第３４卷第５期 ２０１５年９月 建筑热能通风空调 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．５ Ｓｅｐ．２０１５．９１￣９３ 文章编号：１００３—０３４４（２０１５）０５—０９１—３ 自然通风条件下徽州传统民居热环境模拟分析 石团团钱伟张样黄志甲 安徽工业大学建筑工程学院 摘要：本文基于生态分析软件ＥＣＯＴＥＣＴ的热环境分析及可视化气象数据分析功能，以典型徽州传统民居为研 究对象，分析在自然通风条件下该传统民居热环境状况及全年处于热舒适区域的时间百分比。模拟结果显示：徽 州传统民居围护结构隔热性能较好，防寒效果较差；采用自然通风技术后，全年舒适时间延长８％。 关键词：徽州传统民居自然通风热环境 Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｈｕｉｚｈｏｕ ＴｒａｄｉｔｉｏｎａＩ Ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｗｉｔｈ ＮａｔｕｒａＩ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ＳＨＩ Ｔｕａｎ－ｔｕａｎ，ＱＩＡＮ Ｗｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｚｈｉｊｉａ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｒｌｎａ１ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ＥＣＯＴＥＣＴ．ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ Ｈｕｉｚｈｏｕ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔ ｔｏ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅＦｉＴｌａｌ ｃｏｍｆｏｒｔ ｔｉｍｅ ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ ｔｈｅ ｙｅａｒ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｅｎｖｅｌｏｐｅ ｆｏｒ Ｈｕｉｚｈｏｕ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｇｉｖｅ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｂｕｔ ｈａｖｅ ａ ｐｏｏｒ ｃｏｌｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｍｆｏｒｔ ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ ｔｈｅ ｙｅａｒ ｐｒｏｌｏｎｇ ８％ｕｎｄｅｒ ｎａｔｕｒａｌ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｕｉｚｈｏｕ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ，ｎａｔｕｒａｌ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ 传统民居是适应当地自然和社会发展的产物，因 地制宜，就地取材，符合绿色建筑的发展趋势，蕴藏着 件分析徽州传统民居在自然通风条件下室内的热环 境。 大量的建筑气候适应方法。国内外许多学者对各地的 传统民居进行了大量的研究【ｌ￣５Ｊ。徽州传统民居具有鲜 １ 研究方案 １．１研究对象 明的地方特色，天井、马头墙等地方元素的形成与徽 州历史文化密不可分。徽州民居的外墙高大而厚实， 外墙上采用少开窗或开小窗来达到防火防盗的目的， 室内的通风与采光主要依赖于天井。陈晓扬等［６１在过 渡季节对宏村某一典型传统民居进行实测和ＣＦＤ模 树人堂是宏村典型的三合院式传统民居，是徽州 传统民居最基本的一种布局模式，也是最经济的一种 布局模式。通常为一进两层住宅，天井位于中央，一层 拟，分析了徽州传统民居在过渡季节室内的环境特征 以及成因，发现其防热效果好，而保温效果较差，天井 的通风潜力未能充分挖掘。东南大学的陈秋菊等［７】探 为明堂，卧室位于明堂的左右厢房中，天井的两侧为过 厢。 索了徽州民居自然通风优化设计方法，对不同天井尺 寸下室内风环境进行了模拟分析并进行了优化设计。 本研究在前人研究的基础上，利用ＥＣＯＴＥＣＴ软 １．２围护结构 徽州传统民居的外墙十分厚重，建筑材料采用当 地盛产的砖石，就地选材，属生态环保型低能耗建材。 收稿日期：２０１４．６－８ 通讯作者：黄志甲（１９６３～），男，博士，教授；安徽省马鞍山市湖东路５９号安徽工业大学建筑工程学院（２４３０３２）：Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｚｊ＠ａｈｕｔｅｄｕ．ｃｎ 基金项目：住房和城乡建设部科学计划项目（２０１３一Ｋ１—３４）；安徽省住房城乡建设科学技术计划项目（２０１３ＹＦ一３３） ．建筑热能通风空调 民居室内通常采用木板做隔断，外墙和木板之间留有 ３０－５０ｍｍ厚的空气层Ｉ夕 墙几乎不开窗或开窗面积较 小，门窗基本上都处于透空状态，无密封处理措施；徽 州传统民居屋顶的做法是盖瓦下设置望砖或望板，再 设置木掾条，在盖瓦和望砖之间设有空气夹层，可以 加强屋顶的保温隔热性能。徽州传统民居围护结构特 性如表１所示 表１徽州传统民居围护结构特性 １．３研究方法及物理模型 ＥＣＯＴＥＣＴ软件用于建筑方案概念设计阶段的室 内声、光、热环境分析。ＥＣＯＴＥＣＴ的热环境分析是求 解室内外各种扰动作用下室内热环境参数，是一种动 态负荷计算方法。其中外扰主要是室外的气候参数， 作用在建筑的围护结构上，通过各种不同的传热方式 影响室内热环境；内扰主要是室内人员、设备的影响， 直接影响室内热环境。在ＥＣＯＴＥＣＴ中，对于外扰的描 述主要来源于逐时气象参数，对于内扰的描述主要来 源于对室内设备的设定及人员散热。基于ＥＣＯＴＥＣＴ 的可视化气象数据分析功能，利用焓湿图上的热舒适 区域百分比可以对建筑节能设计方案进行分析［８］。 徽州传统民居天井常年处于透空状态，冬季室外 冷风易从天井口进入室内，影响室内热舒适性，本文 以树人堂为研究对象，以来源于清华大学《中国建筑 热环境分析专用气象数据库》实测的屯溪市全年气象 参数为依据，采用ＥＣＯＴＥＣＴ软件模拟分析该传统民 居全年在自然通风情况下的室内热环境及全年舒适 时间分布，物理模型如图１所示。 图１树人堂物理模型 ２模拟结果分析 ２．１典型日温度分布 图２为徽州地区过渡季节典型日 （４月３０日）室 内外逐时温度分布，从模拟结果中可以看出，徽州民居 在过渡季节２０：００～９：００时间段内，室内温度高于室外 温度，该时间段内室内外平均温差为０．７６℃，９：００～ １９：００时间段内，室外温度高于室内温度，该时间段内 室内外平均温差为２．８℃，模拟结果能够表明传统民居 围护结构在夏季隔热性能较好。 时划 图２过渡季节典型日逐时温度分布 图３为夏季典型日（７月１４日）室内外逐时温度 分布，从图中可以看出，９：００～１９：００时间段内，室外温 度高于室内温度，室内外温差在４～５℃，夜晚室内温度 高于室外温度，室内外温差在５－６℃，传统民居由于天 井的存在，夏季室内外温差较大，为室内热压通风提 供了有利的条件。 ≤＿３７ ３４ 翌 嚣 ２７ 凳 碧 ２２ 图３夏季典型日室内外逐时温度分布 图４为冬季典型日（１２月３１日）室内外逐时温度 分布，从图中可以看出，典型日大部分时间段室内温 度高于室外温度，室内外平均温差为０．８℃，模拟结果 表明传统民居围护结构冬季保温防寒效果较差。 剖７ ４ ７．２ 图４冬季典型日室内外逐时温度分布