岭南地区传统建筑窗户的热力学功能探析

熊志嘉 麦 恒

(1.大连理工大学，辽宁 大连 116086； 2.华南理工大学建筑设计研究院，广东 广州 510641)

岭南地区传统建筑窗户的热力学功能探析

熊志嘉1麦 恒2*

(1.大连理工大学，辽宁 大连 116086； 2.华南理工大学建筑设计研究院，广东 广州 510641)

对岭南地区传统建筑窗户的热力学功能进行了分析，并对岭南地区传统建筑采用的室外、室内窗、高侧窗、中侧窗结合的方式与天井构成立体化的自然通风体系和自然采光体系进行了研究，指出多种形制的窗户加强了自然通风效果，提高了自然采光效率，同时也起到了遮阳和避雨的功能。

窗户，通风，采光

0 引言

自古以来，岭南地区气候炎热，终年高温，太阳辐射量较大，平均日照时间长，受湿润的夏季风影响，全年雨水充沛，独特的气候条件造就了岭南地区独特的建筑文化。针对当地炎热、潮湿、多雨和强辐射的特点，岭南地区的传统建筑提出了具有针对性的措施，适应了当地的气候环境，符合绿色节能的要求。岭南地区传统建筑中这些针对性的措施，特别是其中千变万化的窗户形制，在通风透气、采光遮阳等方面起着至关重要的作用，特别值得运用于当代建筑设计与实践中。

在中国传统建筑中，窗户的形制多种多样，既有安装在上下槛之间的长窗，又有在墙体上部用来通风换气的小窗。而岭南地区的建筑文化在近代同时受到中外文化的影响，形成了相对完整的二元化建筑文化体系。岭南地区传统建筑的窗户形制类型非常丰富，风格多样，如起源于满洲的满洲窗，就采用冰裂纹状的木条为窗骨，用纸片蒙窗，图案丰富多彩，做工精致；而彩玻窗则源自于岭南地区对外来西方哥特式建筑文化的学习和利用，虽然受到当时工艺的制约未能生产出纯净的透明玻璃，但是掺杂的彩色玻璃却能够适当地减弱当地的太阳辐射。

岭南地区多种多样的窗户形制，其目的均是为了能够满足当地通风透气和采光遮阳等需求，其中窗户的开启方式则起到了决定性的作用。按照开启方式划分[1]，岭南地区的窗户主要包括平开窗，推拉窗，悬窗，立旋窗，固定窗和折叠窗。平开窗完全打开时通风率能达到100%；而推拉窗则分为水平推拉窗和垂直推拉窗，其通风率仅有50%；常见的悬窗主要是上悬窗，虽然其通风率也较低，但是兼顾防雨功能；立旋窗通风率能达到100%，但是其开启不方便，额外占用室内外空间；传统的固定窗往往是漏窗或空窗，通风效果也非常好；而折叠窗则能选择是否全部开启，从而按需调整通风效果，但是其工艺复杂，弯折处容易损毁。多种多样的窗户形制从不同功能需求出发，岭南地区传统建筑对这些窗户形制的综合运用，共同营造了其独特的热力学功能。

1 岭南地区传统建筑窗户的自然通风功能

由于岭南地区春季气候潮湿，而夏季则较为闷热，所以岭南地区传统建筑首先需要解决的是自然通风的问题，通风能保持室内干燥、凉爽，有利于居住者的身体健康[2，3]。利用窗户进行自然通风是一种简便有效的方法，窗户的位置、面积和开启形式决定了自然通风的效率。

从窗户的位置来看，岭南地区传统建筑的窗户可以被划分为室外窗、室内窗和廊道窗。室外窗是建筑与外界气流直接沟通的通道，气流从外界正压区域流向内部负压区。由于岭南地区传统建筑的进深较大，建筑内部空间往往无法直接设置双向通风窗口，而单一的室外窗通风渠道无法产生气流导向现象，形成定向的气流通道。因此岭南地区传统建筑往往还设置室内窗，与室外窗构成完整的定向气流通道。岭南地区传统建筑往往设计狭窄的冷巷作为室内主要通风道和狭小的天井进行室内的热压通风，因此室内窗则往往设置在冷巷或天井中。一对对的室内、外窗能够在保障风速的前提下，提高风所扫及的面，从而提高通风效率，图1显示了室内、外窗共同作用时的通风效果。而廊道窗则多数为固定空窗或漏窗，或者采用通花隔断的形式，从而保证空气流动的连续性(见图2)。

窗户的面积和开启形式决定了窗户的开启宽度。研究表明，窗户的开启宽度越大时，气流场的分布范围就会越大，同时分布地越均匀，从而有效改善室内的通风状况[4]。为了提高窗户的开启宽度，岭南地区传统建筑往往会在需要通风的墙面上全部开窗，这种开窗方式称为满周窗(见图3)。就窗户本身的开启方式而言，大多数岭南传统建筑往往采用多样化的窗户形制进行立体通风：在低处常常采用固定的漏窗，在高处则采用上悬窗或立旋窗形式的气窗(见图4)，在墙面中间区域则采用平开窗或推拉窗。综合运用多样化的窗户形制，能够有效加强岭南地区传统建筑的自然通风效果。

为了加强通风效果，岭南地区传统建筑采用了室外、室内窗结合的方式实现气流导向；采用多种形制的窗户进行立体化通风。

2 岭南地区传统建筑窗户的自然采光功能

传统自然采光方式往往不依赖辅助照明设备，受建筑的形式、高度、窗户的形制和材料影响。太阳光通过窗户照射到室内的日照面积和日照时间共同影响建筑物的自然采光功能。

窗户位置会影响室内的日照面积[1]。岭南地区传统建筑窗户往往是侧窗的形式，侧窗设置在墙面的中间位置时，靠近窗的上部和下部室内空间均会出现暗角，但是比设置在低处和高处的侧窗能产生更大的日照面积，高侧窗、中侧窗和低侧窗的采光对比效果如图5所示。同时，在前文中的分析我们发现岭南地区传统建筑的立体化窗户形制改善了通风效果，其实这样的立体化设计也能够通过高侧窗和中侧窗结合的方式增加室内的日照面积；开在天井一侧的室内窗还能充分利用天井进行天窗采光，这样以室外窗、室内窗、高侧窗、中侧窗、天井结合的方式形成了立体采光的效果，形成了良好的自然采光环境。

窗户的形状会影响室内的日照时间。岭南地区位于赤道和北回归线之间，属于北半球，太阳东升西降。岭南地区的传统建筑一般为南北朝向，窗户的东西向尺寸越大，一天所能获得的日照时间越长。尽管岭南地区传统建筑的窗户从单扇的角度来看，东西向尺寸一般较窄，但是从整体的角度来看，岭南地区传统建筑的窗户采用多面的方式，增加了窗户东西向的整体尺寸，当窗户占满整块墙面时即形成满周窗。

岭南地区传统建筑通过室外、室内窗、高侧窗、中侧窗结合的方式与室内天井共同构成了立体化的采光体系，提高了日照面积；通过整体化的窗户设计方式增加日照时间。

3 岭南地区传统建筑窗户的遮阳避雨功能

岭南地区气候的另一特点是终年炎热多雨，因此窗户设计时还必须考虑其遮阳和避雨功能，既不能让室内温度过高，也不能让室内环境潮湿。岭南地区传统建筑的窗户从窗楣、窗框、窗格和窗心的完整结构出发，多样化地实现了遮阳、避雨功能。

窗楣指的是窗户上方的横木或横梁，岭南地区传统建筑往往制成木雕或石雕等样式，除了起到装饰美化效果的同时，也能阻挡一部分太阳直射，降低室内温度；在下雨天则能防止雨水直接通过窗户进入室内，起到避雨的功能(如图6所示),与现代建筑设计中遮阳板、遮阳棚起到了异曲同工之妙[5]。岭南地区部分地区传统建筑虽未设置窗楣，但是在其立体化的窗户形制中，通过将高侧窗设置成上悬式的木窗，也能够起到类似的效果。

岭南地区外遮阳的窗户技术还体现在百叶窗上，传统的百叶窗为固定式，由一排倾斜的木质叶片组成，百叶窗能根据需要设置成平开窗、推拉窗等多种形式，既不影响室内的通风效果，又能有效遮阳(见图7)。

受西方文化的影响，岭南地区传统建筑很早开始使用玻璃作为窗心。虽然受到当时制造工艺的限制，无法制造出透明玻璃，所以当时的玻璃多为彩色玻璃，但是掺杂的金属离子对太阳辐射的紫外光有明显吸收作用，使传统的岭南建筑室内往往较为凉爽、阴暗(见图8)。

岭南地区传统建筑窗楣的设计方式，以及多样化的窗户形制——如木质上悬窗、百叶窗和彩色玻璃窗，十分适宜岭南地区高强度的太阳辐射和湿润多雨的气候条件。

4 结语

岭南地区传统建筑文化博大精深，尤其是窗户的设计方式， 演变出各种各样的窗户形制，这些窗户的热力学功能表现为自然通风功能、自然采光功能以及遮阳和避雨功能。岭南地区传统建筑采用的室外、室内窗、高侧窗、中侧窗结合的方式与天井构成了立体化的自然通风体系和自然采光体系；多种形制的窗户加强了自然通风效果，整体化的窗户设计方式提高了自然采光效率。这种多样化的窗户形制也起到了阻碍太阳辐射和雨水的效果。

岭南地区传统建筑窗户的设计意义不仅在于节能技术上，更指出了现代建筑窗户设计乃至未来建筑发展的思路。我们应当因地制宜地选用适当的建筑技术，博古通今，响应绿色建筑的号召，在实践中加以运用。

[1] 黄湘菡.岭南地区传统建筑中窗户的研究[D].广州：华南理工大学，2013：136-138.

[2] 王 鹏,谭 刚.生态建筑中的自然通风[J].世界建筑,2000(4):62-65.

[3] 刘志永.浅谈自然通风原理与建筑设计[J].山西建筑,2008,34(32):69-70.

[4] 林 川.小城镇住宅建筑节能设计与施工[M].北京:中国建材工业出版社,2004:36.

[5] 王 玥.遮阳技术在建筑节能设计中的应用[J].华中建筑,2008,26(3):41-44.

Analysis on thermodynamic functions analysis on traditional architecture windows in Lingnan area

Xiong Zhijia1Mai Heng2*

(1.DalianUniversityofTechnology,Dalian116086,China；2.ArchitecturalDesignResearchInstitute,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641，China)

This paper analyzed the thermodynamic function of traditional architecture windows in Lingnan area, and researched the outdoor window, indoor window, high side window, mid side window combining ways and the natural ventilation and natural lighting system of courtyard constitution stereoscopic used in traditional architecture in Lingnan area, pointed out that the different forms window strengthened the natural ventilation effect, improved the efficiency of natural lighting, and also played the sunshade and shelter function.

window, ventilation, lighting

2015-01-23

熊志嘉(1995- )，女，在读本科生

麦 恒(1986- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2015)10-0187-03

TU111

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