广东园林住宅室内热环境改善设计的普适性原理探讨

李学思

（广州市冼剑雄联合建筑设计事务所（普通合伙），广州510655）

1 研究背景

依据GB 50178—1993《建筑气候区划标准》，广东大部分地区（粤北山区除外）属IVA 和IVB 区，而在在全国建筑热工设计分区（依据GB 50176—1993《民用建筑热工设计规范》）中，广东属夏热冬暖地区（与建筑气候区划图中IV 区完全一致）。在IV 区，结合人的热舒适考虑，对建筑设计的要求包括：（1）针对人体辐射散热，建筑围护结构要有良好的防热、防晒、防高温的性能；（2）针对蒸发散热，要求建筑室内保持干燥，做到防潮、防雨、防洪；（3）针对对流散热，建筑要有良好的通风，充分利用自然风。

2 普适性规律在建筑设计范畴内的应用

2.1 建筑的防热、防晒、防高温

2.1.1 创造太阳阴影降温

太阳热辐射中包含可见光辐射和近红外线辐射，二者都会产生热效应，前者同时还会产生光效应。因此，可以通过建筑外围环境的营造和建筑本身外围护结构的附加构件或外围护结构的另一部分遮挡太阳辐射热对外围护结构的加热。传统建筑中的坡屋顶、瓦垅、高于屋面的封火山墙、蚝壳墙的粗糙表面、建筑立面凹门设计与脚门结合使用、百叶窗和包括后来的“夏氏遮阳”等则属于建筑围护结构自身遮挡太阳辐射，创造阴影来降温。

2.1.2 换热器增强传热原理的类比

换热器是实现2 种或以上温度不同的流体相互换热的设备。建筑是室内热环境和室外气候的中介，可以视“换热器”为建筑的抽象模型[1]。换热器增强传热的方法有很多，其中通过增加粗糙度改变表面结构，改变换热面形状和大小，在流道中放置的“对流-辐射板”等，都能对应地在传统建筑设计手法中找到实例。在岭南传统建筑群落中，两建筑山墙间狭窄的间距形成了冷巷，山墙表面以蚝壳为材料，其粗糙表面促使冷巷内气流受迫流动换热。建筑门内放置的屏风、院落中放置的照壁，处于室内外空气流动的通道上，起到“对流-辐射板”的作用，能将对流换热量转换为辐射传热方式传递。

2.2 建筑的防潮、防雨

建筑要防潮，首先要做好防雨。防雨包括遮雨、排雨和防漏3 个方面。遮雨与遮阳相结合是岭南建筑的特色，通过建筑群体的连房广夏和细部构建的运用达到防雨，比如，在坡屋顶檐口处利用滴水瓦、鸡胸飞子和封檐板，有组织地把屋顶雨水排离建筑。为适应不同建筑的屋顶造型和使用功能，屋面雨水排放系统发展至今，形成檐沟外排水系统（普通外排水系统或水落管外排水系统）、天沟外排水和内排水系统等。

2.3 建筑的自然通风

2.3.1 风压通风

室外气流与建筑相遇时，由于建筑物的阻挡，建筑物周围的空气压力将发生变化。在建筑的迎风面和背风面产生相应的静压的升高或降低，会促使建筑室内外的气流发生流动。热压作用下的自然通风需要进风口低于出风口才能形成[2]。因为风压通风对改善室内气候条件的效果比较显著，故应首先考虑如何组织风压通风来改善室内热环境。

2.3.2 热压通风

当较重的冷空气从进风口进入室内后，吸收了室内的热量后变成较轻的热空气上升从出风口排出室外，不断流入的冷空气在室内被加热后在建筑物的上部出风口排出就形成了室内的自然通风。热压的大小取决于室内外空气温差所形成的空气密度差以及进出风口的高差。而在建筑群体中，热压通风则表现为，通过建筑空间的各种大小与形状的组合，创造不同空间的温度差，使空气在热压的驱动下在室内外空间之间流动。此时，不同空间的温度差就是热压通风的必要条件。由于室外风速和风向经常变化，为保证自然通风效果，在实际的自然通风设计中，通常只考虑热压的作用，并定性地考虑风压的作用。

2.3.3 热压通风和风压通风的综合利用——创造冷热源及风道

建筑通风系统基本由3 部分组成，进风口、风道和排风口。在水平面上，可以通过有机组合大小院落和街巷空间，创造自然通风。建筑周边或天井里的树阴下的空气温度因不受环境长波辐射加热而形成“冷源”。因此，岭南传统民居建筑的“三间两廊”的平面布局及其后来的演化，一般都设置前后天井并且面积不等。也有部分岭南近代民居，在闷顶山墙和檐下开通风口。“空气间层”是“创造冷热源及风道”原理的创造性运用。

南方地区炎热多雨，通风屋面和通风墙面能很好地解决防雨漏和隔热的问题。在建筑实践上，部分岭南传统建筑采用架空双层瓦屋面，到后来的早期现代建筑又发展出了架空大阶砖通风平屋顶，吊顶隔热屋顶，阁楼隔热屋顶[3]。近现代西方建筑中出现的“双层立面”（见图1）的做法，也同样是利用了这一原理，只是形式上更丰富多样了。

图1 双层立面

3 结语

岭南传统建筑设计手法紧扣本土气候地理特征，尊重自然规律，有很多值得继承和发展的有益实践。建筑的室内热环境是多方面综合作用的结果，透过繁复多样、日新月异的建筑设计手法，可以看到其形式的本质也许并没有走出前文所总结的普适性规律的范围。因此，必须牢牢把握本质的东西，由此变化发展出来的具体形式才具有现实意义，才能有更多形式的创新。