張 坤， 賈硯琦， 賈尚宏

（安徽建筑大學(xué) 建筑與規(guī)劃學(xué)院，安徽 合肥 230022）

傳統(tǒng)民居是一種分布最廣、形式最多樣、適應(yīng)性最強(qiáng)的建筑類(lèi)型。傳統(tǒng)民居形式的形成、演變、定型深受其所在地域的氣候、人文因素的影響，在如此多的限制條件的“引導(dǎo)”下，呈現(xiàn)出各具特色的民居形式。其中傳統(tǒng)皖南民居是在皖南這邊靈山秀水、書(shū)卷之鄉(xiāng)中經(jīng)歷千年形成、發(fā)展并最終定型的。提到傳統(tǒng)皖南民居，遠(yuǎn)山近水、粉墻黛瓦、四水歸堂、木雕鎏金的印象不由浮現(xiàn)腦海。長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)于傳統(tǒng)皖南民居的研究多集中于村落選址、建筑風(fēng)貌、天井空間以及徽州傳統(tǒng)三雕裝飾上的研究［1］。而對(duì)于傳統(tǒng)皖南民居生態(tài)技術(shù)方面的研究卻是鳳毛麟角，只散見(jiàn)于各處，并且多為定性分析，缺乏科學(xué)測(cè)試的支持。皖南民居在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中對(duì)地域的適應(yīng)體現(xiàn)在村落選址、整體布局、單體設(shè)計(jì)、細(xì)部構(gòu)造等方方面面之中［2－4］。

1 傳統(tǒng)皖南民居的“夏涼”

1.1 傳統(tǒng)皖南民居的“防熱”形勢(shì)

皖南地區(qū)年平均氣溫15℃－16℃，年最高氣溫均值37℃－38.9℃，年最低溫均值－7.9℃－9.9℃。皖南地區(qū)夏季氣溫高濕度大，容易產(chǎn)生悶熱的感覺(jué)。由于冬季可以以火盆取暖，而古代對(duì)夏季降溫沒(méi)有太好辦法，所以在沒(méi)有現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)的古代，夏季防熱的重要性是要明顯高于冬季保溫的。

1.2 傳統(tǒng)皖南民居夏季室內(nèi)熱環(huán)境問(wèn)卷、測(cè)試

在2013年7月下旬－2013年8月上旬，皖南地區(qū)極暑天氣下對(duì)傳統(tǒng)皖南民居進(jìn)行了室內(nèi)熱環(huán)境的問(wèn)卷調(diào)查和儀器測(cè)試。（問(wèn)卷引自民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)GB／T50785－2012）

1.2.1 問(wèn)卷調(diào)查

圖1 新民居問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)（作者自制）

圖2 傳統(tǒng)民居問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)（作者自制）

老民居44份，新民居51份，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1、2所示。通過(guò)回收問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出以下結(jié)論：

a、皖南傳統(tǒng)民居的室內(nèi)熱環(huán)境在夏季是明顯優(yōu)于新民居的。

b、當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)傳統(tǒng)民居的熱環(huán)境狀況是基本滿意的。

1.2.2 儀器測(cè)試

為定量分析傳統(tǒng)皖南民居的夏季室內(nèi)溫度情況，選取了兩棟典型的“回”字形傳統(tǒng)民居——屏山舒宅、外邊溪4#進(jìn)行了室內(nèi)熱環(huán)境的測(cè)試。圖3為黟縣屏山舒宅室內(nèi)溫度曲線，當(dāng)天室外氣溫26～38℃。從圖中可以看出一層室內(nèi)空氣溫度明顯低于二層，并且一層空氣溫度一天中最高出現(xiàn)在15：00約31℃，最低出現(xiàn)在清晨6：30約25℃，在一天中絕大部分時(shí)間室內(nèi)氣溫低于30℃。在日間，相對(duì)于室外的酷熱，室內(nèi)較為涼爽；在夜間至次日凌晨室內(nèi)氣溫在28℃以下，完全可以在不需要任何制冷措施的情況下很好的滿足人休息的要求。圖4為屯溪外邊溪4#室內(nèi)溫度曲線，當(dāng)天室外25～37℃。從圖中可以看出其室內(nèi)空氣溫度的分布情況與屏山舒宅一致，均為一層空氣溫度明顯低于二層且一層空氣溫度一天中絕大部分時(shí)間均保持在比較低的水平。

圖3 屏山舒宅一二層溫度曲線（作者自制）

圖4 外邊溪4#一二層溫度曲線（作者自制）

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)皖南民居夏季防熱性能是極其優(yōu)秀的，在酷熱的夏季，幾乎不用人工制冷措施，就可以滿足人們的正常生活。

2 傳統(tǒng)皖南民居“夏涼”成因探索

皖南地區(qū)晝夜溫差較大，為了保持室內(nèi)的涼爽，就要在日間盡可能的防止室外熱量的傳入，而夜間盡可能的向外散熱。根據(jù)實(shí)地調(diào)研、測(cè)試、大量資料的翻閱以及自己的思考，認(rèn)為傳統(tǒng)皖南民居“夏涼”可以總結(jié)為兩個(gè)最基本的原則：1、避免熱源，減少得熱2、尋找“冷源”，降低氣溫。

2.1 避免“熱源”、減少得熱

避免熱源，減少?gòu)氖彝獾脽崾恰跋臎觥钡幕A(chǔ)。村落的選址和良好微環(huán)境的營(yíng)造對(duì)村落整體的良好熱環(huán)境有重要作用，這從整體層面起到避免熱源的作用。對(duì)于建筑而言熱源無(wú)外乎室外高溫空氣、太陽(yáng)輻射。其中高溫空氣主要以熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流兩種方式將熱量傳入室內(nèi)，太陽(yáng)則通過(guò)直接輻射入室內(nèi)和對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)的輻射加溫的方式對(duì)室內(nèi)進(jìn)行加熱。傳統(tǒng)皖南民居主要從以下兩個(gè)方面避免熱源。

2.1.1 村落選址與建筑布局

傳統(tǒng)皖南村落的選址深受堪輿之術(shù)影響，遵循背山面水，負(fù)陰抱陽(yáng)的原則。村落中基本都有水圳穿村而過(guò)，并在村頭水口形成水口林［1］。這樣的村落選址使得夏季主導(dǎo)風(fēng)可以穿過(guò)樹(shù)林吹過(guò)湖面降溫后順山勢(shì)而上吹向村落，達(dá)到對(duì)整個(gè)村落降溫的作用。

皖南古村落的建筑布局極為緊湊，民居之間相互遮擋陽(yáng)光，形成一條條高墻窄巷，這種窄巷又被稱為“冷巷”［3］。經(jīng)過(guò)對(duì)外邊溪4#各圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)在窄巷中的墻體表面溫度（南墻）溫度明顯低于東西墻，甚至低于幾乎不接受太陽(yáng)輻射的北墻（圖5）。這就是因?yàn)樵谡飪?nèi)南墻不接受太陽(yáng)輻射，并且冷巷內(nèi)氣溫明顯低于室外氣溫。經(jīng)過(guò)實(shí)地測(cè)試圖表（圖6）可以看出皖南民居的天井通風(fēng)多集中在日間（9：00－18：00），這段時(shí)間是室外空氣溫度最高的時(shí)間段，冷巷的存在使得流入建筑內(nèi)的空氣溫度相對(duì)較低（經(jīng)測(cè)量基本與室內(nèi)空氣溫度相當(dāng)）［3］。在空氣對(duì)流不至于提高室內(nèi)空氣溫度的前提下，通風(fēng)對(duì)于提高室內(nèi)人的舒適度有非常有利的作用［8］。

圖5 外邊溪4#各墻外表面溫度（作者自制）

圖6 外邊溪4#室內(nèi)時(shí)間風(fēng)速關(guān)系圖（作者自制）

2.1.2 建筑單體與構(gòu)造

傳統(tǒng)皖南民居平面一般方正規(guī)則，標(biāo)準(zhǔn)的“回”字形皖南民居整體更是接近正方體，體型系數(shù)較小。皖南人強(qiáng)烈的宗族觀念又造成了標(biāo)準(zhǔn)平面通過(guò)天井，院落呈橫向和縱向延伸，形成較大的一組建筑，進(jìn)一步降低了體形系數(shù)，減少了與空氣的接觸面；建筑之間相互遮擋也降低了太陽(yáng)輻射的影響。傳統(tǒng)皖南民居外觀上較為封閉，很少開(kāi)窗。即使是現(xiàn)代建筑中，門(mén)窗也是建筑得失熱所占比例較高的位置，很小面積的開(kāi)窗也起到了避免熱源、減少得熱的作用。

傳統(tǒng)皖南民居基本為兩層，并且人們的居住模式從明代至清代也發(fā)生了顛覆性的變化。在明代，基本為二層居住，一層儲(chǔ)物，二層層高高于一層，且屋面構(gòu)造較為考究；在清代，居住模式則變化為一層居住，二層儲(chǔ)物，一層層高高于二層，據(jù)現(xiàn)在大量現(xiàn)存清代民居也可以發(fā)現(xiàn)屋面構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，基本就是簡(jiǎn)單的檁條掛瓦的形式。通過(guò)測(cè)試圖表（圖3、4）也可以看出，雖說(shuō)傳統(tǒng)皖南民居“夏涼”，但是這種夏涼也僅僅是在一層。二層起到了隔熱層的作用，這和現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中設(shè)置屋頂空氣間層原理類(lèi)似。

圖7 墻體構(gòu)造（作者自繪）

圖8 外邊溪4#東墻內(nèi)外表面溫度（作者自制）

皖南民居在結(jié)構(gòu)上有個(gè)顯著的特點(diǎn)——“墻倒屋不塌”，這是因?yàn)橥钅厦窬硬捎昧四竟羌艹兄?，空斗墻填充的建造體系，在木骨架和墻體之間還有一層木板?？斩穳穸瓤蛇_(dá)300～350mm，離墻50mm處有20～30mm木板［4］（圖7）空斗墻以厚實(shí)的墻體和內(nèi)部的空腔形成了第一道隔熱層，木板與空斗墻直接空腔形成第二道隔熱層，木板本身作為第三道隔熱層，保證了皖南民居的墻體具有良好的保溫隔熱作用。從圖8可以看出，內(nèi)墻溫度一直和室內(nèi)空氣溫度接近，在11：00內(nèi)外表面的溫差達(dá)到10℃，外墻起到了良好的隔熱作用。

傳統(tǒng)皖南民居的天井狹小，天井深寬比約為1：2，尺度多為半丈深、一丈左右寬的扁長(zhǎng)方形［6］。天井在起到采光、通風(fēng)的作用同時(shí)，有效的避免了夏季太陽(yáng)直接照射進(jìn)室內(nèi)，防止輻射得熱。

2.2 尋找“冷源”，降低氣溫

此處提出的“冷源”是個(gè)相對(duì)的概念，其含義在于比室內(nèi)空氣溫度低，室內(nèi)空氣可以對(duì)其散熱以保持室內(nèi)空氣溫度或雖然對(duì)降低空氣溫度起不到作用，但是可以降低體感溫度，提高人的舒適度。通過(guò)分析總結(jié)，“冷源”主要有三種：1.接地的下墊面，2.合理的自然通風(fēng)，3.夜間室外冷空氣。

2.2.1 接地的下墊面

傳統(tǒng)皖南民居四水歸堂，雨水直接落入天井，這就要求天井的青石板下有暗溝與地下水相通，在天井下形成空腔。地下土壤的溫度波動(dòng)幅度很小，在盛夏季節(jié)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氣溫的，再加上地下暗溝中的清涼的流水，就在天井下形成了一個(gè)溫度較低的空腔。室內(nèi)空氣可以通過(guò)天井上的青石板把一部分熱量傳向地下，天井地面溫度一直處于較低水平（圖9）。在傳統(tǒng)皖南民居中還能看到一種“土空調(diào)”其原理與利用天井下墊面降溫類(lèi)似，在室內(nèi)地下留有空腔，再設(shè)有通風(fēng)口，利用地下較低的氣溫對(duì)室內(nèi)進(jìn)行降溫。

2.2.2 合理的自然通風(fēng)

科學(xué)研究表明，在室溫一定的情況下，加強(qiáng)通風(fēng)可以增強(qiáng)人體周?chē)諝饬鲃?dòng)，提高蒸發(fā)量，降低體感溫度，降低濕熱的感覺(jué)，有效的提高人的舒適度（表1）。通過(guò)實(shí)際測(cè)試的兩棟民居所得的風(fēng)速分布圖（圖6、10）可以看出，傳統(tǒng)皖南民居室內(nèi)風(fēng)速極值基本在0.2m／s－0.4m／s，且強(qiáng)度分布和時(shí)間有明顯關(guān)系。由于室內(nèi)風(fēng)是由熱壓通風(fēng)產(chǎn)生的，其強(qiáng)度直接受到天井空氣溫度垂直分布的影響（圖9），所以在太陽(yáng)輻射比較強(qiáng)烈的日間，天井內(nèi)垂直溫度分布明顯，風(fēng)速較大；在室外溫度較低的夜間，天井內(nèi)垂直溫度分布不明顯，風(fēng)速較小。

表1 風(fēng)速與人體舒適度關(guān)系表

圖9 屏山舒宅天井內(nèi)垂直溫度分布圖（作者自制）

圖10 屏山舒宅室內(nèi)時(shí)間風(fēng)速關(guān)系圖（作者自制）

在通風(fēng)中還存在一個(gè)流入空氣溫度的問(wèn)題，在日間外界空氣溫度可以達(dá)到38℃甚至更高，如果這樣的高溫空氣直接流入室內(nèi)，不僅不能起到提高室內(nèi)人的舒適度的作用，還會(huì)直接導(dǎo)致室內(nèi)溫度升高。在實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)流入室內(nèi)的空氣大多是通過(guò)降溫后的（圖11），具體方式為：1.門(mén)窗洞口開(kāi)在冷巷中（其實(shí)傳統(tǒng)皖南民居的門(mén)窗洞口大都朝向冷巷），2.利用地道通風(fēng)的原理（圖12），由于通風(fēng)口較小，其通風(fēng)量不能滿足整個(gè)建筑的需要，只是作為補(bǔ)充。

圖11 日間通風(fēng)模式圖（作者自繪）

圖12 地道通風(fēng)口（作者自攝）

2.2.3 夜間室外冷空氣

皖南地區(qū)生態(tài)環(huán)境宜人，基本不存在溫室效應(yīng)。另就查閱氣象資料統(tǒng)計(jì)，黃山市夏季日最高氣溫和合肥市基本相當(dāng)，但日最低氣溫普遍低于合肥2℃左右，在極暑情況下最低氣溫也保持在25～26℃，晝夜溫差較大，使得夜間建筑的對(duì)外散熱具備客觀條件。

通過(guò)實(shí)地測(cè)試（圖6、10）發(fā)現(xiàn)，由于缺乏熱壓通風(fēng)所必備的垂直溫度分布，傳統(tǒng)皖南民居的夜間通風(fēng)效果并不明顯，可見(jiàn)室內(nèi)氣溫降低的主因并非熱壓通風(fēng)引起的室外空氣交換。實(shí)際上的降溫模式應(yīng)該為：夜間溫度分布呈現(xiàn)天井上空空氣低溫，民居二層高溫，一層中溫；二層和一層通過(guò)天井這一開(kāi)敞空間與天井上空溫度較低空氣形成熱交換，達(dá)到室內(nèi)溫度降低的效果，由于一層空氣溫度相對(duì)并不高，所以其只需要有限的傳熱就可以達(dá)到或者接近夜間的室外溫度（在21：00～次日8：00一層溫度和室外空氣溫度相當(dāng)）。對(duì)于二層由于基礎(chǔ)溫度較高，且通風(fēng)對(duì)流換熱不利，其氣溫下降較為緩慢，散熱至太陽(yáng)升起室外溫度升高和二層溫度相等，又開(kāi)始從外界得熱開(kāi)始上升，周而復(fù)始（圖13）。不可否認(rèn)，如果夜間天井可以起到“拔風(fēng)”的效果，室內(nèi)外空氣對(duì)流，室內(nèi)溫度的降低速度將會(huì)大大加快，夜間室內(nèi)空氣接近室外的時(shí)間也會(huì)大大提前。但是通過(guò)研究表明，皖南傳統(tǒng)民居夜間室內(nèi)溫度的下降的原理和傳統(tǒng)認(rèn)為的天井的“拔風(fēng)”作用并無(wú)太大關(guān)系。而是由于天井的存在，室內(nèi)外空氣有熱交換的通道，以及日間一層保持的相對(duì)較低的溫度。

圖13 屏山舒宅一二三層溫度變化圖（作者自制）

3 傳統(tǒng)皖南民居“夏涼”生態(tài)啟示

傳統(tǒng)皖南民居從村落的選址、建筑的布局、單體的設(shè)計(jì)到居住模式的改變無(wú)不體現(xiàn)著皖南人民優(yōu)秀的生態(tài)觀。傳統(tǒng)皖南民居有機(jī)的綜合運(yùn)用了調(diào)節(jié)微環(huán)境，遮陽(yáng)，通風(fēng)，隔熱等常用的生態(tài)設(shè)計(jì)方法，達(dá)到了良好的“夏涼”的效果。這些生態(tài)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)有良好的啟示作用，結(jié)合地形營(yíng)造出適宜的建筑微環(huán)境、合理組織好建筑中的自然通風(fēng)、綜合利用建筑遮陽(yáng)、合理的布置功能空間都可以從建筑設(shè)計(jì)的層面降低建筑的能耗。

1 單德啟.安徽民居［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

2 陳曉揚(yáng).建筑設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，121－167.

3 林波榮，譚 剛，王 鵬，等.皖南民居夏季熱環(huán)境實(shí)測(cè)分析［J］.清華大學(xué)（自然科學(xué)版）2002（8）：1071－1074.

4 錢(qián) 進(jìn).皖南生態(tài)型民居適應(yīng)技術(shù)研究.［D］合肥：合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文，2010：6－14.

5 王熙元.傳統(tǒng)民居建筑中天井研究［J］.南昌：南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（人文科學(xué)版）2010.12：54－57.

6 季文媚.皖南民居的生態(tài)性［J］.住宅科技2007，27（3）36－39.

7 李百戰(zhàn)，鄭 潔，姚潤(rùn)明，等.室內(nèi)熱環(huán)境與人體舒適度［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2012.

8 賈尚宏.觸摸徽派建筑——測(cè)繪成果集［M］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2007.