朱賽鴻　蘇珊　李爽

摘 要：當今社會越來越關(guān)注環(huán)境和能源問題，建筑節(jié)能設(shè)計成了重中之重，熱環(huán)境調(diào)節(jié)是其設(shè)計重點。本文通過對農(nóng)村民居建筑現(xiàn)狀調(diào)查，分析了農(nóng)村民居現(xiàn)存的問題及發(fā)展趨勢。通過對民居建筑熱環(huán)境調(diào)節(jié)手段的研究，總結(jié)了寒冷地區(qū)農(nóng)村住宅熱環(huán)境“被動式”設(shè)計策略。

關(guān)鍵詞：熱環(huán)境；農(nóng)村地區(qū)；調(diào)節(jié)策略；被動式

1 農(nóng)村民居現(xiàn)狀及存在的問題

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，隨之提高的也有農(nóng)村居民對生活質(zhì)量及生存環(huán)境的要求，但是其中能耗問題是不可忽略的。根據(jù)資料顯示，目前，我國農(nóng)村住宅面積占全國建筑總面積的46.7%，能耗約占建筑總能耗的24.8%。熱舒適差，資源能源浪費等問題普遍存在在缺乏節(jié)能環(huán)保意識的農(nóng)村地區(qū)。

首先，大部分農(nóng)村民居的建設(shè)缺乏科學(xué)規(guī)劃和技術(shù)指導(dǎo)。由于農(nóng)村民居停留在傳統(tǒng)的粗放型建造模式上，沒有經(jīng)過合理規(guī)劃，建筑的建造習(xí)慣一直沿用傳統(tǒng)的方式，沒有技術(shù)含量，導(dǎo)致占地面積大且零散分布，浪費了大量土地資源。

最后，在缺乏節(jié)能環(huán)保意識，受經(jīng)濟條件制約的農(nóng)村對可再生能源的應(yīng)用處于初級的階段，可再生資源沒有得到充分的利用。此外，農(nóng)村存在大拆大建現(xiàn)象，進一步增加了資源能源的浪費。

2 農(nóng)村民居建筑發(fā)展趨勢

近年，人們比較集中研究民居建筑熱環(huán)境技術(shù)設(shè)計檢測上，集中在不同地域條件下如何實現(xiàn)傳統(tǒng)民居的綠色可持續(xù)發(fā)展的問題上。本文重點是民居建筑熱環(huán)境如何進行“被動式”設(shè)計。

為了營造室內(nèi)熱環(huán)境不同區(qū)域內(nèi)的民居建筑各有獨特的設(shè)計手法。運用“被動式”建筑設(shè)計方式，選擇本地適宜的建筑材料，合理的組織空間布局，充分運用當?shù)貧夂蛸Y源能源，建造出適合當?shù)貧夂蛱厣拿窬印?/p>

在綠色環(huán)保節(jié)能方面，被動式調(diào)節(jié)方式比主動式調(diào)節(jié)方式有著的明顯環(huán)境優(yōu)勢，但被動調(diào)節(jié)方式存在室溫波動較大、調(diào)節(jié)的準確程度無法精確等缺點。針對這些問題，通過被動技術(shù)加以改造和完善，室內(nèi)舒適度是可以滿足居民需求的。本文重點研究民居建筑熱環(huán)境如何進行“被動式”設(shè)計的問題。

3 民居建筑熱環(huán)境調(diào)節(jié)手段

3.1 自然通風與建筑氣密性

風壓通風：比如穿堂風就是運用風壓作用的自然通風手段。房間的迎洞口進風、背風洞口排風產(chǎn)生自然通風，強度主要與室外風速、通風口的朝向等因素有關(guān)。

熱壓通風：很多傳統(tǒng)民居都運用天井來增強通風。由房間的下部洞口進風、上部洞口排風形成的自然通風，強度主要與室內(nèi)外溫差、室內(nèi)余熱量、上下通風口高差有關(guān)。

冬季，減少室內(nèi)熱量流向室外是建筑熱環(huán)境調(diào)節(jié)的主要方法，而冷風滲透和門窗開啟通風造成房間溫度降低，熱量損耗。因此，在北方寒冷地區(qū)為了減少能耗損失主要通過增加維護結(jié)構(gòu)的氣密性，降低自然通風量等手段。

在民居建筑成長過程中，對應(yīng)不同地域的氣候特征，形成的通風手段也各具特色。南方，民居院落的圍護結(jié)構(gòu)普遍通透，門窗寬大，如干欄式民居、雅安民居、麗江民居和江浙民居等，夏季開啟門窗，利用穿堂風進行室內(nèi)外熱量傳遞，熱量從室內(nèi)向室外流動。北方寒冷地區(qū)的傳統(tǒng)民居院落多封閉四周圍合，門窗面積小，增加房間的密閉性，如藏族碉房和甘肅、青海、新疆等地的土坯房，冬季運用增加門窗的氣密性減少室內(nèi)熱量的散失。

干欄式民居以竹、木為支撐結(jié)構(gòu)，建成下層架空的閣樓，建筑四周通透，各個方向都可以形成自然通風。

雅安民居和麗江民居利用熱壓形成的自然通風原理，房門高大，上設(shè)通風椋，頂部建有通風閣樓。

江浙、皖南傳統(tǒng)民居多依水而建，不封閉，開窗面積多并設(shè)有閣樓，同樣運用熱壓作用將水面上的冷空氣引入室內(nèi)，增加空氣流動使室內(nèi)溫度降低。

北京、山西、陜西關(guān)中等地的四合院民居院落封閉，是由建筑四面圍合而成，院落內(nèi)部形成穩(wěn)定的氣流，并且內(nèi)外維護結(jié)構(gòu)的開窗面積及尺寸不同，減少了風壓作用，降低室內(nèi)能耗的損失。

藏族碉房院落的外圍護結(jié)構(gòu)多為石墻，減少冷風入侵；房間低矮平整，降低受風面積，外墻很少開窗或開窗面積小，或減少冷風入侵導(dǎo)致室內(nèi)溫度降低。甘肅、青海和新疆等地的土坯房與藏族碉房相似，圍護結(jié)構(gòu)由土坯建成，有些外窗為雙層窗。

3.2 建筑遮陽與太陽能利用

陽光通過窗戶直接進入室內(nèi)造成室內(nèi)溫度過高。所以，遮陽是防熱最直接而有效的辦法。民居建筑常見的遮陽措施如下表。

冬季，北方室外溫度低，由于熱傳遞作用導(dǎo)致室內(nèi)熱量流失從而造成房間溫度下降，所以北方地區(qū)民居盡可能充分利用太陽能源。利用措施：通過調(diào)整建筑的朝向，增加接受太陽輻射的圍護結(jié)構(gòu)面積；在陽面外墻上設(shè)置面積較大的外窗，陰面不設(shè)外窗或減小窗戶面積；為減少對太陽輻射的遮擋盡可能地調(diào)整屋檐的出挑尺度等。

南方民居建筑的屋檐一般都挑出比較長，減少太陽輻射造成的室內(nèi)溫度過高。當屋檐出挑長度增加到一定尺度形成緩沖過渡空間，遮陽效果更加明顯，室內(nèi)熱環(huán)境受到外部環(huán)境的影響明顯減少。

某地域的傳統(tǒng)外窗上設(shè)置支撐式遮陽板和平開式遮陽外扇，夏天正午撐起遮陽板，形成水平遮陽；當平開式外扇打開時起到垂直遮陽的作用。冬季夜間，為了提高房間的保溫性能，降低熱量散失，此時遮陽板和遮陽外扇關(guān)閉形成雙層外窗。

居民在院內(nèi)種植花草樹木。夏季植物枝葉既可以對太陽輻射形成遮擋，又可以運用自身的蒸騰作用在院內(nèi)形成了小型的微氣候環(huán)境。在北方冬季，植物葉子落下只剩枝杈減少對太陽輻射的遮擋，有利于建筑接受太陽輻射。

南方地區(qū)的傳統(tǒng)民居中，為了降低傳入室內(nèi)的熱量，通風屋頂多為閣樓形式，通風屋頂?shù)捻斆嫖仗栞椛錈?，通風間層通過自然通風形成的氣流帶走頂面吸收傳遞下來的熱量，大大降低了傳入室內(nèi)的熱量。

南方地區(qū)的院落尺度較小，建筑物高度相對較高，所以形成具有地域特色的空間?——天井，由于天井尺度小，所以建筑外圍護結(jié)構(gòu)因為四周建筑的相互遮擋受到太陽直射作用很小，既形成了緩沖空間又減少了太陽輻射。

3.3 維護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱

南方地區(qū)，為了改善傳統(tǒng)民居建筑的室內(nèi)環(huán)境舒適度，就要降低太陽輻射熱的吸收，所以需要提高圍護結(jié)構(gòu)的表面換熱系數(shù)。北方地區(qū)，室內(nèi)溫度比室外高，熱量由室內(nèi)向室外流失，所以通過增加外表面的太陽輻射吸熱系數(shù)控制圍護結(jié)構(gòu)熱量由內(nèi)向外散失。

增大圍護結(jié)構(gòu)的傳熱熱阻能有效地降低室內(nèi)外的傳熱量，增加圍護結(jié)構(gòu)的蓄熱性能，可以保持室內(nèi)的熱環(huán)境相對的穩(wěn)定，降低其受室外環(huán)境波動的影響。

南方民居建筑為有利于圍護結(jié)構(gòu)散熱，可增加坡屋頂?shù)谋砻鎿Q熱面積，前提是不增大太陽輻射接受面積。干熱地區(qū)和寒冷地區(qū)都普遍采用厚重的具有良好蓄熱能力或者導(dǎo)熱性能差的材料作為外圍護結(jié)構(gòu)，室內(nèi)熱環(huán)境不會受到室外環(huán)境變化而產(chǎn)生較大的影響。

3.4 被動蒸發(fā)降溫

在炎熱地區(qū)，水蒸發(fā)吸收周圍的熱量，因此，液態(tài)水氣化可以降低周圍空氣的溫度。在南方多雨、多水的地區(qū)，傳統(tǒng)民居建筑運用被動蒸發(fā)作用調(diào)節(jié)建筑熱環(huán)境。因此，在南方許多民居依水而建，或在住宅旁、院落內(nèi)人工創(chuàng)造水體。在炎熱季節(jié)，水體蒸發(fā)需要熱量，所以周圍空氣溫度降低，建筑周圍的環(huán)境溫度也隨之降低，所以室內(nèi)環(huán)境溫度得到了有效的調(diào)節(jié)，溫度不會過高。

4 寒冷地區(qū)農(nóng)村熱環(huán)境調(diào)節(jié)手段

4.1 冬季保溫策略

減少外圍護結(jié)構(gòu)的表面積；采用的圍護結(jié)構(gòu)材料需保溫性能良好；建筑朝向多坐北朝南，增大接受太陽輻射的面積；在朝陽面的外墻上設(shè)置大面積的外窗，背陽面不設(shè)外窗或減小窗戶面積，增加窗戶之間的距離；提高建筑外圍護結(jié)構(gòu)氣密性。

4.2 夏季隔熱策略

建筑周圍多種植綠化，并且需要有高有低，達到降溫的目的；運用建筑外檐出挑的方式遮陽或者加建陽光間；外圍護結(jié)構(gòu)的建筑材料要隔熱性能良好；注意建筑朝向與主導(dǎo)風向的關(guān)系。

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作者簡介：朱賽鴻（1962—），男，河北承德人，博士，教授，研究方向：綠色建筑設(shè)計與技術(shù)，太陽能建筑與低能耗建筑等。

蘇珊（1990—），女，河北邢臺人，碩士，研究方向：綠色建筑設(shè)計與技術(shù)，太陽能建筑等。

李爽（1988—），男，黑龍江人，碩士，研究方向：綠色建筑，BIM等。