季文媚，徐朋輝 （安徽建筑大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院，安徽 合肥 230000）

0 前言

徽州傳統(tǒng)民居是我國民居建筑的重要組成部分，其以馬頭墻、“四水歸堂”式的天井、精美的磚雕、木雕和石雕而聞名遐邇。傳統(tǒng)民居根植于徽州秀麗的自然環(huán)境與特定的人文歷史，“七山一水一分田，一分道路和莊園”的地理特征造就了“多層、窄天井、院落式”的徽州民居。然而，當(dāng)代徽州地區(qū)的人居環(huán)境已經(jīng)發(fā)生天翻地覆的變化，人們的生活生產(chǎn)方式亦日益更新，人們對(duì)生活品質(zhì)的需求不斷提高，空調(diào)、太陽能熱水器等現(xiàn)代社會(huì)的生活設(shè)施已經(jīng)極大地破壞傳統(tǒng)村落的歷史風(fēng)貌。在“傳統(tǒng)”與“現(xiàn)代”相沖突時(shí)，需要另辟蹊徑，既讓人們享受到現(xiàn)代化的舒適生活，又更好地保護(hù)徽州傳統(tǒng)民居這一人類瑰寶。因此，徽州傳統(tǒng)民居節(jié)能改造成為一個(gè)可行之計(jì)，有效地將“傳統(tǒng)”與“現(xiàn)代”相融合。

1 傳統(tǒng)民居能耗問題分析

圍護(hù)外墻的保溫隔熱性能是住宅節(jié)能的重要組成部分。徽州傳統(tǒng)民居外圍護(hù)墻體較厚，一般在330～350mm，墻面開窗較少，封閉性強(qiáng)，且多采用空斗墻的砌筑方式，一般情況下，其保溫性能高于現(xiàn)代砌塊磚墻體。然后，徽州屬于北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量在1700mm左右，3～7月份為降水集中期[1]。常年的雨水沖刷除了增加房屋斑駁的歷史滄桑感，也侵蝕了房屋外墻的防水石灰抹面，雨水滲透至墻體內(nèi)，極大地降低了墻體的熱惰性，現(xiàn)在徽州傳統(tǒng)民居圍護(hù)外墻自身的熱工性已經(jīng)能很難達(dá)到現(xiàn)代生活住宅所需的保溫隔熱要求。

徽州傳統(tǒng)民居的構(gòu)造體系素有“厚外墻、薄頂、薄隔墻”之稱，單薄的屋頂和隔墻保溫隔熱性能弱，能耗損失大。天井對(duì)徽州民居室內(nèi)熱環(huán)境的改善作用非常明顯，它可以組織自然通風(fēng)、采光和遮陽。然而，人們現(xiàn)代化生活中已經(jīng)大量使用空調(diào)，開敞式的天井通過空氣對(duì)流使得了夏冬兩季建筑能耗大幅增加?；罩輦鹘y(tǒng)民居門窗多用木材建造而成，長年累月的風(fēng)吹雨打侵蝕了木料，使得木板間的拼合縫增大，門窗的保溫隔熱性能驟減。

因此，提高徽州傳統(tǒng)民居外墻的熱惰性，增強(qiáng)屋頂和內(nèi)隔墻的保溫性能，提高門窗的氣密性，將天井封閉化處理，對(duì)減少建筑能耗和提高節(jié)能效率具有重要意義。

2 墻體節(jié)能改造設(shè)計(jì)

2.1 外圍護(hù)墻構(gòu)造特征

徽州傳統(tǒng)民居外圍護(hù)墻體的構(gòu)造方式有兩種：一種是磚平砌成實(shí)心墻，另一種是磚平砌與豎砌相結(jié)合成空斗墻。實(shí)心墻多見于明代民居，現(xiàn)今所保留下來的徽州傳統(tǒng)民居多采用空斗墻的砌筑方式[2]。因此，空斗外墻成為了徽州傳統(tǒng)民居的一大構(gòu)造特征?？斩穳χ衅狡龃u稱為眠磚，豎砌且平行于墻面的磚稱為斗磚，豎砌且垂直于墻面的磚稱為丁磚。常見的砌筑形式有：一眠一斗、一眠二斗、一眠三斗、全斗無眠等（圖1），無論采用何種砌筑方式，每隔一塊斗磚必須砌一塊或兩塊丁磚，墻面上不應(yīng)有豎向通縫。

圖1 空斗墻砌筑示意

徽州傳統(tǒng)民居空斗墻有填充黃泥、碎石和不填充物體之分（圖2）。填充式空斗墻整體穩(wěn)定性更佳，黃泥作為粘結(jié)劑增強(qiáng)了磚之間的聯(lián)系，且黃泥具有一定的保溫隔熱性能（達(dá)不到夏熱冬冷地區(qū)墻體節(jié)能要求的0.8W/㎡·K）[3]。不填充式空斗墻的做法出現(xiàn)較晚，這可能與徽州地區(qū)農(nóng)業(yè)耕地稀少有關(guān)。

圖2 空斗墻填充黃泥、碎石

2.2 外圍護(hù)墻保溫構(gòu)造方法

常見的外圍護(hù)墻保溫構(gòu)造有三種：外墻外保溫、外墻中間層保溫和外墻內(nèi)保溫。外墻外保溫構(gòu)造是在外墻磚和石灰抹面之間增設(shè)保溫層和隔汽層，隔蒸汽層置于保溫層外側(cè)，避免雨水侵蝕外墻破壞保溫層。對(duì)于保存完好的傳統(tǒng)民居，外墻外保溫勢必會(huì)破壞民居歷經(jīng)風(fēng)霜所形成的“粉墻”特色，因此，這種構(gòu)造做法僅適用于新建的具有傳統(tǒng)風(fēng)格特色的民居。

外墻中間層保溫構(gòu)造是將空斗墻中原有黃泥、碎石填充物替換為泡沫混泥土或其他適合的保溫隔熱材料，以此提升墻體的整體保溫隔熱性能。此種構(gòu)造方式很少使用，適用于已經(jīng)破壞嚴(yán)重的需要原地重建的房屋。

圖3 外墻內(nèi)保溫構(gòu)造示意

外墻內(nèi)保溫是在外墻內(nèi)側(cè)增設(shè)保溫層和隔蒸汽層，隔蒸汽層置于保溫層內(nèi)側(cè)，防止內(nèi)墻面凝結(jié)水蒸氣滲透進(jìn)保溫層（圖3）。常用的保溫材料有無機(jī)保溫砂漿、硬泡聚氨酯。此種構(gòu)造方式可操作性強(qiáng)，適應(yīng)范圍廣，既不破壞外圍護(hù)墻體的風(fēng)貌特征，又能提高墻體的保溫隔熱性能?；罩輦鹘y(tǒng)民居中，外墻內(nèi)側(cè)常設(shè)有厚度約30mm左右的木隔板，木隔板與外墻內(nèi)壁之間形成一個(gè)約50～100mm的空氣夾層，空氣夾層亦起到熱阻隔作用。

2.3 內(nèi)隔墻保溫構(gòu)造方法

徽州傳統(tǒng)民居內(nèi)部多采用木板墻分隔空間，受限于施工技藝以及歲月的侵襲，木板墻常出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，保溫隔聲性能減弱。內(nèi)隔墻節(jié)能改造設(shè)計(jì)時(shí)，可以結(jié)合已存在的木板隔墻做夾心保溫，在原有木板隔墻一側(cè)增設(shè)具有一定阻燃性能的無機(jī)保溫材料，然后在保溫材料外側(cè)再加裝一道木板墻，形成新舊木板墻中間夾保溫材料的構(gòu)造形式。

3 屋頂節(jié)能改造設(shè)計(jì)

3.1 屋頂構(gòu)造特征

屋頂是徽州傳統(tǒng)民居熱損失第二大的部位，其構(gòu)造做法由內(nèi)至外依次為：梁—椽—望板（或望磚）—座灰—蓋瓦。望板或望磚與蓋瓦之間形成60～80mm的夾層，這種垂直的熱緩沖層增強(qiáng)了屋頂?shù)母魺嵝阅?。傳統(tǒng)民居常在座灰中加入紙筋、石灰等材料，以提高座灰的整體拉結(jié)性和防水性[4]。

3.2 屋頂節(jié)能構(gòu)造方法

屋頂?shù)谋貥?gòu)造可以借鑒現(xiàn)代建筑的處理方法，將原有的座灰替換為加氣混泥土保溫層，同時(shí)增設(shè)防水層等，自下而上構(gòu)造做法依次為：梁—椽—望板（或望磚）—找平層—結(jié)合層—保溫層—找平層—結(jié)合層—防水層—找平層—結(jié)合層—蓋瓦[5]。防水層能有效阻隔屋頂外側(cè)雨水的影響。此構(gòu)造做法既增強(qiáng)了屋面的保溫隔熱性能，亦延續(xù)了傳統(tǒng)屋頂?shù)耐庥^形式。

4 天井節(jié)能改造設(shè)計(jì)

4.1 天井的作用

天井是徽州傳統(tǒng)民居氣候調(diào)節(jié)的樞紐所在，傳統(tǒng)的認(rèn)知是夏季天井通過“煙囪效應(yīng)”來增加室內(nèi)的自然通風(fēng)，帶走空氣中過多熱量，調(diào)節(jié)建筑內(nèi)微氣候。但是，清華大學(xué)建筑技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)通過調(diào)研、數(shù)據(jù)實(shí)測提出徽州傳統(tǒng)民居夏季降溫以遮陽為主，以自然通風(fēng)為輔，窄天井有效降低夏季陽光直射[6]。實(shí)測數(shù)據(jù)表明，白天天井下的溫度比室外明顯低，從而能有效降低廂房和正廳的白天溫度。天井內(nèi)溫度呈垂直狀分布，井上與井下平均溫差3℃，最高溫差可達(dá)10℃，說明狹小天井通過遮陽降溫效果明顯[7]。而且，天井上下溫度差有利于誘導(dǎo)熱壓通風(fēng)，正是因熱壓差存在，天井具備了調(diào)節(jié)自然通風(fēng)的能力。

4.2 天井改造設(shè)計(jì)方法

夏季天井以遮陽為主，冬季則是正廳、廂房等主要使用空間采光的重要組成部分。因此，天井封閉化改造多采用玻璃幕墻。封閉天井可以有效減少墻體與室外空氣的接觸面，降低建筑的體型系數(shù)。體型系數(shù)越小，單位體積建筑空間的能耗損失越低，節(jié)能效果越明顯。

天井封閉有兩種形式：頂部封閉式和四周圍合式。頂部封閉式是在天井頂部四周的屋檐上加設(shè)一定高度的玻璃剛架頂，玻璃頂?shù)男问娇梢詾閱纹率健㈦p坡式等。剛構(gòu)架自重較大，對(duì)檐口的結(jié)構(gòu)剛度有一定要求，當(dāng)檐口剛度不滿足要求時(shí)還需加設(shè)附屬支撐構(gòu)件。四周圍合式是沿天井的四周自下而上設(shè)置玻璃幕墻，將天井空間完全分隔成外部空間。相較于將室外空間劃入室內(nèi)從而增加使用空間的頂部封閉式，四周圍合式未能充分利用天井的空間。無論采用何種封閉形式，均需在幕墻上設(shè)一定數(shù)量的可開啟窗。夏季白天打開窗，可以增加室內(nèi)空氣流動(dòng)速度；冬季關(guān)閉窗，可以將天井變成集熱的溫室。

4.3 空氣齡

空氣齡是指空氣質(zhì)點(diǎn)自進(jìn)入房間至到達(dá)室內(nèi)某點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間，其反映了室內(nèi)空氣的新鮮程度，是衡量房間通風(fēng)換氣效果的重要指標(biāo)。天井封閉后勢必會(huì)影響民居內(nèi)部空氣齡。我國綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)定新鮮空氣的空氣齡應(yīng)在180s以內(nèi)。因此，封閉玻璃頂或玻璃幕墻上需控制開窗數(shù)量、位置和大小，尤其是靠近二層房間處，使房間內(nèi)空氣齡盡量小。

5 門窗節(jié)能改造設(shè)計(jì)

門窗是房屋與外部空間熱傳遞最活躍之處?；罩輦鹘y(tǒng)民居的窗戶主要分為開向天井的窗及開向外墻的窗。開向天井的窗是室內(nèi)主要采光口，同時(shí)與天井相結(jié)合，增加了室內(nèi)空氣流通，起到采光與通風(fēng)的雙重功效。但是，在寒冷季節(jié)，開向天井的窗也是房屋內(nèi)熱能損失最嚴(yán)重的地方。開向外墻的窗常年開敞，不具有保溫性能。

門窗節(jié)能改造主要通過封閉化來增強(qiáng)其保溫性能。門的改造是在距離正門一定距離處加設(shè)一道玻璃門斗，形成空氣間隔區(qū)。窗戶的改造是在窗戶的內(nèi)表面根據(jù)需求加設(shè)各種性能的玻璃，比如保溫隔熱的雙層玻璃、LOW-E玻璃、消聲隔聲的真空玻璃或降低輻射的鍍膜玻璃。加設(shè)的玻璃需做成可開啟式，在需要通風(fēng)時(shí)打開，保證窗戶既保溫隔熱又能組織通風(fēng)。

6 結(jié)語

徽州地區(qū)的傳統(tǒng)民居保存量大，建筑風(fēng)貌特征明顯，因此，選擇的技術(shù)需具有普遍性、可操作性和適應(yīng)性。筆者認(rèn)為，外圍護(hù)墻體的內(nèi)保溫構(gòu)造方式適應(yīng)性強(qiáng)，成本相對(duì)較低，可大量推廣；內(nèi)隔墻的保溫構(gòu)造方式可根據(jù)居民的使用需求，在使用頻率高的房間進(jìn)行改造；屋頂保溫構(gòu)造施工難度偏大、施工周期長，可在典型民居中做示范推廣；天井和門窗的封閉化改造已被廣泛使用，可在玻璃材料選擇上進(jìn)一步優(yōu)化?，F(xiàn)代的技術(shù)與傳統(tǒng)的風(fēng)貌特征相融合，會(huì)讓徽州傳統(tǒng)民居更好的為人們所用。