徽州民居节能改造技术研究

贾尚宏 任康康 姜毅

摘 要：当前徽州民居普遍存在气密性较差、围护结构热工性能低等问题，使得建筑在热舒适度方面远不能满足人们的需求，而当人们采取主动措施采暖或制冷时，由于以上问题的存在，严重增加了建筑的能耗。针对这种情况，从增大墙体热阻、提高门窗密闭性及封闭天井三个方面，提出了对徽州民居进行改造以降低能耗的方案。

关键词：徽州民居;节能改造;墙体;门窗;天井

Abstract：Problems like bad air tightness and low thermal performance and so on， are existing among Huizhou architecture， which are resulting in dissatisfaction for people on thermal and more energy consumed when active measures are taken for heating or cooling. Three aspects are referred to this situation aiming to reduce energy consumption， such as enlarging thermal resistance of walls， raising impermeability of doors and windows and sealing patios.

Key words：Huizhou residence ; energy transformation ; walls ; doors and windows ; patios

中图分类号：TU-0 文献标识码：A

文章编号：1674-4144（2016）-07-92（5）

1 引言

徽州民居作为中国传统民居建筑史上的重要组成部分，具有重要的历史、科学及人文价值，由于徽州民居特有的建筑空间组合与构造形式，使得采暖及制冷采用机械设备时建筑能耗较大，若能较好结合徽州民居各组成构件进行节能改造，将会极大节省能源。

墙体在围护结构中所占比例较大，并且墙体传热导致的热损失在整体建筑的热损失比例也很大[1]，墙体受热后以辐射的方式向室内散发热量，提高室内温度增大制冷负荷;而室外温度较低时不仅会吸收室内热量而且会产生冷辐射降低热舒适感，因此提高墙体的热惰性及保温隔热性能是墙体改造的重点。有数据表明，由于空气渗透而引起的热量损失占建筑总能耗的25%以上[2]，因此提高门窗及整体房屋的气密性，对减少能耗和提高节能效率具有重要意义。徽州民居的内门窗多为镂空雕刻的，内墙是木板排列组合而成，由于施工技艺的原因，板与板之间会存在一定宽度的缝隙，这样一来由空气渗透引起的热损失所占比例更大，因此提升门窗气密性，则节能效果更加明显。

天井是徽州民居的一个重要组成部分，在其中起着组织通风、采光及遮阳等作用。空气的对流伴随着热量的散失，因此天井在沟通室内外空间的同时，也大大增加了建筑的能耗。为了达到良好的节能改造效果，这种热量的交换必须在可人为控制的范围内。

2 墙体节能改造

2.1 保温做法比较

徽州民居的墙体采用的是空斗砌法，青砖立砌后形成空腔填入黄泥（图1），虽具有一定的保温隔热性能（传热系数1.85W/m2·K[3]），但尚不能达到夏热冬冷地区墙体的节能要求（0.8W/m2·K），需采取一定的加强措施。针对墙体保温隔热性能的改造措施即增设保温层，一般的做法有外保温、内保温及夹心保温。

徽州民居是我国建筑文化中一个重要组成部分，其独特的立面材质、粉墙黛瓦的建筑外貌、丰富的思想内涵，是徽州民居独树一帜的重要原因。徽州古建筑经过时间风雨的冲刷，形成了斑驳陆离、犹如立体水墨画般的墙面（图2），而如果采用外保温的话就会把这些岁月留下的痕迹涂抹干净，建筑的历史沧桑感也会遗失殆尽，古建筑保护改造就丧失了原有的意义，因此，外保温不适用于徽州民居。与外保温相比，内保温主要在室内使用，施工技术要求没外保温那么严格，造价不高，并且升降温较快，比较适合夏热冬冷地区间歇性采暖的房间使用，但针对热桥节点部位需做好加强措施以避免揭露问题，防止保温体系空鼓开裂。同大部分的古建筑一样，徽州古建内部的墙体一般是木板墙，本身不太容易粉刷无机保温砂浆，并且木材热胀冷缩形变较大，比较下来夹心保温比较适合这种情况，这是因为夹心保温是将保温层夹在墙体中间，夹心保温墙板可集承重、保温、围护、防火、防水等功能于一体，湿作业少。因此，内保温和夹心保温需针对不同的情况采用，外墙主要采用内保温，而根据需要内隔墙采用夹心保温（当天井封闭及墙体四周采用内保温之后内隔墙可不做保温）。

2.2 墙体保温做法

经过研究分析之后针对不同墙体的保温做法有两种，外墙的内保温做法是直接在空斗墙体内表面做加强措施增强其保温隔热性能，比较适合的做法有无机保温砂浆内保温及喷涂硬泡聚氨酯内保温（图3）;内墙是结合已存在的木板墙做夹心保温。

徽州民居墙体内表面在隔着一定厚度的空气层之后会有一层木板墙，随着时间的流逝木板墙老化腐朽，致使部分建筑就不存在这一层木板墙。因此当木板墙不存在时，可以采取直接在外墙内表面做无机保温层的做法，即在清除墙体内表面杂物及修补空鼓、疏松部位之后刷界面砂浆拉毛，然后粉刷无机保温砂浆，之后涂抹饰面层，当然为了保持古建筑原始风貌，有些建筑会在做好保温之后加修一面木板墙，但当木板墙存在时为了施工方便，需先把木板墙拆下，保温工程施工结束之后再把木板墙装上。针对房间隔墙而言的夹心保温，可以借助木板墙作为夹心保温的外叶墙，把玻璃棉、岩棉等保温隔热性能良好的材料用保温膜包裹之后和龙骨一起都固定在具有一定保温和支撑性能的内叶墙上，业主可根据自己需要采用各种不同性能比如承重、围护、防水、防火、装饰等的内页墙体。虽然徽州民居的底部及外墙是砖石结构，但内部结构基本全是非常易燃的木材，在节能改造的过程中尽量考虑防火需求，因此尽量采用无机保温材料，具有一定的阻燃性能。

3 门窗节能改造

3.1 门窗现状

建筑的节能效果不仅与墙体的保温隔热性能有关，而且与建筑气密性有很大关系，墙体的保温性能再怎么良好，若门窗洞口的密闭性较差，综合的效果往往会大打折扣。徽州民居的窗户主要分为开向天井的花窗及开在外墙的石窗，花窗大多下半部是木挡板上半部是镂空的纹饰，高墙上的石窗常用青石或灰砖为材料，或施以雕刻。无论砖雕花窗或是石雕花窗，其密闭性能都非常的差，基本不具有阻挡室内外气流交换的作用，需采取一定改造措施。

徽州民居的门主要包括外墙上的正门及室内各房间门。针对正门，由于施工工艺的限制，门扇内部、门扇与门框及门框与门罩之间皆存在较大的缝隙，对于这些缝隙的处理采取一般的密封措施，不仅费时费力，而且最终的效果也不尽理想，采取整体隔离的方法效果较好，下文有详细做法说明。内部的房间门多是木板门，存在的问题和正门类似，但不适合采取正门的改造措施，整体隔离的话不仅使用不便还会压缩原本就已经很拥挤的空间，可以采用前文墙体夹心保温的改造方法。

3.2 门窗节能改造

3.2.1 窗的改造

徽州民居的门窗多是都是木构镂空雕花的，若是替换成玻璃窗扇会显得不伦不类，用木板封闭的话室内采光通风都会受影响，改造时需充分考虑其整体的协调性。首先针对内墙上的窗扇，可以在窗户的内表面根据需要加设各种性能的玻璃，比如保温隔热的双层玻璃、Low-E玻璃等、消声隔声的真空玻璃或降低辐射的镀膜玻璃等等，然后将玻璃固定在窗扇上，这样不仅保护了窗扇的原始外观，而且由于玻璃的透光性室内也可以获得良好的采光，这种做法在徽州地区一些老建筑改造及新建的建筑中都有实例可见（图4）。尤其是在新建的仿古建筑中，外墙都有开窗以保证良好的采光通风，但山墙面开窗东、西晒问题严重，这时选择合适的热工玻璃尤为重要。值得提醒的是玻璃与窗扇之间、窗框与窗扇之间、窗框与墙之间同样需采取良好的密封措施，提高窗户的气密性亦是保证窗户的整体保温隔热性能的关键，不然只会事倍功半。

3.2.2 门的改造

针对正门采取整体隔离的方法，一般是在正门入口外加设一道玻璃门，玻璃门的四周与门洞口的墙体之间及玻璃门之间需做好密封措施，以隔绝室内外的热量交换，而玻璃的透光性可以很好保证房间的正常采光（图5）。再一种做法是在距离正门一定距离处加设一道玻璃门，在门洞的左右及正上方加设一定宽度的玻璃，之后将玻璃门及玻璃隔断连接起来，将整个入口空间处理成一个玻璃罩子，从而把室内外空间隔离开，起着类似于灰空间的作用（图6）。对于内房门，可以在其内表面加一层具有保温密封性能的木隔板，必要时可以在两者中间夹设一定的保温材料，但需要保证房门与墙体之间的密封性，防止气流通过孔缝进行热量交换。

4 天井节能改造

4.1 天井热环境特征

自然通风的动力是风和温度，冷空气比热空气密度大，所以冷空气下沉而热空气上升。另外气流也受压力差的影响，由正压区流向负压区[8]。在夏冬季，经过实测可知天井自上而下存在一定的温度梯度（图7为冬季测试数据），在热压通风的作用下建筑室内会有习习凉风，在夏季时会给人较好的舒适感觉，但冬季时室外冷空气通过天井进入建筑内部，会让人感觉寒冷。

在徽州民居中，天井是空间的重要构成，是联系建筑功能的核心，在不改变建筑现有格局的情况下，通过灵活多变的现代化保持其通风采光的功能特性，是对天井空间再利用的重要标准。因此针对天井的改造方案，在夏季保证自然通风照明的同时减少太阳辐射，冬季防止室外冷空气进入室内，因此透光性良好的玻璃结构成为最佳选择。首先玻璃结构可以最大限度保证光线的射入，通过在玻璃结构上开窗，夏季时能保证室内外的气流交换，并且在顶棚下加设可活动遮阳装置还能进一步减少太阳辐射，而可开启的气窗关闭时又能在冬季阻止室外冷空气的进入。由于太阳光的长波辐射经过玻璃进入天井加热室内后空气后变成短波辐射，而短波辐射很难穿过玻璃，室内温度高于室外。

4.2 天井改造方案

天井改造利用之前，应做结构评估、检测，其设计方案应确保天井改造装置满足结构安

全要求，并且改造后的热舒适性不应低于再利用之前的状态，改造过程中需加强对各种缝隙的密封处理。针对天井的改造方案有两种，顶部封闭型和四周封闭型（见图8）。顶部封闭型是指借助天井四周的结构直接架起钢构架玻璃窗，并设有供开启的气窗，将天井改造成天窗。这种方案的优点是构架可供选择的样式多，可以满足不同人的审美，比如单坡顶、双坡顶，四坡顶、圆弧顶等等，同时也将天井这一室外空间划入室内，室内供人活动的区域扩大了许多，但这种方案也有个明显的缺点，因为钢构架自重较大，对于天井四周的结构刚度有一定的要求，当刚度不满足要求时还需要加设附属支撑构件。而四周封闭型是指沿天井檐口位置做垂直钢结构玻璃窗封闭天井，在必要位置开设窗户，类似于落地窗。这种方案对于天井四周结构刚度没有要求，并且施工难度也相对较低，也有利于保证古建筑的原始外貌。

5 结语

针对徽州民居的各个部位的节能改造，综合起来可归纳出两种节能改造方案，一种整体性较强，即采用天井封闭及外墙内保温的做法，门窗洞口的保温做法采用3.2的措施。此方案相当于把整栋建筑用一个保温隔热罩围合了起来，这种方案的优点是整体性强，室内适合人体热舒适度的区域较大，冬夏季人们可活动的范围较多，但相对造价也较高，比较适合改造成为客栈或者休闲娱乐的场所采用;另一种方案则是业主根据自己需要对各个房间进行选择性节能改造，不常使用或者人员活动很少的房间就可以不进行节能改造，此方案主要采用夹心保温对各个房间的6个面进行改造，门不做改造，窗的改造采用3.2.1的办法。这种方案的优点是灵活性及自主性较高，造价低，但缺点也很明显即建筑内除进行改造的房间外，其余功能区域会有较差的热舒适度，比较适合产权所有者自己使用的徽州民居。

目前我国建筑能耗占城市总能耗的30%，建筑节能形势严峻。但现今主要的节能策略及措施却集中的新建建筑上，对大量现存的既有历史建筑却甚少关注，这必将导致节能的实际成效大打折扣。针对传统建筑的节能改造不仅可以有效延续历史传承，而且有利于建筑的节材、节地、节能。本文对徽州民居的各个构成要素，在保证其正常功能的前提下分别提出增大墙体热阻、提高门窗气密性及封闭天井的措施，改善室内居住环境及条件，使其在满足现代的生活需求的同时，达到建筑节能低碳环保的要求。对徽州民居进行节能改造不仅可以改善民居的居住环境，还为古民居的活化提供技术支撑。

参考文献：

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责任编辑：于向凤