传统皖南民居“夏凉”分析与生态启示

张 坤， 贾砚琦， 贾尚宏

（安徽建筑大学 建筑与规划学院，安徽 合肥 230022）

传统民居是一种分布最广、形式最多样、适应性最强的建筑类型。传统民居形式的形成、演变、定型深受其所在地域的气候、人文因素的影响，在如此多的限制条件的“引导”下，呈现出各具特色的民居形式。其中传统皖南民居是在皖南这边灵山秀水、书卷之乡中经历千年形成、发展并最终定型的。提到传统皖南民居，远山近水、粉墙黛瓦、四水归堂、木雕鎏金的印象不由浮现脑海。长期以来，对于传统皖南民居的研究多集中于村落选址、建筑风貌、天井空间以及徽州传统三雕装饰上的研究［1］。而对于传统皖南民居生态技术方面的研究却是凤毛麟角，只散见于各处，并且多为定性分析，缺乏科学测试的支持。皖南民居在长期的发展过程中对地域的适应体现在村落选址、整体布局、单体设计、细部构造等方方面面之中［2－4］。

1 传统皖南民居的“夏凉”

1.1 传统皖南民居的“防热”形势

皖南地区年平均气温15℃－16℃，年最高气温均值37℃－38.9℃，年最低温均值－7.9℃－9.9℃。皖南地区夏季气温高湿度大，容易产生闷热的感觉。由于冬季可以以火盆取暖，而古代对夏季降温没有太好办法，所以在没有现代机械技术的古代，夏季防热的重要性是要明显高于冬季保温的。

1.2 传统皖南民居夏季室内热环境问卷、测试

在2013年7月下旬－2013年8月上旬，皖南地区极暑天气下对传统皖南民居进行了室内热环境的问卷调查和仪器测试。（问卷引自民用建筑室内热湿环境评价标准GB／T50785－2012）

1.2.1 问卷调查

图1 新民居问卷统计（作者自制）

图2 传统民居问卷统计（作者自制）

老民居44份，新民居51份，统计结果如图1、2所示。通过回收问卷统计结果得出以下结论：

a、皖南传统民居的室内热环境在夏季是明显优于新民居的。

b、当地居民对传统民居的热环境状况是基本满意的。

1.2.2 仪器测试

为定量分析传统皖南民居的夏季室内温度情况，选取了两栋典型的“回”字形传统民居——屏山舒宅、外边溪4#进行了室内热环境的测试。图3为黟县屏山舒宅室内温度曲线，当天室外气温26～38℃。从图中可以看出一层室内空气温度明显低于二层，并且一层空气温度一天中最高出现在15：00约31℃，最低出现在清晨6：30约25℃，在一天中绝大部分时间室内气温低于30℃。在日间，相对于室外的酷热，室内较为凉爽；在夜间至次日凌晨室内气温在28℃以下，完全可以在不需要任何制冷措施的情况下很好的满足人休息的要求。图4为屯溪外边溪4#室内温度曲线，当天室外25～37℃。从图中可以看出其室内空气温度的分布情况与屏山舒宅一致，均为一层空气温度明显低于二层且一层空气温度一天中绝大部分时间均保持在比较低的水平。

图3 屏山舒宅一二层温度曲线（作者自制）

图4 外边溪4#一二层温度曲线（作者自制）

通过测试数据表明，传统皖南民居夏季防热性能是极其优秀的，在酷热的夏季，几乎不用人工制冷措施，就可以满足人们的正常生活。

2 传统皖南民居“夏凉”成因探索

皖南地区昼夜温差较大，为了保持室内的凉爽，就要在日间尽可能的防止室外热量的传入，而夜间尽可能的向外散热。根据实地调研、测试、大量资料的翻阅以及自己的思考，认为传统皖南民居“夏凉”可以总结为两个最基本的原则：1、避免热源，减少得热2、寻找“冷源”，降低气温。

2.1 避免“热源”、减少得热

避免热源，减少从室外得热是“夏凉”的基础。村落的选址和良好微环境的营造对村落整体的良好热环境有重要作用，这从整体层面起到避免热源的作用。对于建筑而言热源无外乎室外高温空气、太阳辐射。其中高温空气主要以热传导和热对流两种方式将热量传入室内，太阳则通过直接辐射入室内和对维护结构的辐射加温的方式对室内进行加热。传统皖南民居主要从以下两个方面避免热源。

2.1.1 村落选址与建筑布局

传统皖南村落的选址深受堪舆之术影响，遵循背山面水，负阴抱阳的原则。村落中基本都有水圳穿村而过，并在村头水口形成水口林［1］。这样的村落选址使得夏季主导风可以穿过树林吹过湖面降温后顺山势而上吹向村落，达到对整个村落降温的作用。

皖南古村落的建筑布局极为紧凑，民居之间相互遮挡阳光，形成一条条高墙窄巷，这种窄巷又被称为“冷巷”［3］。经过对外边溪4#各围护结构表面温度进行测量，发现在窄巷中的墙体表面温度（南墙）温度明显低于东西墙，甚至低于几乎不接受太阳辐射的北墙（图5）。这就是因为在窄巷内南墙不接受太阳辐射，并且冷巷内气温明显低于室外气温。经过实地测试图表（图6）可以看出皖南民居的天井通风多集中在日间（9：00－18：00），这段时间是室外空气温度最高的时间段，冷巷的存在使得流入建筑内的空气温度相对较低（经测量基本与室内空气温度相当）［3］。在空气对流不至于提高室内空气温度的前提下，通风对于提高室内人的舒适度有非常有利的作用［8］。

图5 外边溪4#各墙外表面温度（作者自制）

图6 外边溪4#室内时间风速关系图（作者自制）

2.1.2 建筑单体与构造

传统皖南民居平面一般方正规则，标准的“回”字形皖南民居整体更是接近正方体，体型系数较小。皖南人强烈的宗族观念又造成了标准平面通过天井，院落呈横向和纵向延伸，形成较大的一组建筑，进一步降低了体形系数，减少了与空气的接触面；建筑之间相互遮挡也降低了太阳辐射的影响。传统皖南民居外观上较为封闭，很少开窗。即使是现代建筑中，门窗也是建筑得失热所占比例较高的位置，很小面积的开窗也起到了避免热源、减少得热的作用。

传统皖南民居基本为两层，并且人们的居住模式从明代至清代也发生了颠覆性的变化。在明代，基本为二层居住，一层储物，二层层高高于一层，且屋面构造较为考究；在清代，居住模式则变化为一层居住，二层储物，一层层高高于二层，据现在大量现存清代民居也可以发现屋面构造较为简单，基本就是简单的檩条挂瓦的形式。通过测试图表（图3、4）也可以看出，虽说传统皖南民居“夏凉”，但是这种夏凉也仅仅是在一层。二层起到了隔热层的作用，这和现代建筑设计中设置屋顶空气间层原理类似。

图7 墙体构造（作者自绘）

图8 外边溪4#东墙内外表面温度（作者自制）

皖南民居在结构上有个显著的特点——“墙倒屋不塌”，这是因为皖南民居采用了木骨架承重，空斗墙填充的建造体系，在木骨架和墙体之间还有一层木板。空斗墙厚度可达300～350mm，离墙50mm处有20～30mm木板［4］（图7）空斗墙以厚实的墙体和内部的空腔形成了第一道隔热层，木板与空斗墙直接空腔形成第二道隔热层，木板本身作为第三道隔热层，保证了皖南民居的墙体具有良好的保温隔热作用。从图8可以看出，内墙温度一直和室内空气温度接近，在11：00内外表面的温差达到10℃，外墙起到了良好的隔热作用。

传统皖南民居的天井狭小，天井深宽比约为1：2，尺度多为半丈深、一丈左右宽的扁长方形［6］。天井在起到采光、通风的作用同时，有效的避免了夏季太阳直接照射进室内，防止辐射得热。

2.2 寻找“冷源”，降低气温

此处提出的“冷源”是个相对的概念，其含义在于比室内空气温度低，室内空气可以对其散热以保持室内空气温度或虽然对降低空气温度起不到作用，但是可以降低体感温度，提高人的舒适度。通过分析总结，“冷源”主要有三种：1.接地的下垫面，2.合理的自然通风，3.夜间室外冷空气。

2.2.1 接地的下垫面

传统皖南民居四水归堂，雨水直接落入天井，这就要求天井的青石板下有暗沟与地下水相通，在天井下形成空腔。地下土壤的温度波动幅度很小，在盛夏季节是远远低于气温的，再加上地下暗沟中的清凉的流水，就在天井下形成了一个温度较低的空腔。室内空气可以通过天井上的青石板把一部分热量传向地下，天井地面温度一直处于较低水平（图9）。在传统皖南民居中还能看到一种“土空调”其原理与利用天井下垫面降温类似，在室内地下留有空腔，再设有通风口，利用地下较低的气温对室内进行降温。

2.2.2 合理的自然通风

科学研究表明，在室温一定的情况下，加强通风可以增强人体周围空气流动，提高蒸发量，降低体感温度，降低湿热的感觉，有效的提高人的舒适度（表1）。通过实际测试的两栋民居所得的风速分布图（图6、10）可以看出，传统皖南民居室内风速极值基本在0.2m／s－0.4m／s，且强度分布和时间有明显关系。由于室内风是由热压通风产生的，其强度直接受到天井空气温度垂直分布的影响（图9），所以在太阳辐射比较强烈的日间，天井内垂直温度分布明显，风速较大；在室外温度较低的夜间，天井内垂直温度分布不明显，风速较小。

表1 风速与人体舒适度关系表

图9 屏山舒宅天井内垂直温度分布图（作者自制）

图10 屏山舒宅室内时间风速关系图（作者自制）

在通风中还存在一个流入空气温度的问题，在日间外界空气温度可以达到38℃甚至更高，如果这样的高温空气直接流入室内，不仅不能起到提高室内人的舒适度的作用，还会直接导致室内温度升高。在实际测试中发现流入室内的空气大多是通过降温后的（图11），具体方式为：1.门窗洞口开在冷巷中（其实传统皖南民居的门窗洞口大都朝向冷巷），2.利用地道通风的原理（图12），由于通风口较小，其通风量不能满足整个建筑的需要，只是作为补充。

图11 日间通风模式图（作者自绘）

图12 地道通风口（作者自摄）

2.2.3 夜间室外冷空气

皖南地区生态环境宜人，基本不存在温室效应。另就查阅气象资料统计，黄山市夏季日最高气温和合肥市基本相当，但日最低气温普遍低于合肥2℃左右，在极暑情况下最低气温也保持在25～26℃，昼夜温差较大，使得夜间建筑的对外散热具备客观条件。

通过实地测试（图6、10）发现，由于缺乏热压通风所必备的垂直温度分布，传统皖南民居的夜间通风效果并不明显，可见室内气温降低的主因并非热压通风引起的室外空气交换。实际上的降温模式应该为：夜间温度分布呈现天井上空空气低温，民居二层高温，一层中温；二层和一层通过天井这一开敞空间与天井上空温度较低空气形成热交换，达到室内温度降低的效果，由于一层空气温度相对并不高，所以其只需要有限的传热就可以达到或者接近夜间的室外温度（在21：00～次日8：00一层温度和室外空气温度相当）。对于二层由于基础温度较高，且通风对流换热不利，其气温下降较为缓慢，散热至太阳升起室外温度升高和二层温度相等，又开始从外界得热开始上升，周而复始（图13）。不可否认，如果夜间天井可以起到“拔风”的效果，室内外空气对流，室内温度的降低速度将会大大加快，夜间室内空气接近室外的时间也会大大提前。但是通过研究表明，皖南传统民居夜间室内温度的下降的原理和传统认为的天井的“拔风”作用并无太大关系。而是由于天井的存在，室内外空气有热交换的通道，以及日间一层保持的相对较低的温度。

图13 屏山舒宅一二三层温度变化图（作者自制）

3 传统皖南民居“夏凉”生态启示

传统皖南民居从村落的选址、建筑的布局、单体的设计到居住模式的改变无不体现着皖南人民优秀的生态观。传统皖南民居有机的综合运用了调节微环境，遮阳，通风，隔热等常用的生态设计方法，达到了良好的“夏凉”的效果。这些生态经验对于现代建筑设计有良好的启示作用，结合地形营造出适宜的建筑微环境、合理组织好建筑中的自然通风、综合利用建筑遮阳、合理的布置功能空间都可以从建筑设计的层面降低建筑的能耗。

1 单德启.安徽民居［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

2 陈晓扬.建筑设计中的自然通风［M］.北京：中国电力出版社，121－167.

3 林波荣，谭 刚，王 鹏，等.皖南民居夏季热环境实测分析［J］.清华大学（自然科学版）2002（8）：1071－1074.

4 钱 进.皖南生态型民居适应技术研究.［D］合肥：合肥工业大学硕士论文，2010：6－14.

5 王熙元.传统民居建筑中天井研究［J］.南昌：南昌大学学报（人文科学版）2010.12：54－57.

6 季文媚.皖南民居的生态性［J］.住宅科技2007，27（3）36－39.

7 李百战，郑 洁，姚润明，等.室内热环境与人体舒适度［M］.重庆：重庆大学出版社，2012.

8 贾尚宏.触摸徽派建筑——测绘成果集［M］.合肥：合肥工业大学出版社，2007.