【摘要】瓊北獨特的火山口文化和豐富的火山石材料，造就了獨具特色的瓊北火山石民居。文中以?？谑胁虧蓶|宅為例，運用斯維爾綠色建筑性能模擬軟件從通風、采光、住區(qū)熱環(huán)境對火山石民居營建智慧進行解析，基于分析結果提出了應對現(xiàn)有問題的改造策略，為傳統(tǒng)民居更新適應當代鄉(xiāng)村生活以及火山石綠色低碳營建智慧的更新與傳承提供借鑒。

【關鍵詞】綠色低碳；火山石民居；綠色建筑性能模擬

【中圖分類號】TU241.5 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）08-0083-03

0 引言

近年來，國家陸續(xù)出臺了綠色低碳發(fā)展相關文件，對城鄉(xiāng)建設綠色發(fā)展作了相應部署。海南省自2023年1月1日起施行《海南省綠色建筑發(fā)展條例》，該條例的實施標志著海南建筑進入了“全綠時代”[1]。為貫徹國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，推動海南農村自建住宅綠色發(fā)展，助力美麗鄉(xiāng)村建設，2023年7月，海南省住房和城鄉(xiāng)建設廳結合海南實際發(fā)布《海南省農村自建住宅建設綠色技術導則（征求意見稿）》。研究擬運用綠色建筑性能模擬軟件對海口市蔡澤東宅民居進行分析，以了解火山石民居綠色低碳營建智慧，提出改造策略，為傳統(tǒng)民居更新適應當代鄉(xiāng)村生活提供借鑒。

1 海口市蔡澤東宅民居概況

蔡澤東宅基本符合當代人們的生活習慣，是火山石民居的典型代表。蔡澤東宅占地面積461.1 m2，其形制是標準的二進三院，前面的正屋為客屋，中間為主屋，后院設廂房，如圖1所示。其功能結構完全符合現(xiàn)代的起居生活，主屋加設配套衛(wèi)生間、給排水系統(tǒng)，同時后院廂房有農具儲存和作物加工的房間以及現(xiàn)代廚房。蔡澤東宅為東南朝向，中軸對稱，照壁上刻“?！弊?，有魚石雕，前院的鋪地是統(tǒng)一的火山石鋪地。院大門位于前院東側，門上有豐富的木作雕花。主客屋的石作屬于無漿砌筑，加工精細，木作也相當精美，距今有近70年歷史，色澤依然鮮艷。中庭院是匯水庭院，象征著聚財，布置著許多水缸小品。后庭院是生活庭院，單獨設有進出院門。

2 綠色建筑性能模擬

研究使用的綠色建筑性能模擬系列軟件是國內目前唯一一家構建并運行于Auto CAD的平臺，全面覆蓋風、光、熱三大環(huán)境計算和模擬，與各大主流建筑建模軟件兼容性好，通過住建部權威認證，是緊扣國家相關標準和規(guī)范的綠色建筑環(huán)境分析軟件，代表綠建評估的最新技術趨勢。具體使用的軟件為綠建斯維爾建筑通風（VENT）軟件、綠建斯維爾采光分析（DALI）軟件和綠建斯維爾住區(qū)熱環(huán)境（TERA）軟件。

2.1 通風模擬

使用綠建斯維爾建筑通風（VENT）軟件對蔡澤東宅進行建筑通風性能模擬分析。模擬分析對照的標準為《綠色建筑評價技術細則》和JGJ/T 309—2013《建筑通風效果測試與評價標準》以及GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》。

?？趯贌釒Ъ撅L海洋性氣候，氣候溫和宜人，長夏無冬，對夏季和過渡季分別進行了通風模擬。GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》規(guī)定：當建筑可開啟的外窗50%以上滿足室內外表面風壓差大于0.5 Pa，可以獲得2分；當場地里人活動的區(qū)域沒有出現(xiàn)渦旋或者無風區(qū)域，可以獲得3分。通過通風模擬，蔡澤東宅可開啟的外窗84.62%以上滿足室內外表面風壓差大于0.5 Pa，但室外場地內人活動區(qū)域存在較多無風區(qū)。當進行室內外風速協(xié)同測算時，室外場地內人活動區(qū)域風速有明顯改善。

參照GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》，根據蔡澤東宅窗戶可開啟面積占比和通風換氣次數(shù)來判定其室內通風效果。通過模擬測算，其100%主要功能房間為大于2次/h的換氣次數(shù)，可以得到滿分8分。標準中第5.2.10條第1款規(guī)定：夏熱冬暖地區(qū)的住宅建筑，房間通風開口與房間地板的面積比值達到12%，得5分，每增加2%，再得1 分，最高得8分。通過計算該建筑各套住宅的通風開口面積比例，得出其中最小值為11.9%，按照標準要求該項不得分。

2.2 采光模擬

使用綠建斯維爾采光分析（DALI）軟件對蔡澤東宅進行建筑采光分析。模擬分析依據的標準為GB/T 5699—2008《采光測量方法》、GB 50033—2013《建筑采光設計標準》、GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》。采光模擬分析有動態(tài)采光分析和靜態(tài)采光分析之分，動態(tài)采光分析能夠實現(xiàn)GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》中關于采光指標的計算和對標，靜態(tài)采光分析主要用于對建筑采光系數(shù)的全面計算。

參照GB 55016—2021《建筑環(huán)境通用規(guī)范》的規(guī)定，民居中采光等級不應小于Ⅳ級的為起居室、臥室，且需同時需滿足GB 50033—2013《建筑采光設計標準》的相關規(guī)定，研究通過對民居的采光模擬和統(tǒng)計分析，對采光系數(shù)達標情況進行統(tǒng)計，采光面積201.04 m2，均不滿足采光要求。

GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》規(guī)定：5.2.8-3 主要功能房間有眩光控制措施，得3分。眩光控制需實現(xiàn)主要功能房間的采光系數(shù)最大值與平均值的比小于6。如果沒有眩光控制措施或采光均勻度不達標不得分。

考慮靜態(tài)采光系數(shù)評價，無法預測建筑物有沒有遮擋，也無法預測強光問題，同時也沒有考慮建筑的朝向以及天氣變化。所以有必要分析民居的動態(tài)采光。GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》條文5.2.8明確對建筑光環(huán)境做出規(guī)定：住宅室內300 lx的小時數(shù)平均不少于每天8小時的主要功能空間需占60%以上面積比例，可以獲得9分。該民居通過分析室內全年動態(tài)采光，達標面積比例僅為11%。

參照GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》，綜合以上評分，采光指標滿分為12分，蔡澤東宅總得分0分。由此可知，民居室內空間的照度分布不均勻，離窗戶距離較遠的區(qū)域照度明顯不夠，平均采光系數(shù)低。

2.3 住區(qū)熱環(huán)境模擬

使用綠建斯維爾住區(qū)熱環(huán)境（TERA）軟件對蔡澤東宅進行住區(qū)熱環(huán)境分析?！冻鞘芯幼^(qū)熱環(huán)境設計標準》的指標體系包括必須滿足的強制性條文，在此基礎上采用規(guī)定性設計或評價性設計?！冻鞘芯幼^(qū)熱環(huán)境設計標準》的指標體系除了有強制性條文規(guī)定，還采用評價性設計或規(guī)范性設計。民居屬于第Ⅳ建筑氣候區(qū)，應滿足強制性條文4.1.1 居住區(qū)的夏季平均迎風面積比應不大于0.7。4.2.1規(guī)定夏季居住區(qū)室外活動場地必須有遮陽設計，廣場遮陽覆蓋率需≥25%。民居測算采用評價性設計，居住區(qū)熱環(huán)境的設計指標為平均熱島強度和逐時濕球黑球溫度，相應指標需達到：①夏季的平均熱島強度值不能大于1.5 ℃；②夏季的逐時濕球黑球溫度不能大于33 ℃ 。通過運用住區(qū)熱環(huán)境軟件測算，民居平均迎風面積比0.834 6，數(shù)值過大不滿足標準要求的平均迎風面積比應≤0.70；民居的活動場地遮陽覆蓋率為0，低于標準要求限值25%；民居平均熱島強度0.19 ℃ ，濕球黑球溫度30.64 ℃ ，均滿足標準要求限值。

3 綠色低碳營建智慧總結

3.1 建筑通風營建智慧

首先，民居沿中軸線對稱布置，正廳兩側門沿軸線方向對齊。常年開啟，使大廳成為半開放空間，具有良好的通風效果。大廳前后的軸向布局極大增強了濕熱地區(qū)民居的通風效果。其次，民居的布局是基于三開間布局。兩側房間的深度較大，根據使用需求可以靈活將其分為兩個房間。為了讓兩側房間能進行自然通風，中間的隔斷上部處理成鏤空形式。受限于火山石材料和工藝水平，室內空間相對較小。此外，大廳的平均凈高只有3米多，檐高只有2米左右，較小的建筑尺寸更有利于保護建筑免于臺風的侵襲。民居窗戶為直欞窗，沒有窗扇，全年處于開啟狀態(tài)，有利于建筑的通風效果。

3.2 建筑采光營建智慧

海南屬于熱帶，太陽輻射強度高[2]。不同的建筑朝向接收到太陽輻射量差異較大。民居朝向為東南向，主要與減少太陽輻射有關。民居僅在東南墻面和西北墻面開窗，且每個開窗面積僅為1.8 ㎡，有效地避免了熱輻射通過窗口進入室內。

3.3 住區(qū)熱營建智慧

民居為坡屋頂，當風吹到屋頂時，在屋頂坡度的作用下，迎風面的風速加大。同時坡屋面下的空間具有一定的隔熱作用。民居的檐廊寬度為1.26 m，在太陽高度角較大的?？谑校陉栃Ч@著。屋頂檐廊空間是建筑的輔助組成部分，不僅是將庭院與主屋連接起來的交通空間，同時還是一個半室外空間，起到熱緩沖作用的同時提供了陰涼和遮雨的地方。

火山石的特點為耐腐蝕、強度高、保溫隔熱、防水，非常適合瓊北高溫潮濕的氣候環(huán)境[3]。首先，火山石表面有密集的孔洞，透氣的表面對室內潮濕環(huán)境有較好的改善作用，并能在一定程度上起到降溫的作用。其次，火山石較強的蓄熱能力可以減低室內空氣溫度和濕度的浮動。在夏季的日間，室內空氣的溫度得到降低，而在冬季的夜間，室內空氣溫度可以得到提高。此外，火山巖本身的防水和耐腐蝕特性也導致了其在住宅建筑中的廣泛應用，尤其是在墻基礎和柱基礎的運用中，延長了建筑的使用壽命。

4 改造策略

4.1 基于通風改造策略

?？趯儆谙臒岫貐^(qū)，氣候條件較好，日間基本全天通風開窗[4]。良好的通風設計能夠有效改善居民的居住環(huán)境，減少空調等機械設備的使用頻率節(jié)約建筑能耗。民居四周圍墻約2.5 m，且密不透風。為改善通風環(huán)境，可在迎風面圍墻上適當布置鏤空花窗，讓更多的自然風能進入庭院及建筑內部。

4.2 基于采光改造策略

民居窗戶為直欞窗，沒有窗扇，但豎向橫向的木條一定程度影響了采光，可以將直欞窗改為玻璃平開窗，改善采光的同時不影響通風。為了解決采光不足的問題，可以利用光線的反射效果，添加反射面板或百葉。當光線照射在反射板上時，反射板會將光線以漫反射的形式反射到室內，從而提高室內采光的均勻分布。使用反光百葉，增加室內光照的同時利用其正面的W形構件，可將夏季大角度入射的光線一次反射到室外，避免過多的光線進入室內造成室內溫度過高[5]。

4.3 基于住區(qū)熱環(huán)境改造策略

民居活動場地遮陽覆蓋率為7%。僅西北側的菜園種植了四棵喬木。前院和中庭均可通過種植葉面積指數(shù)大于3的樹種，提高場地遮陽覆蓋率。前庭和中庭均為普通水泥地面，為改善住區(qū)熱環(huán)境，可以改為透水磚，從而增加滲透蒸發(fā)量。

5 結語

瓊北居民有著豐富的歷史文化底蘊，數(shù)千年的傳承和積累賦予了當?shù)鼐用駪獙μ囟夂蚝蜕盍晳T的獨特智慧與策略。研究對推進瓊北民居的綠色低碳營造具有重要意義。文中基于綠色建筑性能模擬軟件斯維爾測算，對?？诘湫突鹕绞窬釉谕L、采光、住區(qū)熱環(huán)境三方面的綠色低碳營建智慧進行了梳理，并提出了對應的改造策略，為火山石民居綠色低碳營建智慧的更新與傳承提供借鑒。

參考文獻

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[4] 魯小松，呂燕捷，彭楊柳，等.既有建筑輕量化零能耗改造技術路徑研究：以海南省某建筑為例[J].建筑節(jié)能（中英文），2023，51（10）：125-131.

[5] 陳詠昕，池慧，林楠超，等.韶關市仁化縣職業(yè)學校教學樓BIM綠色建筑分析[J].安徽建筑，2024，31（1）：80-82.

[作者簡介]李琳玲（1988—），女，?？谌?，碩士，講師，研究方向：地域性建筑與綠色建筑。

[通信作者]何明（1983—），男，海口人，碩士，講師，研究方向：地域性建筑與民宿設計。