坡（见图3）。房顶较大的坡度在多雨的天气便于雨水下落，适应了地形地势，充分利用了空间，而且便于多途径取水。

3 节能分析

天井是当地居民根据气候条件长期适应自然、改善环境的创造性设计，单从建筑节能方向来看，就有很多值得借鉴的地方。

3.1 采光

受中国人的思想观念和审美情趣的影响，围合这种内向封闭而又温馨舒适的院落空间造就了最普遍的传统生活场景。围合形成的独立完整的局部空间可以给人以安全感与归属感，但是民居外墙无窗或少窗的内向型设计易使光线昏暗，室内采光不佳（见图4）。通过设计天井引入天然光，可有效解决室内光线不足的问题，同时削弱室内的封闭感。人眼在天然光下比在人工光下更为舒适，视觉功能也更好，因此通过天井引入天然光有利于居住者的身心健康。为了保证中庭采光，选取中庭的剖面比例W/H衡量，其中W代表中庭宽度，H代表中庭高度。W/H增大，空间就会产生距离感，W/H>2时显得宽阔;W/H减小，空间就会产生接近感，W/H<1时显得狭窄，W/H降低到0.8以下时，如果整栋建筑平面尺度较小，空间就会显得高耸逼仄[3]。这是由于中庭高度的增加会让到达相邻空间的直射光线迅速减少。大量建筑实例证明，中庭高宽比控制在3∶1以内，就能保证其相邻空间进入足够的天然光线[3]。天然光照度中，江南地区在光气候分区中属于Ⅳ区，以天空漫射光照度较大。相比侧窗，天窗的采光效率高，照度分布均匀。从顶部窗口洒下的光线，可以让人们舒适地生活和劳作，清晰地感受到当下处于一天中的什么时刻[4]。

江南地区冬季太阳高度角小，天井四周屋顶挑檐的设计对日照遮挡不多，可让冬季柔和的日光直接照进厅堂。夏季江南地区太阳高度角大，光线强，屋顶挑檐可有效挡住大部分光线，仅让少数光线直射地面形成漫反射，减少眩光，使进入室内的光线变得柔和[2]。同时，这种设计可以形成中庭的自遮阳，减少整栋建筑的辐射得热。

3.2 通风

江南地区河网密布，市镇繁荣，宽阔的宅地较少，因而街巷只用方便人流通过，并不追求宽敞，依据地形曲折延伸。在建筑布局、街道的走向上，江南地区并无定式。这种高密度、布局多样的住区内会形成独特的风环境，使住区内部出现涡旋、风速太小和大面积静风区等问题，造成建筑群内部无法散热、空气污染物堆积的恶劣环境。为了解决上述问题，江南民居依据地势和宅地大小灵活布置，调整房间朝向，运用天井设计，同时，采用底层架空的干栏式建筑，通过搭配进深较大的挑檐，起到引风的作用。

首先就天井设计中的风压作用进行分析。伯努利效应认为，随着气流速度的加快，其静压力会减小。根据这一现象在建筑中运用文丘里管（Venturi tube），使其细腰处出现负压（见图5），制造出局部的负压，加强建筑内部的通风。将建筑物的端头墙体设计成一个文丘里管式通风道，附近任何形式的开口，都会使空气被吸出室内（见图6）。厅堂是开敞的室内空间，天井是狭窄的外部空间，从厢房、厅堂到天井，在伯努利效应的作用下，窄小的天井会起到加快空气流速的“拔风”作用，室内的空气通过屋顶的开口排出[5]。江南地区夏季湿热，设计这种高窄的天井，能够通过自然通风达到除湿的效果，排出房屋内部的污浊空气。

民居中的天井除了运用风压通风之外，还利用热压形成自然通风。冬季，在太阳光的照射下，天井形成一个半封闭温室，作为建筑内外空间的热缓冲区域，达到保温、减少热损失的目的。夏季，太阳光照射天井，室内空气在受热之后会膨胀，密度降低，从而造成热空气上升，下部气压降低。房屋上下形成温度差，下方负压不断引入新鲜的冷空气，搭配底层架空的干栏式设计形成高差，室外的空气涌入，温度升高后继续上升，从而实现了空气的循环流动。这种热压作用下的“烟囱效应”能使民居内部保持自然通风，并且室内外的温差和房屋上下的高度差越大，热压通风效果越强。

3.3 灰空间

作为建筑内部的室外空间，天井依靠屋顶面的挑出提供檐廊的遮阴空间，形成室内外的明暗转换，减少房屋直接裸露在室外部分的面积，最大限度地使建筑处于阴影之下，形成灰空间[6]。在炎热的夏季，天井成为人的视线从外部刺眼的阳光至阴暗室内之间的过渡区域，还可以增强庭院空间的层次感，形成丰富的光影变化。天井的光照度高于室内光源而低于室外光源，其作为过渡空间可以改善室内的光环境，避免眩光给居住者带来不适感。檐廊一般设在二层楼房的底层，或楼上、楼下同时设置，多为开敞或半开敞式，同天井结合可以强化廊内空间的内向性和安全感。

4 结语

天井在建筑设计中营造了一种与外部空间既隔离又融合的形式，可以在室内分享外部自然环境，形成明暗过渡空间。与此同时，天井自然通风和采光的运用是对我国“双碳”背景和提高生活品质作出的积极回应。只有创新传统才能发展当地建筑文化，应在传统设计手段的基础上传承与发展，发掘起源，弥补不足，让传统设计手段大放异彩。

参考文献：

[1] 丁俊清.江南民居[M].上海：上海交通大学出版社，2008：11-12.

[2] 谭洁，刘威，汪梦林.小河镇民居天井天然光环境研究初探[J].湖南城市學院学报，2014，23（2）：39-42.

[3] 陈飞.建筑风环境：夏热冬冷气候区风环境研究与建筑节能设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2009：170.

[4] 玛丽·古佐夫斯基.可持续建筑的自然光运用[M].谢亮蓉，汪芳，李天骄，译.中国建筑工业出版社，2004：203-241.

[5] 王立雄，党睿.建筑节能[M].北京：中国建筑工业出版社，2015：91-99.

[6] 李斌.江南民居环境中过渡空间的传承与再造[D].北京：北京林业大学，2011.

作者简介：刘聪（1986—），女，江苏宿迁人，博士，讲师，研究方向：绿色建筑。

朱娴（1999—），女，江苏苏州人，本科在读，研究方向：绿色建筑。

单玥（2000—），女，江苏泰州人，本科在读，研究方向：绿色建筑。