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夏了夏天蓝了海
正文
2018-08-11 09:50:48 | 分类:默认分类 | 标签:

引言

  扬州地区的气候属于亚热带季风气候,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,且冬夏季较长,属于典型的冬冷夏热较为突出的地区。因此,夏季的通风隔热以及冬季的保温防寒成为扬州地区建筑需要解决的基本问题。相比之下,扬州传统民居在改善室内热舒适性方面有其独特的优势。

  另外,现有的民居热环境研究地域多选择在皖南、岭南(夏热冬暖)等地区,大部分只在夏季开展的实际情况。我们的研究将在气候条件更为复杂的扬州分夏、冬两季开展实地测试,坚决以真实数据反映传统民居价值。一方面更直观地展示传统建筑之瑰丽,另一方面不鼓吹、不夸大,反对“全盘复古”,将成果投入到下一步对建筑节能与环保的研究中。

  1.测试简介

  个园为清代盐商黄至筠所建,是扬州地区典型的传统民居。个园南部为住宅区,中部和北部为园林风景区,测量地点为南部住宅区。

  对个园内住宅区进行多次、全天的数据实测。测试数据内容包括室内外温度、辐射、风速、相对湿度、壁面温度、PMV等。选定三个测试点,分别为:一号点西火巷北端、二号点小姐绣房南向庭院、三号点小姐绣房客厅(见图1 测量点示意图)。所选测量点均为背阴处,避免阳光直射。

  1.1 测试仪器

  “JT-IAQ室内热环境舒适度测试仪”(见图2),可测试空气温度、黑球温度、湿球温度、相对湿度、空气流速、PMV等多项热环境数据。272-A 型干湿温度计,可测试室外空旷处的干湿温度。壁面温度计,可测试墙壁表面温度。

  2.测试结果分析

  2.1 夏季气温、相对湿度分析

  如图1所示,测点一、测点二、测点三分别设在冷巷内、绣楼前南向庭院和小姐绣楼中,每隔10min记录一次数据,数据均为多组数据的平均值,测试中始终进行测点遮阳。经过比对,我们认为9月13日这组数据具有代表性,所以以此作为分析重点。测试结果如图3所示,在白天时段中,三组数据整体呈现出由11:00到14:00上升,由14:00到15:30下降的趋势。庭院的温度始终高于绣楼和冷巷且波动较大,这是由于扬州地区传统民居的庭院空旷缺乏遮挡,接收了太阳直接辐射,不似苏州等地的天井,面积小而遮挡大量阳光。小姐绣房内气温居中,而且波动最为微弱。冷巷内气温最低,由于冷巷的高宽比大,形成了自遮阳,地面和靠近地面的砖墙几乎接收不到直接的太阳辐射,从而也难以形成长波辐射。

  夏季午后气温应当远比早上高,然而从图3中可以发现,三个测点的温度曲线始终较为平缓,这是由于冷巷具有良好的热缓冲作用。冷巷的墙体为重质墙,其热惯性作用衰减了温度波动,使得庭院和室内温度波动极小。

  另外由图4可知,冷巷具有良好的通风散热作用,冷巷内的空气流速在0.2m/s-0.5m/s之间,吹风感明显,庭院中流速在0.1m/s-0.3m/s之间,而绣楼内的流速几乎可以忽略。由于庭院与室内存在温差,且当下午一点以后室内外温差增大时,二号点庭院中风速变大,这是由于温差引起了密度差,从而产生了热压通风的隔热降温效果。相比之下冷巷中风速始终较大,推断庭院同时还受到风压通风影响。正是由于冷巷与庭院内的通风作用将室内热空气带走,对室内产生了良好的降温作用,使得室内温度低于环境温度。

  如图5所示,冷巷的相对湿度大于庭院内的相对湿度,这是由于冷巷内气温较低,空气中的水蒸气含量容易达到饱和凝结成露,同时高大厚实的墙壁是良好的蓄冷体,水蒸气在砖墙上遇冷凝结增加了潮湿程度。另一方面,小姐绣楼的相对湿度大于冷巷内的相对湿度,这反映了扬州地区所特有的传统民居一楼潮湿的特点。

  2.2 冬季气温、相对湿度分析

  冬季测试条件与夏季一致,我们选取了2月28日的数据进行分析。如图6所示,9:30-14:00期间,三个测点的气温均呈现上升趋势;14:00-16:00期间,温度保持稳定。根据建筑物理知识,冬季早中午的升温是由于太阳辐射,到了下午,传统住宅高厚的墙壁在冬季成为了蓄热体,傍晚太阳辐射减弱后,墙体缓慢释放白天所吸收的热量起到保温作用。庭院温度和冷巷内的温度相差不大,但庭院内温度始终偏高一些,主要原因是庭院面积较大,接收到的太阳辐射更多并且风速较低。   图7中可以看到,冷巷内的空气流速整体上大于庭院,这证明冷巷通风不仅仅是热压作用,还由于冷巷狭窄,可看成是截面面积较小的风道,因此风从宽敞的庭院经过狭窄的冷巷,明显压力增大,流速增大。从以上两点我们可以看出,冬季冷巷具有一定的热缓冲作用,能够衰减室内温度的波动。图6中绣楼内温度始终低于室外温度,符合初春扬州地区“春寒料峭”的天气特征。

  图8是三个测点的相对湿度变化,随着气温的上升,相对湿度相应下降,室内相对湿度变化相对平缓,这是由于室内温度的稳定,侧面验证了冷巷的热缓冲作用。但室内相对湿度仍然大于另两个测点,墙壁局部出现霉斑,符合扬州地区冬季潮湿阴冷的季节特点。

  3.研究结论

  从夏季热环境测试结果的分析中我们可以得出结论:夏季冷巷充分发挥其遮阳、通风的优点,具备了被动降温的功能,起到了隔热的作用(见图3)。夏季相对湿度的测试结果侧面验证了冷巷通风的必要性,但同时也说明不必“神化”冷巷的作用,冷巷并不能彻底改变传统住宅一层阴湿的局限性。

  冬季热环境测试结果表明:冬季传统民居室内温度上升比室外均匀缓慢,验证了冷巷的热缓冲作用,可见设置冷巷有利于人适应季节交替的温度变化,有益人体健康(见图6)。根据三个测点冬季相对湿度测试结果可知,冷巷对冬季室内保温隔气有一定作用,但并不能改造传统住宅冬季室内阴寒的缺陷。

  而扬州庭院与苏州等地天井的对比说明苏州等地的天井更侧重于夏季的遮阳作用,而纬度更高的扬州地区的传统民居则在冬季采暖问题上有所考量。

  根据以上的分析我们可以得出结论:在扬州地区,冷巷的热缓冲作用较为微弱,被动降温作用效果明显,对建筑在夏季的通风散热作用效果佳,而冬季的防寒保暖则基本不起作用,甚至会在冷巷内产生更大的空气流速。

  4.结语

  本文以在古城扬州个园的传统民居进行的热环境数据实测为基础,结合数据分析及相关资料证明了传统冷巷在夏季起到了良好的被动降温作用,具有隔热的功能;在冬季则作用不明显。同时,冷巷的作用仍有局限,并不能改善传统住宅夏季阴湿、冬季阴寒的缺陷。

  在现代建筑住宅设计过程中,可以对冷巷的被动降温作用和热缓冲作用进行定性分析并根据住宅地区气候特点合理布置冷巷,合理利用热压通风与风压通风。

  冷巷的被动降温和热缓冲技术,技术门槛低,热调节原理对当代建筑设计具有启迪作用,其中蕴含的“天人合一”的建筑精神值得借鉴到当代绿色建筑中。对冷巷的研究与利用有利于推广绿色建筑适宜技术,即不依赖外在设备,便可满足人体热舒适的要求,为当代住宅节能减排出谋划策。

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