黃志甲+余夢琦+鄭良基+龔城

摘 要：以徽州傳統(tǒng)民居為研究對象，通過對當?shù)匾淮钡湫蛡鹘y(tǒng)民居進行為期一年的室內多項環(huán)境參數(shù)現(xiàn)場測試以及連續(xù)監(jiān)測，從舒適性角度對民居室內環(huán)境進行研究。結果表明：徽州傳統(tǒng)民居具有“冬冷夏涼”特性；夏季自然通風、遮陽以及隔熱性能良好，其室內熱環(huán)境較為適宜；冬季防寒保溫及密閉性效果不佳，其室內熱舒適性差；過渡季（春、秋季）室內熱環(huán)境較好，人體熱舒適性好?；罩輦鹘y(tǒng)民居室內具有較好的聲環(huán)境，但是光環(huán)境不佳，大部分時段不能達到現(xiàn)代建筑采光設計標準。

關鍵詞：傳統(tǒng)民居；熱環(huán)境；光環(huán)境；聲環(huán)境；舒適度

中圖分類號：TU119.9 文獻標志碼：A 文章編號：1674-4764（2018）01-0097-08

Indoor environment and comfort of Huizhou traditional dwellings

Huang Zhijia， Yu Mengqi， Zheng Liangji， Gong Cheng

（Department of Civil Engineering and Architecture， Anhui University of Technology， Maanshan 243002， Anhui， P. R. China）

Abstract：This study was conducted based on one year field measurement of indoor and outdoor environment parameters in a typical traditional dwelling of Huizhou in China. The indoor comfort was evaluated based on the measured multi-environment parameters. According to the analysis， the characteristic of cold winter and cool summer in Huizhou traditional dwellings is demonstrated by the measured data. It shows that the dwelling has a good indoor environment and thermal comfort in spring and autumn. The indoor thermal comfort is also good during summer due to good natural ventilation and sun shading， etc. While the indoor thermal comfort is not fully satisfactory during winter due to the poor air tightness. In addition， acoustic environment is complying with relevant standards for all the rooms. However， the visual environment cant reach the standards of modern architecture design lighting in the most of time.

Keywords：traditional dwellings； thermal environment； visual environment； acoustic environment； comfort

由于氣候、生活習慣、文化等存在差異，導致不同地區(qū)的傳統(tǒng)民居具有多樣性，其傳統(tǒng)生態(tài)建造經驗與價值已得到了廣泛認可與重視[1-3]。但隨著經濟、技術水平、自然條件和生活方式等因素的影響，對傳統(tǒng)民居的保護與更新要適應新的時代要求和變化，大多數(shù)傳統(tǒng)民居仍有人在繼續(xù)居住，所以，對傳統(tǒng)民居室內舒適度的研究依然是建筑節(jié)能領域關注的熱點[4-6]。

目前，對中國西北地區(qū)傳統(tǒng)民居的研究成果豐碩，研究發(fā)現(xiàn)，窯洞的厚壁對維持穩(wěn)定的室內熱環(huán)境有重要作用[7-10]；華南地區(qū)傳統(tǒng)民居，具有強烈的地方特性，研究發(fā)現(xiàn)，組織好自然通風是濕熱地區(qū)提高室內熱環(huán)境質量的關鍵[11-12]；西南地區(qū)傳統(tǒng)民居充分利用了當?shù)刈匀毁Y源，其中，西藏地區(qū)傳統(tǒng)民居冬季充分利用太陽輻射蓄熱這項被動式技術來調節(jié)晝夜溫差從而抵制嚴寒，對提高冬季室內熱環(huán)境有顯著作用[13-14]。上述對傳統(tǒng)民居的研究普遍關注室內熱環(huán)境，而極少關注光環(huán)境與聲環(huán)境對室內舒適度的影響。室內環(huán)境是一個綜合環(huán)境，其舒適度受多個環(huán)境參數(shù)影響，筆者以徽州傳統(tǒng)民居為研究對象，對當?shù)匾淮钡湫蛡鹘y(tǒng)民居進行了為期近一年室內多項環(huán)境參數(shù)現(xiàn)場測試以及連續(xù)監(jiān)測，從舒適性角度出發(fā)，對民居室內熱、光、聲環(huán)境三方面進行系統(tǒng)分析與研究。

1 研究對象和研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

徽州地區(qū)地處安徽南部，地形上包括山地、丘陵、盆地以及眾多的水系，主要以村落的形式聚集。研究對象位于安徽省宣城市，屬于典型的亞熱帶濕潤性季風氣候。全年氣候溫和，四季分明，氣候濕潤，雨量充沛，日照尚足。宣城年平均溫度為15.6 ℃，最熱月平均28.1 ℃，最冷月平均2.7 ℃。年平均日照時數(shù)1 784.1 h，年平均降水量1 429.6 mm，年濕度79%，太陽總輻射量為2 482 MJ/m2。

研究對象位于安徽省宣城市西南部山區(qū)査濟村，該村落始建于唐武德八年，至今已有1 380 a的歷史，全村面積20.7 km2。村落的選址和布局，依山傍水，隨坡就勢；建筑多為土木結構，是一個具有典型代表性的以傳統(tǒng)土木結構建筑為主，磚、石等其他材料為輔的村落，見圖1。endprint

1.2 研究對象簡介

為了深入了解徽州傳統(tǒng)民居室內環(huán)境現(xiàn)狀，選取位于村內中部的馀慶堂作為建筑單體實測對象。馀慶堂建于明末清初，距今200多年歷史，仍由原生居民居住，保留著原始風貌。該建筑坐北朝南（偏西南），南面是下沉的農耕田地，耕田臨河；北面為寬約2 m的街道，由于建筑外墻高大且互相之間聯(lián)系緊密，街巷常處于被遮擋狀態(tài)；東西鄰戶均為傳統(tǒng)民居住宅。

馀慶堂平面布局為東西對稱，二進五廂，整體建筑體現(xiàn)出進緊湊布局特征。民居外墻為270 mm厚空斗磚墻，墻面以白灰粉飾，內墻及廂房南向墻體均為20 mm厚木板，屋頂為坡屋頂望板青瓦屋面，廳堂地面鋪設青石，廂房地面鋪設架空木地板，廂房門洞朝向南邊，門洞周圍布置花格窗，花格窗在門窗關閉的時可補給室內需要的新風。建筑外貌、建筑平面及內部現(xiàn)狀見圖2。

1.3 測試方案

測試主要針對馀慶堂一層房間（廂房尺寸為3.2 m×6.0 m，廳堂為4.7 m×6.0 m，天井為3.6 m×18.3 m）進行，對聲、光及熱三方面測試。

民居一層平面圖及測點布置如圖2（c）所示，具體測試參數(shù)及儀器如表1所示，空氣溫濕度4個測點均距離地面1.5 m，位于室外測點的溫濕度自動記錄儀采用鋁箔包裹防止太陽輻射的影響，該項測試的周期為1 a（見表1），按照氣象劃分法：3月—5月為春季（晴天占比35%，陰天占比33%，雨天占比32%），6月—8月為夏季（晴天占比46%，陰天占比12%，雨天占比42%），9月—11月為秋季（晴天占比40%，陰天占比33%，雨天占比27%），12月—翌年2月為冬季（晴天占比54%，陰天占比24%，雨天占比20%，雨雪天占比2%）。從夏季、過渡季、冬季的季節(jié)角度，綜合考慮晴天、陰天、雨天等天氣的測試結果對民居室內溫濕度進行分析；壁面溫度測點布置于廂房6個內表面：東墻、南墻、西墻、北墻（均距離地面1.5 m）、地面及吊頂；聲壓級及照度測點分別于民居各房間、天井及室外均勻分散布置61、18個測點，每個測點均距離地面0.75 m。其中，對聲環(huán)境取一天4個時間（10：00、12：00、14：00及18：00）、光環(huán)境取一天3個時間（10：00、14：00及16：00，測試天氣為晴天）分別進行數(shù)據處理分析。

2 測試結果及分析

2.1 熱環(huán)境

2.1.1 室內外溫度與平均輻射溫度 室內環(huán)境的舒適與否，很大程度上取決于室內的冷熱，也就是取決于熱環(huán)境的狀態(tài)?？諝鉁囟扰c平均輻射溫度（Mean Radiant Temperature，MRT）均是室內熱環(huán)境的重要構成要素。根據實測各圍護結構內表面溫度值和各表面面積的大小，計算出室內平均輻射溫度值[15]，如圖3所示。

從圖3的夏季數(shù)據可以看出，在夏季徽州地區(qū)室外平均溫度為26.7 ℃，其中峰值為41.6 ℃，谷值為18.2 ℃，即溫度波動的幅度較大。徽州傳統(tǒng)民居的天井溫度波動幅度略為小于室外，其溫度峰值比室外低4.2 ℃；廳堂、廂房溫度波動幅度明顯小于室外，其溫度峰值分別比室外低6.6、7.5 ℃。這是因為：一方面徽州傳統(tǒng)民居的天井作為“過渡空間”，與廳堂、廂房相連，在一定程度上可以削弱室外溫度波動對廳堂、廂房的影響，即廳堂的平均溫度為26.3 ℃、廂房的平均溫度最低為25.7 ℃，具有較好的舒適性，表明徽州傳統(tǒng)民居具有良好的隔熱效果；另一方面，徽州傳統(tǒng)民居采取緊湊式單體的密集排列方式，利用高大外墻與天井具有的良好遮陽效果，實現(xiàn)無陽光直射，同時，天井的開口設計得當可以利用熱壓原理，促進自然通風，實現(xiàn)將涼風帶入室內、阻止熱風進屋，從而達到徽州傳統(tǒng)民居在夏季室外高溫時室內溫度相對適宜的效果。

圖4所示為廂房平均輻射溫度與空氣溫度。從圖4（a）可以看出，在夏季廂房MRT略低于廂房氣溫，但溫差較小，即溫差范圍為0.8～2.9 ℃，因此，較低的廂房MRT對廂房室內產生冷輻射，從而使人在室內感覺涼爽。同時，結合圖3夏季數(shù)據，并對測試數(shù)據進行統(tǒng)計，可以看出，夏季廳堂與廂房室溫保持在26 ℃以下的時間頻率分別占樣本總數(shù)的60%、64%，從而進一步說明在夏季徽州傳統(tǒng)民居確實有著良好“自然空調”效應。

從圖3的冬季數(shù)據可以看出，冬季徽州地區(qū)室外平均溫度為5.2 ℃，其中峰值為25.2 ℃，谷值為-10.9 ℃，即溫度波動的幅度較大?；罩輦鹘y(tǒng)民居的天井、廳堂與室外溫度波幅相近，且其溫度平均值、谷值之間相差較小，即溫差僅0.4～1.5 ℃。廳堂平均溫度5.6 ℃，這是由于廳堂與天井相通，氣密性較差，受室外溫度變化影響較大，導致廳堂溫度整體偏低。廂房平均溫度7.1 ℃，溫度谷值較室外高6.7 ℃，說明相對于廳堂，廂房具有較好的保溫性能，但是，人體舒適度一般。這是因為徽州傳統(tǒng)民居的廂房在南外墻多設置木質花格窗（圖5（a）），冬季花格窗鏤空部位及門縫、窗縫處溫度較高（圖5（b）），存在熱橋現(xiàn)象，室內熱量易從該區(qū)域散失，導致在冬季廂房的人體舒適度低于夏季。

從圖4（c）可以看出，冬季測試階段，在晝間冬季廂房不開空調，MRT與廂房氣溫無明顯溫差，說明房間保溫性能較差；在夜間空調開啟導致空氣升溫，空氣對流換熱使得室內各壁面升溫，故夜間廂房空氣溫度與MRT整體高于晝間。由于室內各圍護結構存在一定的熱惰性，廂房壁面仍保持相對較低溫度，導致廂房MRT遠低于空氣溫度，最多比廂房氣溫低7.5 ℃。蘇聯(lián)學者研究表明，為保持居住者的熱舒適狀態(tài)，空氣溫度與平均輻射溫度的差值不得超過7 ℃[16]，因此，較低的MRT對廂房室內產生冷輻射，易使人體產生冷不舒適感。結合圖3冬季測試數(shù)據，并對測試數(shù)據進行統(tǒng)計可以看出，冬季廳堂與廂房室溫保持在10 ℃以下的時間頻率分別占樣本總數(shù)的89%、84%，說明徽州傳統(tǒng)民居冬季室內寒冷，人體舒適度較低。

在分析過渡季各測點溫度時，綜合考慮了春、秋兩個季度各測點溫度。從圖3可以看出，在過渡季節(jié)，徽州地區(qū)室外溫度平均溫度為17.5 ℃（春季平均溫度16.8 ℃，秋季平均溫度18.2 ℃），其中，峰值為34.8 ℃，谷值為-0.6 ℃，即溫度波動幅度最大。天井、廳堂與廂房溫度受室外環(huán)境的擾動越來越小，即溫度波動幅度依次減小，這是因為徽州傳統(tǒng)民居溫度波動幅度受圍護結構阻隔性（通透性）影響較大。廳堂與廂房溫度峰值分別比室外低5.6、6.7 ℃，谷值分別僅比室外低0.4、2.2 ℃，平均溫度為17.2、16.4 ℃，說明徽州傳統(tǒng)民居具有良好的隔熱性能、一般的保溫性能以及較好的室內熱環(huán)境，能夠滿足人體舒適度的要求。endprint

從圖4（b）可以看出，過渡季廂房MRT范圍與廂房氣溫波動規(guī)律及大小基本一致，無明顯溫差，表明過渡季節(jié)室內MRT對廂房室內幾乎無冷熱輻射，對人體冷熱感覺影響較小。同時，結合圖3的過渡季（春季、秋季）數(shù)據可以看出，廳堂與廂房的溫度分布主要集中在12.5～22.1 ℃，進一步說明，在過渡季徽州傳統(tǒng)民居室內熱環(huán)境較好。

2.1.2 室內外相對濕度 圖6為各測點的相對濕度。從圖6夏季數(shù)據可以看出，在夏季徽州地區(qū)室外相對濕度波動幅度為30.2%～100%，平均相對濕度為80.8%，徽州傳統(tǒng)民居的天井與廳堂平均相對濕度與室外平均相對濕度基本一致，這是因為在夏季自然通風是調節(jié)室內熱環(huán)境的主要方式，導致天井、廳堂與室外環(huán)境密切。廂房相對濕度波動幅度最小，且平均相對濕度最高，這是因為徽州傳統(tǒng)民居的廂房，其門窗均設置于南外墻，室內無法形成有效對流通風，導致受室外氣候影響較小。

從圖6冬季數(shù)據可以看出，在冬季徽州地區(qū)室外相對濕度波動幅度為16.2%～100%，平均相對濕度為77.7%?；罩輦鹘y(tǒng)民居的廳堂平均相對濕度與室外平均相對濕度基本一致，天井平均相對濕度高于室外平均相對濕度，這是因為冬季自然通風不暢，導致濕氣有可能在天井附近凝滯。廂房相對濕度波動幅度依然最小，且平均相對濕度依然最高，從而進一步說明廂房門窗均設置于南外墻，室內對流通風不暢，導致受室外氣候影響較小。

從圖6春、秋季數(shù)據可以看出，以氣象劃分的過渡季，即春季與秋季，兩者的室外相對濕度波動幅度與平均相對濕度均存在較大差異。同時，結合圖6中夏季數(shù)據與冬季數(shù)據可以看出，在冬季與春季，徽州傳統(tǒng)民居的天井、廳堂與廂房的平均相對濕度變化趨勢較為一致；在夏季與秋季徽州傳統(tǒng)民居的天井、廳堂與廂房的平均相對濕度變化趨勢基本一致。這是因為作為夏熱冬冷的徽州地區(qū)具有夏、冬季較長，春、秋季較短的特點，從而造成以氣象劃分的過渡季，在濕環(huán)境方面呈現(xiàn)延續(xù)前一極端季節(jié)濕特性的現(xiàn)象。

表2為不同季節(jié)的室內外濕度值。從表2可看出，四季之中，徽州傳統(tǒng)民居室內相對濕度均超過室外，而室外相對濕度波動幅度均最大，室內天井、廳堂與廂房相對濕度波幅相對依次減小，室內外相對濕度均超過75%，反映了徽州地區(qū)全年高濕的氣候特征。與此同時，結合圖6四季數(shù)據可知，廳堂與廂房相對濕度集中分布在60.0%～95.0%之間，其中，廂房平均相對濕度83.1%，相對于廳堂80.0%更為潮濕，均高于室外相對濕度，超出文獻[15]給出的推薦值，由此可見，徽州傳統(tǒng)民居室內潮濕，是影響當?shù)鼐用駸崾孢m主要原因之一。

2.1.3 熱舒適 徽州傳統(tǒng)民居屬于非空調房間的室內氣候，對地區(qū)氣候的適應能力和高風速的忍耐性都要高，人們可接受的熱舒適區(qū)域和空調房間存在很大不同。圖7為徽州地區(qū)各季節(jié)舒適區(qū)。夏季舒適區(qū)是根據文獻[17]提出的空氣流速與熱舒適的關系及文獻[18]規(guī)定的自然狀態(tài)下房間風速在2.0及1.5 m/s以內，通過分析氣象數(shù)據發(fā)現(xiàn)，徽州地區(qū)夏季平均風速1.5 m/s，計算可得，在該風速下夏季舒適區(qū)為：溫度21.2～33 ℃、相對濕度上限90%、絕對濕度下限4 g/kg。冬季舒適區(qū)是根據文獻[19]提出的被動式太陽能采暖的有效性區(qū)域，即溫度與日太陽輻射量的關系，結合徽州地區(qū)冬季室內外太陽輻射量的實測數(shù)據計算得出，室內外日平均太陽輻射量165 W/m2，從而得出冬季舒適區(qū)：溫度為11.5～22 ℃、相對濕度上限95%、絕對濕度上限12 g/kg。過渡季可充分利用被動式太陽能（實測數(shù)據計算所得：日平均太陽輻射量為248 W/m2）與自然通風（氣象數(shù)據：過渡季平均風速：1.4 m/s，取1.5 m/s方便繪圖）來調節(jié)室內氣候，得出過渡季舒適區(qū)為：溫度6～22 ℃，相對濕度上限95%。由此，對徽州傳統(tǒng)民居廂房的熱舒適進行分析。表3為四季廂房處于熱舒適區(qū)的時段情況。夏季廂房約有62.2%時段處于熱舒適區(qū)內，約6.9%時段由于溫度過高而偏離熱舒適區(qū)，約30.8%時段濕度過大偏離舒適區(qū)（內包括10.6 %濕熱時段）；過渡季廂房夜間整體人體舒適度較好，約89.5%時段處于過渡季舒適區(qū)內，1.3%時段因為溫度低偏離熱舒適區(qū)，9.2%時段由于濕度過高而偏離舒適區(qū)；冬季廂房僅僅約8.9%時段分布于冬季熱舒適區(qū)中，大部分時間段由于溫度過低、極少數(shù)由于濕度過大偏離冬季熱舒適區(qū)，表明廂房夜間濕冷，人體舒適性差，建議冬季采取局部采暖裝置。

2.2 光環(huán)境

圖8為室內外照度平面云圖。從圖8可以看出，10：00時，北門光照度整體最強，天井處光照度達200 lx，廂房光照度基本小于50 lx。14：00時，光照度明顯增強，天井處達600 lx，廳堂達350 lx，廂房南側鏤空門窗附近照度達200 lx，但廂房內區(qū)光照度增加并不明顯。到了18：00，照度值又有大幅度的下降，除了大門處照度達80 lx，其它區(qū)域均在30 lx以下。

以上3個時間段，廂房光照度變化范圍都在20 lx以下，主要原因是采光途徑除了南側鏤空門窗，無其它采光措施；照度變化明顯的區(qū)域是天井與廳堂，天井與廳堂直接相連，自然光通過天井射入廳堂，靠近天井區(qū)域室內照度值較大，遠離天井區(qū)域室內照度值較小，采光不均勻。起居室（廂房）、客廳（廳堂）、廚房天然光照度標準值為300 lx[20]，廂房照度基本上沒達到該標準。這是因為建筑高墻開小窗或不開窗，導致廂房光環(huán)境不佳，徽州傳統(tǒng)民居廂房作為古時的閱讀書寫中國毛筆字的場所，并不需很高的光照度，按現(xiàn)代住宅的相關要求，徽州傳統(tǒng)民居的光環(huán)境較差，不能達到衡量標準。

2.3 聲環(huán)境

圖9為室內外聲壓級平面云圖。從圖9可以看出，在10：00—14：00階段，徽州傳統(tǒng)民居建筑外圍北側聲壓級最高達70 dB（A）左右，而室內聲壓級遠小于室外，平均值為54 dB（A），峰值聲壓級出現(xiàn)在廳堂為65 dB（A），這主要是由于室內人員活動頻繁所致；16：00時，建筑外圍聲壓級整體增大，室內聲壓級維持在45～60 dB（A）；18：00時，室內外聲壓級整體削弱，室內平均聲壓級為45 dB（A），峰值聲壓級出現(xiàn)在廳堂65 dB（A）。endprint

根據《聲環(huán)境質量標準》（GB 3096—2008）[20]，徽州傳統(tǒng)民居執(zhí)行1類標準，晝間的環(huán)境噪聲限值為55 dB（A）[21]。徽州傳統(tǒng)民居室內聲環(huán)境可滿足上述標準。這是因為，一方面，徽州傳統(tǒng)民居具有高大且無窗的外墻，其隔聲效果良好，同時，天井的“聲閘”作用，進一步阻隔室外相關噪聲；另一方面，徽州傳統(tǒng)民居雖然布局密集，但是，個體建筑較為封閉，隔絕了周邊生活噪聲。

3 結論

1）徽州地區(qū)屬于“冬冷夏涼”。民居緊湊式單體的密集排列方式，高大外墻及“過渡空間”——天井形成良好的遮陽與自然通風效果，并結合水體及綠化使得室內“夏涼”，而冬季民居內部木結構保溫性能以及氣密性差，保暖效果不佳，導致“冬冷”。春秋兩過渡季有良好的熱環(huán)境。

2）徽州傳統(tǒng)民居過渡季85%以上時段處于過渡季熱舒適區(qū)，人體舒適度高；夏季超過50%時段處于熱舒適區(qū)，濕度過大是影響人體舒適度主要原因；冬季極少數(shù)時段處于熱舒適區(qū)，主要是由于溫度過低而偏離熱舒適區(qū)，人體舒適性差?；罩輦鹘y(tǒng)民居全年室內平均相對濕度超過80%，室內潮濕是影響當?shù)鼐用駸崾孢m的主要原因。

3）徽州傳統(tǒng)民居聲壓級主要來源于室外及室內人員，機器設備帶來的聲壓級很小，民居個體建筑較為封閉，高大且無開窗的外墻隔聲效果好，使得民居室內聲環(huán)境好。

4）徽州傳統(tǒng)民居高墻開小窗或不開窗，導致室內光環(huán)境不佳，民居室內采光主要依賴于天井，光照度分布不均勻，民居大部分時段不能達到建筑采光設計標準。

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