楊真靜，熊珂

（1重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，重慶　400045；2山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點實驗室，重慶　400045）

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巴渝綠色新民居構(gòu)建
——以安居古鎮(zhèn)典型民居為例

楊真靜1，2，熊珂1，2

（1重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，重慶400045；2山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點實驗室，重慶400045）

摘要：傳統(tǒng)民居是我國古建筑文化和遺產(chǎn)的重要組成部分，保護(hù)與發(fā)展并行是構(gòu)建綠色傳統(tǒng)民居的可持續(xù)發(fā)展之道。該文根據(jù)重慶的氣候特點，以重慶市安居古鎮(zhèn)某典型傳統(tǒng)民居為研究對象，剖析典型民居在室內(nèi)物理環(huán)境存在的問題，并進(jìn)行氣候適應(yīng)性的一體化綜合改造。結(jié)果表明：改造后傳統(tǒng)民居空間布局更符合現(xiàn)代人的生活模式，建筑節(jié)能率為54.35%，非采暖空調(diào)時段室內(nèi)熱環(huán)境也得到良好改善。研究成果對探索山地傳統(tǒng)民居低能耗熱環(huán)境優(yōu)化技術(shù)，構(gòu)建巴渝新民居提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)民居；更新改造；物理環(huán)境；建筑節(jié)能

熊珂（1990-），女，湖北鄂州人，碩士研究生，主要從事建筑節(jié)能、綠色建筑研究。

基金論文：該文為“十二五”國家科技計劃課題（項目編號：2013BAJ11B04）和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)（項目編號：106112014CDJZR190008）論文之一。

0　引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對生活水平的要求越來越高［1，2］，人居環(huán)境質(zhì)量和建筑能耗已引起廣泛的關(guān)注［3］。“十三五”《綱要草案》中明確指出要加快建設(shè)美麗宜居鄉(xiāng)村，全面改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件，開展生態(tài)文明示范村鎮(zhèn)建設(shè)行動和農(nóng)村人居環(huán)境綜合整治行動，加大傳統(tǒng)村落和民居、民族特色村鎮(zhèn)保護(hù)力度，傳承鄉(xiāng)村文明，建設(shè)田園牧歌、秀山麗水、和諧幸福的美麗宜居鄉(xiāng)村［4］。傳統(tǒng)民居是我國農(nóng)村建筑的重要組成部分，最能體現(xiàn)地方文化，承載鄉(xiāng)愁情節(jié)，傳統(tǒng)民居如何進(jìn)行保護(hù)、發(fā)展是當(dāng)前構(gòu)建宜居村鎮(zhèn)建設(shè)時期所面臨的嚴(yán)峻任務(wù)。但傳統(tǒng)民居從空間形式、衛(wèi)生條件、采光和室內(nèi)熱舒適環(huán)境上都無法滿足現(xiàn)代的居住要求，居民有強(qiáng)烈改善室內(nèi)環(huán)境的愿望，導(dǎo)致采暖空調(diào)能耗增長非常突出［5］。同時，盲目追求住房寬敞明亮而推倒老房子，建設(shè)大量低質(zhì)、高能耗簡易磚混房屋，帶來地域文化喪失的同時最終也會引發(fā)外部生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞。因此，尋求適宜于當(dāng)?shù)氐拿窬痈履Ｊ?，實現(xiàn)傳統(tǒng)民居的可持續(xù)發(fā)展，對當(dāng)前宜居村鎮(zhèn)建設(shè)以及保護(hù)地域文化與環(huán)境都具有重大意義。

本文以重慶市安居古鎮(zhèn)典型傳統(tǒng)民居為研究對象，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c，分析氣候適應(yīng)性被動式節(jié)能策略，對典型傳統(tǒng)民居功能布局、室內(nèi)物理環(huán)境等方面進(jìn)行一體化綜合改造，并通過能耗模擬和實測來評價改造效果。

1　重慶地區(qū)氣候分析及被動式節(jié)能策略分析

通過建筑自身的被動式調(diào)節(jié)來達(dá)到建筑的低能耗高舒適是大力提倡的生態(tài)手段［6］，這就需要充分考慮氣候的影響，采取適宜的氣候調(diào)控措施。

1.1重慶地區(qū)氣候分析

重慶位于中國西南部，屬于典型的夏熱冬冷氣候區(qū)，逐月最高溫、最低溫及月平均溫度見圖1，圖中可見，夏季最高月平均溫度在28.3℃左右，冬季最低月平均溫度在10.0℃左右。全市年平均降水量較豐富，年平均相對濕度多在70%～80%，在中國屬高濕區(qū)。年日照時數(shù)1000～1400h，日照百分率僅為25%～35%，為中國年日照最少的地區(qū)之一［7］。

圖1　重慶地區(qū)逐月溫度

1.2被動式節(jié)能策略分析

利用weather tool采用相同的參數(shù)設(shè)置，對重慶地區(qū)分別采用被動式太陽能、高熱容材料、高熱容結(jié)合夜間通風(fēng)、自然通風(fēng)、直接蒸發(fā)降溫和間接蒸發(fā)降溫六種被動式策略后的舒適時段占全年時段的百分比進(jìn)行分析，結(jié)果見圖2。

圖2　重慶地區(qū)全年采用被動式節(jié)能策略與未采用時舒適百分比

可以看出，重慶地區(qū)利用自然通風(fēng)提高舒適性的效果最佳，可以達(dá)到未采用時7倍左右的效果，是采用高熱容材料和夜間通風(fēng)及間接蒸發(fā)的2倍左右。因此，對于重慶地區(qū)構(gòu)建低能耗、高舒適建筑的技術(shù)優(yōu)選順序是自然通風(fēng)、高熱容材料結(jié)合夜間通風(fēng)、高熱容材料。

2　典型民居簡介及存在的問題

2.1典型民居簡介

圖3　安居古鎮(zhèn)布局

待改造的典型民居位于重慶市銅梁縣安居古鎮(zhèn)（具體位置見圖3），通過實地測量與現(xiàn)狀分析，改造前實測見圖4-圖6。古鎮(zhèn)傳統(tǒng)街區(qū)由太平街、會龍街、火神廟街等組成。街道寬4～6m，兩側(cè)底層是鱗次櫛比的臨街商業(yè)，多為古樸典雅的木構(gòu)建筑，具有典型的巴渝穿斗民居風(fēng)貌。民居之間緊密相連而不設(shè)間距或僅留有狹小的巷道，兩側(cè)是較大的屋檐出挑。

典型民居為古鎮(zhèn)典型的“小面寬大進(jìn)深”的建筑格局，建筑功能沿進(jìn)深方向一字鋪開，西面靠山，東面臨街，南北面均緊靠鄰居（圖4）。建筑共兩層，建筑高度為6.17m，一層凈高3.00m，二層凈高2.65m。建筑主體為木骨泥墻（木構(gòu)框架+編竹夾泥墻），屋面為木構(gòu)檁瓦體系（圖7）；由于建造年代較早，部分墻體采用磚砌體加固；一層地面為簡易水泥地面，二樓為木質(zhì)樓板；全部為木質(zhì)門窗，部分窗戶缺少玻璃。臨街臥室窗戶為木窗扇單層玻璃。

圖4　一層平面圖

圖5　二層平面圖

圖6　剖面圖

2.2存在的問題

2.2.1平面功能

該民居的小面寬大進(jìn)深形式導(dǎo)致流線單一，各功能房間穿套使其私密性得不到保障。一層起居室直接臨街，這在過去是有利于鄰里間交流；但隨著旅游業(yè)的興起，大量游客涌入古鎮(zhèn)，起居室的私密性受到了極大影響，已無法滿足現(xiàn)代人的生活需求。另外，建筑的交通空間位于主體盡端，導(dǎo)致另一側(cè)房間均為穿套房間。

圖7　民居立面

2.2.2室內(nèi)采光與通風(fēng)

由于該民居為中間戶，且建筑格局特殊，導(dǎo)致采光只能通過東西兩側(cè)短邊和屋頂采光，而西側(cè)又毗鄰山體（圖6），導(dǎo)致房間采光嚴(yán)重不足。據(jù)測量，一層堂屋春季典型日采光系數(shù)在2.0%～6.7%之間，白天室內(nèi)也需要開燈。另外，由于建筑進(jìn)深過大，室內(nèi)無法形成良好的通風(fēng)，且雨水常年沿山體匯入西側(cè)墻腳的排水溝，使室內(nèi)濕度增大，導(dǎo)致地面結(jié)露嚴(yán)重，尤其是一層的衛(wèi)生間和廚房。

2.2.3室內(nèi)熱環(huán)境

通過2014年夏季典型時段對該民居的實地測量，選擇室外溫度較高且穩(wěn)定的一天作為典型日對室內(nèi)外溫度進(jìn)行分析（圖8）。從圖中可知，該民居一層室內(nèi)熱環(huán)境較好，但二層臥室較為惡劣，其最高溫度、平均溫度均高于室外，顯然沒有滿足建筑的防熱要求。

3　典型民居氣候適應(yīng)性改造設(shè)計

建筑空間形態(tài)和室內(nèi)物理環(huán)境的改善是實現(xiàn)生態(tài)民居的重要基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)低能耗綠色巴渝民居的重要措施。下面根據(jù)重慶的氣候特點，對典型民居在平面功能、室內(nèi)熱環(huán)境和采

圖8　夏季典型日室內(nèi)外溫度變化

圖9　改造后效果

3.1平面功能優(yōu)化

針對原有民居在使用功能上無法滿足現(xiàn)代人的居住需求，對建筑空間進(jìn)行合理分區(qū)（圖10-圖12），將建筑分為對外和對內(nèi)兩條流線，一層空間對外，臨街部分為商業(yè)店面；二層對內(nèi)，是供住戶使用的起居室和臥室，同時完善功能，增加廚房和衛(wèi)生間。二層并排設(shè)計了3間臥室，通過廊道解決房間穿套問題，提高房間私密性。同時，結(jié)合住戶需求，解決室外空間不足的問題，將靠山部分坡屋頂改造成可上人的平屋頂，屋頂花園為住戶帶來觀景與休閑的戶外空間。

圖10　改造后一層平面圖

圖11　改造后二層平面圖

圖12　改造后屋頂平面圖

3.2通風(fēng)采光設(shè)計

從重慶的氣候分析可見，自然通風(fēng)是改善夏季熱舒適最有效的被動措施。因此，在改造時選擇多種加強(qiáng)室內(nèi)自然通風(fēng)的方法。建筑西側(cè)臨山，建筑與山體之間幾乎沒有太陽直接輻射，形成天然冷巷，而屋頂溫度高，出屋頂?shù)臉翘蓍g提高了出風(fēng)口高度，使得位于建筑中部的樓梯間形成拔風(fēng)井（圖13），能有效實現(xiàn)熱壓通風(fēng)帶走室內(nèi)的熱量，另外重慶全年風(fēng)速較小，為了增加冷巷與室內(nèi)的風(fēng)壓差，在一層靠山處增加風(fēng)機(jī)，采用主被動結(jié)合形式加強(qiáng)通風(fēng)效果。

出屋頂?shù)臉翘蓍g為玻璃體，最大限度將頂部的天然光引入下部空間，樓梯間兩側(cè)房間均朝樓梯間開窗，通過間接采光提高室內(nèi)照度，二層中間的臥室的采光通過抬高原西側(cè)坡屋頂增加高側(cè)窗來實現(xiàn)（圖13）。通過改造后，使得各房間均有天然采光，大大提高了室內(nèi)光環(huán)境。

圖13　改造后通風(fēng)采光示意圖

3.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造

該民居改造前墻體為編竹夾泥墻，屋頂為小青瓦屋頂，窗戶為單層玻璃，其傳熱系數(shù)都比較大［8，9］，導(dǎo)致室內(nèi)熱環(huán)境惡劣。通過對重慶地區(qū)的被動式節(jié)能策略分析中得知，利用好高熱容材料是重慶地區(qū)提高舒適性的有效方法之一。針對這個策略，對典型民居室內(nèi)熱環(huán)境存在的問題對其圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的改造，改造后性能參數(shù)見表1。

表1　改造后圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能參數(shù)

4　改造效果

該民居在2015年3月完成改造，通過實測和模擬，對典型民居改造前后的室內(nèi)熱環(huán)境與能耗進(jìn)行比較。

4.1室內(nèi)熱環(huán)境

于2015年夏季典型時間對該民居進(jìn)行室內(nèi)外溫度測量，選取與改造前室外溫度最接近的一天進(jìn)行分析。對改造前熱環(huán)境最差的二層臥室進(jìn)行比較（圖14）。從圖中可見，改造具有典型的移峰填谷作用，使全天室內(nèi)溫度更加穩(wěn)定，峰值削減更為明顯，最大降低了2℃，平均值降低了0.4℃，室內(nèi)熱環(huán)境明顯得到改善。

圖14　改造前后臨街臥室實測溫度對比

4.2能耗水平

應(yīng)用Design Builder軟件分別建立改造前后建筑模型，采用重慶典型氣象年數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗模擬。參數(shù)依據(jù)改造前后的建筑實際情況設(shè)置，改造前后建筑能耗見圖15。從圖中可見，改造后全年能耗下降明顯，尤其是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改造后，保溫性能大大增強(qiáng)，采暖能耗下降顯著，單位面積能耗由152.25 kW·h/ m2下降至69.49 kW·h/m2，節(jié)能率為54.35%。

圖15　改造前后全年能耗對比

5　結(jié)論

傳統(tǒng)民居是傳統(tǒng)文化的重要載體，也是老百姓的居住場所。傳統(tǒng)民居的更新節(jié)能改造，應(yīng)該以保護(hù)為前提，以降低建筑能耗和提高人體舒適度為目的，構(gòu)建與時俱進(jìn)的綠色新民居，使傳統(tǒng)民居煥發(fā)出新的生機(jī)。安居古鎮(zhèn)典型民居更新改造項目將保護(hù)傳統(tǒng)風(fēng)貌與改善室內(nèi)物理環(huán)境相結(jié)合，根據(jù)重慶氣候特點，合理地利用被動式策略，有效提高了建筑室內(nèi)舒適度，降低了建筑能耗，建筑節(jié)能率達(dá)到54.35%，該改造項目為巴渝傳統(tǒng)民居的更新建設(shè)提供了可行的思路，為既有傳統(tǒng)建筑的節(jié)能改造提供實踐參考。

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責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

New Green Residence Construction in Chongqing

Key words：traditional residence；renovation；physical environment；energy efficiency

Abstract：The traditional residence is an important component of the culture and heritage of ancient architectures in China. To develop them while protecting is the right way to maintain the sustainable development of the traditional residence. This paper，combined with the climate characteristics of Chongqing，and with the typical traditional residence in Anju，an ancient town in Chongqing，as the study subject，analyzes the problems in the indoor physical environment of the typical residence and comprehensively reforms climate adaptability. The results show that the spatial layout of renovated traditional residence adapts more obviously the modern life style，with building energy efficiency rate up to 54.35%，and indoor thermal environment is also massively improved when not air-conditioned. The study offers some references for exploring thermal environment optimization technology with low energy consumption for traditional mountainous residence and establishing new civil residence in Chongqing as well.

中圖分類號：TU-87；TU241.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）05-0009-04

收稿日期：2016-04-22

作者簡介：楊真靜（1975-），女，重慶人，博士，副教授，主要從事建筑節(jié)能、綠色建筑研究。

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.05.009