毛磊?周景崇

以紹興傳統(tǒng)水鄉(xiāng)民居的天井作為主要研究對(duì)象，結(jié)合當(dāng)?shù)靥厥獾牡乩須夂颦h(huán)境，從通風(fēng)、采光、遮陽等層面的生態(tài)應(yīng)變性進(jìn)行分析，總結(jié)得出天井空間對(duì)房屋整體微氣候環(huán)境的具體調(diào)節(jié)方式，以期為我國生態(tài)住宅設(shè)計(jì)提供可資借鑒的被動(dòng)式節(jié)能思路。

紹興傳統(tǒng)民居基本遵從了中國傳統(tǒng)建筑中以“間”為單位，沿縱、橫軸線拼聯(lián)以形成組合的布局形式。民居的進(jìn)深往往很大，使得房屋整體呈長筒形，內(nèi)部功能空間的整體利用率較高，通常是宅鋪結(jié)合形式。南向沿河、街的立面大多通透開敞，為室內(nèi)的微環(huán)境調(diào)節(jié)提供了優(yōu)越的條件。

紹興傳統(tǒng)民居天井布局形式

從布局上來看，紹興地區(qū)的傳統(tǒng)民居多是以天井為核心，正房、廂房圍繞天井布局，從而共同構(gòu)成房屋的內(nèi)向封閉庭院。臨河臨街的民居由于房屋本身的空間狹小而只設(shè)置很小的天井用以采光和通風(fēng)，往往只有一個(gè)開間的大小，甚至更小的只作為一個(gè)通風(fēng)、采光口；大、中型民居通常會(huì)有多個(gè)天井，布局位置也都比較靈活，天井內(nèi)通常都會(huì)設(shè)置水池、水缸、花草盆栽等，使房屋內(nèi)部形成一個(gè)完整的小氣候體系。

作為紹興傳統(tǒng)民居中不可或缺的生活空間，天井同時(shí)又是調(diào)節(jié)房屋微環(huán)境的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。穿插于形體間的天井在解決房屋內(nèi)部采光的同時(shí)，又兼作拔風(fēng)井加強(qiáng)了建筑垂直方向的空氣交換。此外，天井四周深遠(yuǎn)的挑檐和高大的圍墻，又可避免夏季直接的太陽輻射，對(duì)改善民居室內(nèi)外環(huán)境的舒適度起到了重要的調(diào)節(jié)作用。

紹興傳統(tǒng)民居天井空間的通風(fēng)應(yīng)變分析

首先，門窗作為進(jìn)風(fēng)口，與作為排風(fēng)口的天井在空間上存在一定的高度差，這種高度差越大則形成的拔風(fēng)效果就會(huì)越明顯，這為風(fēng)壓通風(fēng)的形成提供了條件；

其次，由于建筑各部位接收的熱輻射量不等，容易形成自然的熱壓通風(fēng)。被太陽直接輻射到的地表，溫度會(huì)有明顯升高，其上部的熱空氣也會(huì)因容重的減少而上升至室外排出。處于檐廊灰空間下的空氣溫度相對(duì)較低，與天井上部的高氣壓形成壓力差，使廊內(nèi)空氣產(chǎn)生向天井上部流動(dòng)的趨勢(shì)。同時(shí)室內(nèi)溫度相對(duì)較高的熱空氣上升，但由于跟天井上部的空氣溫度仍存在著溫度差，又能使室內(nèi)的熱空氣不斷地流入天井。加之部分民居在東西向設(shè)置的巷道或廊道會(huì)與兩側(cè)的冷巷相連，使冷巷中的冷空氣補(bǔ)充進(jìn)室內(nèi)，加劇了熱壓通風(fēng)的效果。如此循環(huán)往復(fù)，民居室內(nèi)就會(huì)不斷有新鮮且溫度相對(duì)較低的冷空氣流入，而溫度相對(duì)較高的熱空氣則不斷從天井排除，且這種具有自發(fā)循環(huán)性的通風(fēng)方式，不需要消耗任何的能源。

此外，中部的天井將房屋的前后一分為二，形成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。通過風(fēng)壓通風(fēng)原理可知，要形成自然的風(fēng)壓通風(fēng)，進(jìn)風(fēng)口位置不能在風(fēng)影區(qū)內(nèi)。紹興民居多為兩層，對(duì)于天井前部分的房屋來說，民居多是臨街或臨河，很少處于風(fēng)影區(qū)的遮擋范圍內(nèi)，而天井后部的房屋則可能會(huì)處于前面房屋的風(fēng)影區(qū)內(nèi)。

假定后排房屋一層的檐高為3米，坡屋頂坡度為30°，根據(jù)間距計(jì)算公式：

D=Hcotγ

式中：D為前后房屋的間距，m；H為后排房屋的檐口高度，m；γ為屋頂坡度，度。

可得到前后房屋的間距D為5.19m，即天井前后房屋的總間距需達(dá)到5m左右時(shí)，才能保證房屋內(nèi)部的自然通風(fēng)效果。這個(gè)距離對(duì)于紹興的大部分民居還是可能達(dá)到的，而對(duì)于用地緊張的房屋，在D達(dá)不到5m的情況下，假設(shè)取最容易達(dá)到的寬度D為3m時(shí)，后排房屋的檐口高度H為1.73m，即后排房屋在地面標(biāo)高1.73m以上的部分都是可以不受風(fēng)影區(qū)的影響，而往往房屋二層的窗臺(tái)高度在4.9m的位置，與風(fēng)影區(qū)的臨界點(diǎn)大約處于同一水平位置。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，紹興的大部分民居都會(huì)將天井后部的房屋整體抬高0.5-0.6m，這為二層的風(fēng)壓通風(fēng)創(chuàng)造了更為理想的條件。因此，紹興民居在用地緊張的情況下，通過小型天井的布置也是可以滿足二層以上房屋的通風(fēng)需要，而一層則通過熱壓通風(fēng)予以解決。

紹興傳統(tǒng)民居天井空間的熱應(yīng)變分析

天井作為民居室內(nèi)外空間流通的過渡空間，如何有效的減弱太陽輻射熱對(duì)天井院落空間的影響則直接關(guān)系到房屋內(nèi)部溫度的波動(dòng)程度。因此，天井四周往往會(huì)有深遠(yuǎn)的挑檐。從天井四周屋檐挑出遮陽的層面分析，取紹興地區(qū)經(jīng)緯度為東經(jīng)120°、北緯30°，大暑日正午13：00時(shí)的太陽方位角為-57°42′，太陽高度角為73°24′，正南向屋頂方位角Af=0°，太陽方位角與屋頂方位角的差值為-57°42′，根據(jù)公式：

Hs=D/Sinhs·CosAfs

其中，Hs為檐口在外墻面上的投影長度，m；D為屋頂出檐深度，m；hs為太陽高度角，度； Afs為太陽方位角與屋頂方位角的差值，度。

可知天井正南向的檐口在后排房屋外墻面上的投影長度Hs=1.955D，即陰影的長度是屋頂出檐深度的1.955倍。

假設(shè)天井四周屋檐出挑1m，則檐口在外墻面上的陰影長度為1.955m，如果單層層高為4m，在夏季太陽輻射最強(qiáng)烈的時(shí)間點(diǎn)上（大暑日正午13：00時(shí)），屋檐挑出1m的南向單層墻面上就能有近49%的陰影，使得天井四周上下層溫度產(chǎn)生明顯的差異，為房屋內(nèi)部的整體通風(fēng)提供了絕佳的條件。

結(jié)語

從傳統(tǒng)中獲取房屋被動(dòng)式微氣候調(diào)節(jié)的靈感，一則可在大幅降低房屋初期建造成本和后期使用維護(hù)成本的基礎(chǔ)上，為居者提供相對(duì)舒適的人居環(huán)境；二則在“全球化”先鋒設(shè)計(jì)理念的沖擊下，為本土的地域建筑文化在現(xiàn)代的延續(xù)提供更為寬闊的平臺(tái)。

（作者單位：浙江理工大學(xué)）