朱赛鸿　苏珊　李爽

摘 要：当今社会越来越关注环境和能源问题，建筑节能设计成了重中之重，热环境调节是其设计重点。本文通过对农村民居建筑现状调查，分析了农村民居现存的问题及发展趋势。通过对民居建筑热环境调节手段的研究，总结了寒冷地区农村住宅热环境“被动式”设计策略。

关键词：热环境；农村地区；调节策略；被动式

1 农村民居现状及存在的问题

随着经济的发展和人民生活水平的提高，随之提高的也有农村居民对生活质量及生存环境的要求，但是其中能耗问题是不可忽略的。根据资料显示，目前，我国农村住宅面积占全国建筑总面积的46.7%，能耗约占建筑总能耗的24.8%。热舒适差，资源能源浪费等问题普遍存在在缺乏节能环保意识的农村地区。

首先，大部分农村民居的建设缺乏科学规划和技术指导。由于农村民居停留在传统的粗放型建造模式上，没有经过合理规划，建筑的建造习惯一直沿用传统的方式，没有技术含量，导致占地面积大且零散分布，浪费了大量土地资源。

最后，在缺乏节能环保意识，受经济条件制约的农村对可再生能源的应用处于初级的阶段，可再生资源没有得到充分的利用。此外，农村存在大拆大建现象，进一步增加了资源能源的浪费。

2 农村民居建筑发展趋势

近年，人们比较集中研究民居建筑热环境技术设计检测上，集中在不同地域条件下如何实现传统民居的绿色可持续发展的问题上。本文重点是民居建筑热环境如何进行“被动式”设计。

为了营造室内热环境不同区域内的民居建筑各有独特的设计手法。运用“被动式”建筑设计方式，选择本地适宜的建筑材料，合理的组织空间布局，充分运用当地气候资源能源，建造出适合当地气候特色的民居。

在绿色环保节能方面，被动式调节方式比主动式调节方式有着的明显环境优势，但被动调节方式存在室温波动较大、调节的准确程度无法精确等缺点。针对这些问题，通过被动技术加以改造和完善，室内舒适度是可以满足居民需求的。本文重点研究民居建筑热环境如何进行“被动式”设计的问题。

3 民居建筑热环境调节手段

3.1 自然通风与建筑气密性

风压通风：比如穿堂风就是运用风压作用的自然通风手段。房间的迎洞口进风、背风洞口排风产生自然通风，强度主要与室外风速、通风口的朝向等因素有关。

热压通风：很多传统民居都运用天井来增强通风。由房间的下部洞口进风、上部洞口排风形成的自然通风，强度主要与室内外温差、室内余热量、上下通风口高差有关。

冬季，减少室内热量流向室外是建筑热环境调节的主要方法，而冷风渗透和门窗开启通风造成房间温度降低，热量损耗。因此，在北方寒冷地区为了减少能耗损失主要通过增加维护结构的气密性，降低自然通风量等手段。

在民居建筑成长过程中，对应不同地域的气候特征，形成的通风手段也各具特色。南方，民居院落的围护结构普遍通透，门窗宽大，如干栏式民居、雅安民居、丽江民居和江浙民居等，夏季开启门窗，利用穿堂风进行室内外热量传递，热量从室内向室外流动。北方寒冷地区的传统民居院落多封闭四周围合，门窗面积小，增加房间的密闭性，如藏族碉房和甘肃、青海、新疆等地的土坯房，冬季运用增加门窗的气密性减少室内热量的散失。

干栏式民居以竹、木为支撑结构，建成下层架空的阁楼，建筑四周通透，各个方向都可以形成自然通风。

雅安民居和丽江民居利用热压形成的自然通风原理，房门高大，上设通风椋，顶部建有通风阁楼。

江浙、皖南传统民居多依水而建，不封闭，开窗面积多并设有阁楼，同样运用热压作用将水面上的冷空气引入室内，增加空气流动使室内温度降低。

北京、山西、陕西关中等地的四合院民居院落封闭，是由建筑四面围合而成，院落内部形成稳定的气流，并且内外维护结构的开窗面积及尺寸不同，减少了风压作用，降低室内能耗的损失。

藏族碉房院落的外围护结构多为石墙，减少冷风入侵；房间低矮平整，降低受风面积，外墙很少开窗或开窗面积小，或减少冷风入侵导致室内温度降低。甘肃、青海和新疆等地的土坯房与藏族碉房相似，围护结构由土坯建成，有些外窗为双层窗。

3.2 建筑遮阳与太阳能利用

阳光通过窗户直接进入室内造成室内温度过高。所以，遮阳是防热最直接而有效的办法。民居建筑常见的遮阳措施如下表。

冬季，北方室外温度低，由于热传递作用导致室内热量流失从而造成房间温度下降，所以北方地区民居尽可能充分利用太阳能源。利用措施：通过调整建筑的朝向，增加接受太阳辐射的围护结构面积；在阳面外墙上设置面积较大的外窗，阴面不设外窗或减小窗户面积；为减少对太阳辐射的遮挡尽可能地调整屋檐的出挑尺度等。

南方民居建筑的屋檐一般都挑出比较长，减少太阳辐射造成的室内温度过高。当屋檐出挑长度增加到一定尺度形成缓冲过渡空间，遮阳效果更加明显，室内热环境受到外部环境的影响明显减少。

某地域的传统外窗上设置支撑式遮阳板和平开式遮阳外扇，夏天正午撑起遮阳板，形成水平遮阳；当平开式外扇打开时起到垂直遮阳的作用。冬季夜间，为了提高房间的保温性能，降低热量散失，此时遮阳板和遮阳外扇关闭形成双层外窗。

居民在院内种植花草树木。夏季植物枝叶既可以对太阳辐射形成遮挡，又可以运用自身的蒸腾作用在院内形成了小型的微气候环境。在北方冬季，植物叶子落下只剩枝杈减少对太阳辐射的遮挡，有利于建筑接受太阳辐射。

南方地区的传统民居中，为了降低传入室内的热量，通风屋顶多为阁楼形式，通风屋顶的顶面吸收太阳辐射热，通风间层通过自然通风形成的气流带走顶面吸收传递下来的热量，大大降低了传入室内的热量。

南方地区的院落尺度较小，建筑物高度相对较高，所以形成具有地域特色的空间?——天井，由于天井尺度小，所以建筑外围护结构因为四周建筑的相互遮挡受到太阳直射作用很小，既形成了缓冲空间又减少了太阳辐射。

3.3 维护结构的保温隔热

南方地区，为了改善传统民居建筑的室内环境舒适度，就要降低太阳辐射热的吸收，所以需要提高围护结构的表面换热系数。北方地区，室内温度比室外高，热量由室内向室外流失，所以通过增加外表面的太阳辐射吸热系数控制围护结构热量由内向外散失。

增大围护结构的传热热阻能有效地降低室内外的传热量，增加围护结构的蓄热性能，可以保持室内的热环境相对的稳定，降低其受室外环境波动的影响。

南方民居建筑为有利于围护结构散热，可增加坡屋顶的表面换热面积，前提是不增大太阳辐射接受面积。干热地区和寒冷地区都普遍采用厚重的具有良好蓄热能力或者导热性能差的材料作为外围护结构，室内热环境不会受到室外环境变化而产生较大的影响。

3.4 被动蒸发降温

在炎热地区，水蒸发吸收周围的热量，因此，液态水气化可以降低周围空气的温度。在南方多雨、多水的地区，传统民居建筑运用被动蒸发作用调节建筑热环境。因此，在南方许多民居依水而建，或在住宅旁、院落内人工创造水体。在炎热季节，水体蒸发需要热量，所以周围空气温度降低，建筑周围的环境温度也随之降低，所以室内环境温度得到了有效的调节，温度不会过高。

4 寒冷地区农村热环境调节手段

4.1 冬季保温策略

减少外围护结构的表面积；采用的围护结构材料需保温性能良好；建筑朝向多坐北朝南，增大接受太阳辐射的面积；在朝阳面的外墙上设置大面积的外窗，背阳面不设外窗或减小窗户面积，增加窗户之间的距离；提高建筑外围护结构气密性。

4.2 夏季隔热策略

建筑周围多种植绿化，并且需要有高有低，达到降温的目的；运用建筑外檐出挑的方式遮阳或者加建阳光间；外围护结构的建筑材料要隔热性能良好；注意建筑朝向与主导风向的关系。

参考文献：

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[4] 石峰，王绍森.被动式建筑热环境调节策略分析[J].新建筑，2014（01）.

[5] 郝瑞生.中国传统古建筑对北方寒冷地区气候适应性探究[J].建筑技艺，2014（06）.

作者简介：朱赛鸿（1962—），男，河北承德人，博士，教授，研究方向：绿色建筑设计与技术，太阳能建筑与低能耗建筑等。

苏珊（1990—），女，河北邢台人，硕士，研究方向：绿色建筑设计与技术，太阳能建筑等。

李爽（1988—），男，黑龙江人，硕士，研究方向：绿色建筑，BIM等。