摘 要：對關(guān)中山地典型民居開展夏季熱環(huán)境測試，探究傳統(tǒng)民居對山地氣候的適應(yīng)性原理；采用數(shù)值模擬的方法，分析熱工設(shè)計(jì)參數(shù)對室內(nèi)熱環(huán)境的影響規(guī)律，獲得關(guān)中山地民居的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。結(jié)果表明，傳統(tǒng)民居的生土墻具有良好的熱惰性，能夠抵御室外溫度波動(dòng)；閣樓開敞的格柵窗能夠在夜間時(shí)段引入室外低溫空氣，起到隔熱降溫效果。此外，提高墻體熱惰性、采用通風(fēng)屋面、南向外窗設(shè)置遮陽構(gòu)件、采用夜間通風(fēng)技術(shù)對夏季室內(nèi)熱環(huán)境提升顯著，當(dāng)外墻熱惰性指標(biāo)為27.18、南向外窗遮陽投影系數(shù)為0.5、夜間通風(fēng)時(shí)段為18：00—次日09：00并采用通風(fēng)屋面時(shí)，關(guān)中山地民居室內(nèi)空氣溫度平均值和最高值分別降低2.9 ℃和3.4 ℃。

關(guān)鍵詞：被動(dòng)式太陽能建筑；熱舒適；降溫；設(shè)計(jì)優(yōu)化；關(guān)中山地民居

中圖分類號：TU119.22" " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

隨著農(nóng)村城市化進(jìn)程的深入和鄉(xiāng)村居民收入水平的提高，既有鄉(xiāng)村民居室內(nèi)熱環(huán)境已難以滿足人們對室內(nèi)舒適度的需求，造成空調(diào)采暖能耗的顯著提高。因此，探究傳統(tǒng)民居氣候適應(yīng)性機(jī)理、發(fā)展低能耗鄉(xiāng)村建筑技術(shù)已成為現(xiàn)階段中國建筑節(jié)能工作的重點(diǎn)。關(guān)中地區(qū)是陜西省的經(jīng)濟(jì)核心區(qū)和人口密集區(qū)，該地區(qū)的建筑節(jié)能水平和人居環(huán)境質(zhì)量對于全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展至關(guān)重要。然而，關(guān)中地區(qū)北靠北山山系，南倚秦嶺山脈，地勢南北高、中間低，形成了包括平原和山地在內(nèi)的獨(dú)特地形。其中，關(guān)中平原地區(qū)屬于大陸性氣候，該地區(qū)民居多為院落式建筑，利用高大厚重的院墻營造封閉空間，以應(yīng)對冬季風(fēng)沙的侵襲［1］；而山地地區(qū)民居受山地氣候和地形條件制約，通常為單體式建筑且依山而建，其建筑形式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)均與平原地區(qū)民居建筑存在差異顯著。因此，探究適用于關(guān)中平原和山地地區(qū)的建筑節(jié)能技術(shù)，開展平原和山地民居的建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)，是關(guān)中地區(qū)鄉(xiāng)村民居建筑節(jié)能和人居環(huán)境發(fā)展亟需解決的問題。

虞志淳等［2］對關(guān)中民居建筑開展熱環(huán)境測試，結(jié)果表明該地區(qū)民居存在室內(nèi)熱環(huán)境差、運(yùn)行能耗高等問題；楊柳等［3］對關(guān)中地區(qū)36戶農(nóng)村住宅開展熱環(huán)境測試和主觀問卷調(diào)查，確定了當(dāng)?shù)鼐用竦臒嶂行詼囟群蜔崞谕麥囟?，為該地區(qū)民居建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)；張蕾等［4］總結(jié)了關(guān)中地區(qū)的氣候特點(diǎn)，分析了該地區(qū)傳統(tǒng)民居蘊(yùn)含的被動(dòng)式設(shè)計(jì)原理，提出適宜的被動(dòng)式設(shè)計(jì)策略；劉丹等［5］綜合運(yùn)用被動(dòng)式太陽能采暖和自然通風(fēng)降溫技術(shù)，從建筑空間布局角度提出關(guān)中地區(qū)傳統(tǒng)民居優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。由以上分析可看出，現(xiàn)有研究重點(diǎn)關(guān)注關(guān)中地區(qū)典型院落式民居的熱環(huán)境問題，并在該地區(qū)院落式民居被動(dòng)式優(yōu)化設(shè)計(jì)方面積累了較為豐富的研究成果，但對于關(guān)中山地民居建筑熱環(huán)境及熱工優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)注較少，嚴(yán)重制約了關(guān)中山地地區(qū)低能耗民居建筑的發(fā)展。

本文以關(guān)中山地地區(qū)傳統(tǒng)民居和新建民居為研究對象，對兩種山地民居建筑的夏季室內(nèi)熱環(huán)境開展實(shí)驗(yàn)測試，探究關(guān)中山地傳統(tǒng)民居蘊(yùn)含的氣候適應(yīng)性原理并進(jìn)行科學(xué)化提煉，分析被動(dòng)式降溫技術(shù)對夏季室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)節(jié)效果，分析建筑熱工設(shè)計(jì)參數(shù)對室內(nèi)熱環(huán)境的影響規(guī)律，以期為關(guān)中山地地區(qū)低能耗建筑發(fā)展提供理論參考。

1 研究對象和研究方法

1.1 研究對象

選取位于西安市鄠邑區(qū)直峪口村的兩座山地民居建筑為研究對象，兩座民居分別為關(guān)中山地傳統(tǒng)民居和現(xiàn)代民居的典型代表。傳統(tǒng)民居為一座帶有閣樓的單體式生土建筑，該建筑呈南北朝向，一層由堂屋和臥室構(gòu)成，臥室的南、北外墻均設(shè)有窗戶，堂屋的南、北外墻均設(shè)有木門，測試期間門窗均處于關(guān)閉狀態(tài)。此外，二層閣樓的南側(cè)設(shè)有兩扇格柵窗，格柵窗始終處于開啟狀態(tài)，使其達(dá)到自然通風(fēng)的效果?，F(xiàn)代民居為一座呈南北朝向的二層磚混結(jié)構(gòu)建筑，一層包含客廳和三間臥室，客廳和主臥位于建筑北側(cè)，兩間次臥位于建筑南側(cè)；二層包括一間主臥和兩間次臥，主臥為南北貫通布局，以獲得較大的室內(nèi)居住空間。兩種建筑形式的外觀及平面圖如圖1所示，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造信息如表1所示。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)測試方法

兩座民居建筑的熱環(huán)境測試時(shí)間為2022年7月30日00：00—2022年8月1日24：00，測試期間天氣晴朗，無極端氣候出現(xiàn)。測試內(nèi)容涵蓋室外氣候條件和室內(nèi)熱環(huán)境，室外氣候條件包括室外空氣溫度、相對濕度、風(fēng)速、太陽輻射等；室內(nèi)熱環(huán)境包括室內(nèi)空氣溫度和相對濕度。其中，測試室外氣象參數(shù)的氣象站布置在臨近測試民居的空曠地帶，周邊建筑物對測試數(shù)據(jù)無不利影響；室內(nèi)熱環(huán)境測點(diǎn)位置如圖1所示，室內(nèi)空氣溫濕度測點(diǎn)位于測試房間中心位置，高度距地面1.5 m，滿足JGJ 132—2007《居住建筑節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》［6］的相關(guān)要求，測試儀器及其相關(guān)參數(shù)如表2所示。

1.2.2 數(shù)值模擬方法

根據(jù)測試民居的建筑形式特點(diǎn)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，構(gòu)建關(guān)中山地地區(qū)現(xiàn)代民居建筑基礎(chǔ)模型。采用建筑能耗模擬軟件Design Builder進(jìn)行熱環(huán)境模擬分析，各房間人員密度、人員在室率、照明功率密度、換氣次數(shù)、空調(diào)系統(tǒng)等參數(shù)設(shè)置與實(shí)際測試情況保持一致，具體參數(shù)設(shè)置見表3。其中，室內(nèi)照明燈具為吸頂式LED燈，室內(nèi)無附加熱源，模擬期間門窗均處于緊閉狀態(tài)。由于測試民居建筑無空調(diào)系統(tǒng)，因此在自然通風(fēng)模型中的計(jì)算模式選取Calculated，即在熱壓和風(fēng)壓協(xié)同影響下計(jì)算自然運(yùn)行房間室內(nèi)空氣溫度。

為驗(yàn)證民居基礎(chǔ)模型的準(zhǔn)確性，本文以室外氣象參數(shù)實(shí)測值為氣候條件，數(shù)值求解建筑基礎(chǔ)模型的室內(nèi)空氣溫度并與其實(shí)測值進(jìn)行對比。此外，以經(jīng)過準(zhǔn)確性驗(yàn)證的建筑物理模型為研究對象，以建筑熱工設(shè)計(jì)參數(shù)為變量參數(shù)，分別計(jì)算不同變量參數(shù)下的室內(nèi)空氣溫度，探究關(guān)中山地民居室內(nèi)熱環(huán)境的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)及影響規(guī)律，獲得該地區(qū)現(xiàn)代民居建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

2 關(guān)中山地民居熱環(huán)境分析

2.1 室外氣象參數(shù)

圖2為室外空氣溫度、相對濕度和太陽輻照度的測試結(jié)果。由圖2可看出，關(guān)中山地地區(qū)夏季白天溫度高且晝夜溫差大，測試期間，室外空氣溫度平均值為29.9 ℃，室外溫度最高值達(dá)到38 ℃以上，室外溫度最大日較差接近14 ℃，室外空氣相對濕度保持在45%～85%之間。此外，關(guān)中山地地區(qū)夏季太陽輻射強(qiáng)烈，測試期間單日太陽輻照度最大值接近800 W/m2，較高的太陽輻照度是導(dǎo)致白天室外高溫的重要原因。因此，減少通過透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽輻射直射得熱、提高非

透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能是改善關(guān)中山地地區(qū)民居室內(nèi)熱環(huán)境的有效途徑。值得注意的是，受山地地形條件的影響，測試期間室外風(fēng)速相對較低，白天時(shí)段基本處于靜風(fēng)狀態(tài)，夜間時(shí)段室外風(fēng)速保持在0.5～1.0 m/s之間。

2.2 山地民居室內(nèi)熱環(huán)境分析

2.2.1 現(xiàn)代民居

現(xiàn)代山地民居室內(nèi)熱濕環(huán)境測試結(jié)果如圖3所示。由圖3可看出，不同樓層房間的室內(nèi)熱環(huán)境差異明顯，二層主臥室內(nèi)空氣溫度顯著高于一層主臥：以7月31日為例，一層主臥室內(nèi)空氣溫度平均值為28.1 ℃，最高值為30.0 ℃；二層主臥的室內(nèi)空氣溫度平均值和最高值分別比一層主臥高2.4 ℃和2.3 ℃。在二層空間對室外氣候的緩沖作用下，一層主臥的室內(nèi)空氣溫度保持在27.0～30.7 ℃之間，基本滿足當(dāng)?shù)鼐用竦臒崾孢m需求。對于二層主臥室內(nèi)過熱的問題，需進(jìn)一步探索適用于關(guān)中山地民居的隔熱設(shè)計(jì)策略和技術(shù)。與熱環(huán)境相比，現(xiàn)代山地民居的室內(nèi)濕環(huán)境較為理想：測試期間，一層主臥室內(nèi)相對濕度在61.7%～71%之間，二層主臥室內(nèi)相對濕度在57.2%～61.2%之間，均滿足當(dāng)?shù)鼐用竦娜梭w熱舒適需求。

2.2.2 傳統(tǒng)民居

傳統(tǒng)山地民居室內(nèi)熱濕環(huán)境測試結(jié)果如圖4所示。由圖4可看出，閣樓空間的室內(nèi)空氣溫度顯著高于位于一層的臥室和堂屋：以7月31日為例，一層臥室室內(nèi)空氣溫度平均值為25.9 ℃，最高值為26.9 ℃，堂屋室內(nèi)空氣溫度平均值為26.5 ℃，最高值為27.7 ℃；而二層閣樓的室內(nèi)空氣溫度平均值分別比一層臥室和堂屋高2.5 ℃和1.9 ℃，其室內(nèi)溫度最高值分別比一層臥室和堂屋高5.0 ℃和4.2 ℃。二層閣樓起到隔熱層的作用并對室外氣候不利作用進(jìn)行有效緩沖，使得一層臥室的室內(nèi)空氣溫度保持在25.3～27.3 ℃之間，堂屋的室內(nèi)空氣溫度保持在25.5～28.1 ℃之間，均符合當(dāng)?shù)鼐用竦臒崾孢m需求。值得注意的是，傳統(tǒng)山地民居的室內(nèi)相對濕度過高，一層臥室室內(nèi)相對濕度在74.2%～81.6%之間，堂屋室內(nèi)相對濕度在72.2%～79.9%之間，均超出人體舒適濕度的上限［7］，需加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)。

雖然傳統(tǒng)民居臥室和現(xiàn)代民居的一層主臥均擁有頂部緩沖空間，但傳統(tǒng)民居的室內(nèi)空氣溫度更低且波動(dòng)更小，其原因主要在于：1）傳統(tǒng)民居厚重的生土墻體具有良好的熱惰性，能對室外溫度波動(dòng)進(jìn)行有效衰減；2）傳統(tǒng)民居的閣樓具有開敞的格柵窗，能在夜間時(shí)段引入室外低溫空氣，帶走閣樓內(nèi)部和下方臥室屋頂?shù)臒崃浚_(dá)到對一層臥室降溫的效果。因此，設(shè)置頂部隔熱層、提高墻體熱惰性、利用夜間低溫空氣進(jìn)行室內(nèi)降溫是適用于關(guān)中山地地區(qū)的被動(dòng)式降溫設(shè)計(jì)策略。

3 關(guān)中山地民居被動(dòng)式優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

通過對關(guān)中山地傳統(tǒng)民居與現(xiàn)代民居室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行對比分析可知，厚重圍護(hù)結(jié)構(gòu)、通風(fēng)隔熱屋面、南向外窗遮陽、夜間通風(fēng)降溫是適用于關(guān)中山地地區(qū)的被動(dòng)式降溫設(shè)計(jì)策略。本文以墻體熱惰性指標(biāo)、設(shè)置通風(fēng)屋面、夜間通風(fēng)時(shí)段和遮陽構(gòu)件投影系數(shù)作為降溫設(shè)計(jì)策略的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，探究上述設(shè)計(jì)參數(shù)對室內(nèi)熱環(huán)境的影響規(guī)律及設(shè)計(jì)優(yōu)化值，進(jìn)而獲得優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)下關(guān)中山地民居室內(nèi)熱環(huán)境提升效果。

3.1 模型驗(yàn)證

基于關(guān)中地區(qū)現(xiàn)代山地民居的形式特征建立建筑基礎(chǔ)模型，以室外氣候參數(shù)實(shí)測數(shù)據(jù)為氣象條件，對現(xiàn)代山地民居室內(nèi)空氣溫度進(jìn)行數(shù)值求解并與其實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比分析，以驗(yàn)證建筑基礎(chǔ)模型的準(zhǔn)確性。圖5為現(xiàn)代山地民居一層和二層臥室室內(nèi)空氣溫度的實(shí)測和模擬結(jié)果。由圖5可看出，兩個(gè)臥室室內(nèi)空氣溫度實(shí)測值和模擬值較為接近且具有相同的變化趨勢：一層臥室室內(nèi)空氣溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)平均值為28.6 ℃，模擬數(shù)據(jù)平均值為28.8 ℃，誤差僅為0.7%；二層臥室室內(nèi)空氣溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)平均值為31.0 ℃，模擬數(shù)據(jù)平均值為32.1 ℃，誤差為3.5%。說明該基礎(chǔ)模型能較好反映關(guān)中地區(qū)現(xiàn)代山地民居的建筑形式特征和圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)，可用于后續(xù)的被動(dòng)式優(yōu)化設(shè)計(jì)分析。

3.2 墻體熱惰性對室內(nèi)熱環(huán)境的影響

由2.2節(jié)分析可知，高熱惰性的墻體能有效衰減室外溫度波動(dòng)，改善關(guān)中山地民居建筑室內(nèi)熱環(huán)境。而墻體熱惰性指標(biāo)的高低與其蓄熱性能有關(guān)，同時(shí)墻體的蓄熱性能也是民居夏季防熱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵［8］。為探究墻體熱惰性指標(biāo)對關(guān)中山地民居室內(nèi)熱環(huán)境的影響規(guī)律，本文借鑒文獻(xiàn)［9］中列舉的3種蓄熱等級的墻體構(gòu)造信息，對不同墻體蓄熱等級下現(xiàn)代山地民居室內(nèi)空氣溫度進(jìn)行對比分析。不同蓄熱等級墻體構(gòu)造信息如表4所示。

圖6為不同墻體熱惰性指標(biāo)下，現(xiàn)代山地民居二層南向次臥的室內(nèi)空氣溫度。由圖6可看出，在墻體傳熱阻不變的條件下，增加墻體的熱惰性指標(biāo)，二層南向次臥的室內(nèi)空氣溫度顯著降低：當(dāng)墻體熱惰性指標(biāo)從5.625增至27.176時(shí)，二層南向次臥室內(nèi)空氣溫度平均值和最高值分別降低1.12 ℃和1.06 ℃，室內(nèi)熱環(huán)境的改善效果非常明顯。因此，關(guān)中山地民居建筑宜采用以混凝土為代表的高蓄熱性材料作為墻體材料。

3.3 通風(fēng)屋面對室內(nèi)熱環(huán)境的影響

由2.2節(jié)結(jié)果可知，具有通風(fēng)部件的頂部緩沖空間具有良好的隔熱效果，對改善關(guān)中山地民居夏季室內(nèi)熱環(huán)境具有積極作用。鑒于此，本文在現(xiàn)代山地民居基礎(chǔ)模型的頂部設(shè)置大階磚通風(fēng)屋頂，該屋頂?shù)臉?gòu)造層自上至下依次為40 mm

大階磚層、250 mm空氣間層、20 mm防水砂漿、120 mm鋼筋混凝土屋面板。不同屋頂形式下的二層南向次臥室內(nèi)空氣溫度如圖7所示。由圖7可看出，無通風(fēng)屋面條件下，二層南向次臥室內(nèi)空氣溫度平均值為32.1 ℃；在白天強(qiáng)太陽輻射影響下，該臥室屋頂獲得太陽直射輻射得熱并導(dǎo)致屋頂內(nèi)表面溫度升高，其室內(nèi)空氣溫度最高值接近34 ℃。當(dāng)采用大階磚通風(fēng)屋頂技術(shù)時(shí)，二層南向次臥的室內(nèi)空氣溫度平均值為30.9 ℃，比無通風(fēng)屋面條件下室內(nèi)空氣溫度平均值低1.2 ℃；此外，大階磚通風(fēng)屋頂表現(xiàn)出優(yōu)異的隔熱降溫效果，室內(nèi)空氣溫度最高值僅為31.5 ℃，比無通風(fēng)屋面條件下的室內(nèi)空氣溫度最高值低2.4 ℃。

3.4 夜間通風(fēng)時(shí)段對室內(nèi)熱環(huán)境的影響

關(guān)中山地地區(qū)夜間室外溫度較低，為該地區(qū)采用夜間通風(fēng)降溫技術(shù)提供了必要的氣候條件。在自然通風(fēng)模式下，通風(fēng)時(shí)段是重要的夜間通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)，對夜間通風(fēng)降溫效果影響顯著［10］。本文對不同通風(fēng)時(shí)段下的二層南向次臥室內(nèi)空氣溫度進(jìn)行對比分析，結(jié)果如圖8所示。由圖8可看出，與無通風(fēng)措施相比，采用夜間通風(fēng)降溫技術(shù)能有效降低夜間時(shí)段的室內(nèi)空氣溫度，同時(shí)對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)降溫以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)在白天的蓄熱能力，進(jìn)而達(dá)到降低白天室內(nèi)空氣溫度的目的。此外，延長通風(fēng)時(shí)間對改善夜間室內(nèi)熱環(huán)境效果顯著：從22：00開始通風(fēng)時(shí)，18：00—21：00時(shí)段內(nèi)室內(nèi)空氣溫度均約為32 ℃；當(dāng)從20：00開始通風(fēng)時(shí)，該時(shí)刻室內(nèi)空氣溫度較前一種通風(fēng)模式降低了1.6 ℃；當(dāng)從18：00開始通風(fēng)時(shí)，在19：00的室內(nèi)空氣溫度較前兩種通風(fēng)模式降低了0.9 ℃。上述結(jié)果說明，單純通過墻體外表面與室外環(huán)境的對流和輻射換熱難以充分排出室內(nèi)熱量，延長夜間通風(fēng)時(shí)段、提前通風(fēng)時(shí)間有利于改善夜間室內(nèi)熱環(huán)境。

3.5 南向外窗遮陽設(shè)計(jì)對室內(nèi)熱環(huán)境的影響

南向外窗設(shè)置遮陽構(gòu)件可有效降低夏季室內(nèi)太陽輻射得熱，有利于改善夏季室內(nèi)熱環(huán)境。由文獻(xiàn)［11］可知，遮陽構(gòu)件的投影系數(shù)是外窗遮陽構(gòu)件的重要設(shè)計(jì)參數(shù)，即遮陽構(gòu)件水平投影與遮陽構(gòu)件底部至窗臺(tái)垂直高度之間的比值。為探究遮陽構(gòu)件投影系數(shù)對關(guān)中山地民居室內(nèi)熱環(huán)境的影響規(guī)律，本文對不同遮陽投影系數(shù)下的二層南向次臥室內(nèi)空氣溫度進(jìn)行模擬分析，結(jié)果如圖9所示。由圖9可看出，隨著南向外窗遮陽投影系數(shù)的增大，二層南向次臥室內(nèi)空氣溫度逐漸降低：當(dāng)遮陽投影系數(shù)從0.1增至0.5時(shí)，二層南向次臥室內(nèi)空氣溫度平均值和最高值分別降低0.61 ℃和0.7 ℃；當(dāng)遮陽投影系數(shù)進(jìn)一步增至0.9時(shí)，室內(nèi)空氣溫度降低效果不明顯。說明當(dāng)遮陽投影系數(shù)為0.5時(shí)，南向外窗的遮陽構(gòu)件能抵擋絕大部分的太陽直射輻射，進(jìn)一步增加遮陽構(gòu)件的水平寬度，遮陽效果提升不明顯。因此，關(guān)中山地民居南向外窗的遮陽設(shè)計(jì)宜采用遮陽投影系數(shù)為0.5。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)下關(guān)中山地民居室內(nèi)熱環(huán)境提升效果

基于上述分析中被動(dòng)式降溫技術(shù)對室內(nèi)熱環(huán)境的影響規(guī)律及設(shè)計(jì)優(yōu)化值，建立關(guān)中山地民居建筑優(yōu)化模型并與建筑基礎(chǔ)模型進(jìn)行室內(nèi)空氣溫度對比分析（如圖10所示）。由圖10可看出，當(dāng)外墻熱惰性指標(biāo)為27.176、南向外窗遮陽投影系數(shù)為0.5、夜間通風(fēng)時(shí)段為18：00—09：00并采用通風(fēng)屋面時(shí)，二層南向次臥室內(nèi)空氣溫度平均值和最高值分別為28.8 ℃和30.5 ℃，分別比建筑基礎(chǔ)模型中二層南向次臥室內(nèi)空氣溫度平均值和最高值低2.9 ℃和3.4 ℃。說明基于本文中提出的被動(dòng)式降溫技術(shù)和優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)值進(jìn)行關(guān)中山地民居建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)能有效改善該地區(qū)夏季室內(nèi)熱環(huán)境、降低空調(diào)能耗，可為關(guān)中山地地區(qū)低能耗民居設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和借鑒。

5 結(jié) 論

1）關(guān)中山地地區(qū)夏季白天溫度高、晝夜溫差大，該地區(qū)傳統(tǒng)民居墻體厚重、熱惰性好，能有效衰減室外溫度波動(dòng)，其帶有格柵窗的閣樓空間具有良好的隔熱效果，測試期間傳統(tǒng)民居室內(nèi)空氣溫度保持在25～28 ℃之間，滿足當(dāng)?shù)鼐用竦臒崾孢m需求。

2）提高墻體熱惰性指標(biāo)可有效降低關(guān)中山地民居夏季室內(nèi)空氣溫度，以混凝土為代表的高蓄熱性材料是適宜的墻體材料。

3）通風(fēng)屋面具有優(yōu)異的隔熱降溫效果，在室內(nèi)空間屋頂上方設(shè)置通風(fēng)屋面后，室內(nèi)空氣溫度平均值和最高值分別降低1.2 ℃和2.4 ℃。

4）采用夜間通風(fēng)降溫技術(shù)可有效降低關(guān)中山地民居室內(nèi)空氣溫度，延長通風(fēng)時(shí)間對改善夜間室內(nèi)熱環(huán)境效果顯著。

5）增加南向外窗遮陽投影系數(shù)可有效降低室內(nèi)太陽輻射得熱，降低室內(nèi)空氣溫度，關(guān)中山地民居南向外窗的遮陽設(shè)計(jì)宜采用遮陽投影系數(shù)為0.5。

6）當(dāng)外墻熱惰性指標(biāo)為27.176、南向外窗遮陽投影系數(shù)為0.5、夜間通風(fēng)時(shí)段為18：00—09：00并采用通風(fēng)屋面時(shí)，關(guān)中山地民居室內(nèi)空氣溫度平均值和最高值分別降低2.9 ℃和3.4 ℃。

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STUDY ON SUMMER THERMAL ENVIRONMENT ANALYSIS AND PASSIVE OPTIMIZATION STRATEGY OF GUANZHONG MOUNTAIN DWELLINGS

Zhang Lei， Tian Mengyu，Sang Guochen，Cui Xiaoling，Zhu Yiyun，Han Weixiao

（School of Civil Engineering and Architecture， Xi’an University of Technology， Xi’an 710048， China）

Abstract：The summer thermal environment of typical rural dwellings in the mountainous region of Guanzhong was measured to analyze the climatic adaptability to the mountainous climate of Guanzhong. Then，a series of numerical analyses were conducted to investigate the influence of building thermal design parameters on the indoor thermal environment and to obtain the optimal design parameters for modern dwelling buildings in the mountainous region of Guanzhong. The results showed that the thick raw earth walls of traditional residential building provide good thermal inertia and can effectively attenuate outdoor temperature fluctuations. The attic with open grill windows can introduce low temperature outdoor air and take away the heat stored in the attic during nighttime， for achieving the thermal insulation and cooling objectives. In addition，improving the thermal inertia of walls，adopting ventilated roofs， arranging sun-shading elements for south-facing windows and adopting night ventilation technology have significant effects on improving the indoor thermal environment in summer. The average and maximum indoor air temperature are reduced by 2.9 ℃ and 3.4 ℃ when the thermal inertia index of the external wall is 27.18， the projection factor of south-facing window shading is 0.5， the night ventilation time between 18 and 9 o’clock and the ventilated roof is used， respectively.

Keywords：passive solar building； thermal comfort； cooling； design optimization； Guanzhong Mountain dwellings