廣州竹筒屋室內(nèi)通風(fēng)實測研究

1、research and measurement of indoor ventilation in guangzhou zhu tong house曾志輝1陸琦2zen g zhih ui, lu qi摘要 / 通過對 3 處有代表性的廣州竹筒屋進行實地的室內(nèi)通風(fēng)測量和相應(yīng)的熱環(huán)境測試，分析比較此類民居在通風(fēng)方面的特點，通過實測數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)其中的傳統(tǒng)民間智慧，也指出其不足之處。 關(guān)鍵詞 / 竹筒屋 通風(fēng) 廣州西關(guān) 趟攏門abstract/ the characteristics in ventilation and folk wisdom as well as its deficiency

2、are analyzed through the measurement of indoor ventilation and thermal environment in three typical zhu tong houses in guangzhou.key words/ zhu tong house, ventilation, guangzhou xiguan, tang long doors廣州地處南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，炎熱少寒，夏長冬短，有“草經(jīng)霜而不枯，花非春而開放”1之說，終年氣溫均較高。由于 地處低緯，盛夏季節(jié)，太陽經(jīng)過廣州天頂附近，太陽高度角大，光 照最強，天氣酷熱，夏

3、季月平均氣溫達 28.428.7，月極端最 高氣溫達 38.7，再加上年平均濕度高達 77%，使人產(chǎn)生非常不舒 適的“濕熱”感。冬季較短，通常僅持續(xù)兩月，且溫度不會過低， 日平均氣溫在 10以上。夏長冬短，冬不甚寒而夏熱潮濕是本地區(qū) 最顯著的氣候特點，因此，夏季防熱防濕是廣州地區(qū)傳統(tǒng)建筑營造 需主要解決的問題。廣州的典型傳統(tǒng)民居竹筒屋就在通風(fēng)、遮 陽、隔熱方面表現(xiàn)出了良好的熱環(huán)境特質(zhì)，尤其在通風(fēng)方面，在不 借助現(xiàn)代電力的幫助之下，仍能通過自身極富特點的建筑布局誘導(dǎo) 室內(nèi)通風(fēng)，為民居內(nèi)部散熱、降溫、除濕，深受當(dāng)?shù)鼐用竦南矏?。竹筒屋、西關(guān)大屋和東山獨院別墅是老廣州城的 3 種最主要的 住居形態(tài)。而

4、在當(dāng)時，并非很多人能在西關(guān)大屋、東山別墅這樣的 官商大宅中居住，大部分的居民都是居住在大量性的城鎮(zhèn)型民居竹 筒屋中的。竹筒屋早見于 19 世紀(jì)下半葉，為單層形式，隨著 20 世 紀(jì)初廣州與外洋的接觸交流增多，西方建筑技術(shù)傳入，多層的磚木 結(jié)構(gòu)竹筒屋陸續(xù)出現(xiàn)，現(xiàn)留存下來的已基本是兩三層的竹筒屋為多， 單層平屋的例子已很少得見。竹筒屋是一種平面單開間而長進深的 傳統(tǒng)民居類型(圖1)，內(nèi)部多進廳房從前向后依次排列，形如“竹節(jié)”， 因而形象地得名竹筒屋。它面寬僅一開間，通常為 34.5m，面向 大街或窄巷，進深卻很大，少則十幾米，多者能達三十幾米，平面 開間與進深之比為1:4至1:8 不等2。無論對城

5、市集約節(jié)地，還是適 應(yīng)濕熱氣候，這種單開間縱深發(fā)展的形制在老廣州都有極好的適應(yīng) 性。老廣州城市商業(yè)的蓬勃發(fā)展使得城市用地緊張，在當(dāng)時的技術(shù) 條件下，竹筒屋是最能取得大容積高密度的民居形式；而濕熱的氣 候要求廣州民居必須具有良好的通風(fēng)遮陽隔熱性能，而竹筒屋在氣 候適應(yīng)方面表現(xiàn)出的樸素、良好的熱環(huán)境特質(zhì)，使它深受當(dāng)時居民的喜愛，因此，它成為老廣州城最常見的傳統(tǒng)民居形式。竹筒屋的遮陽隔熱性能均十分優(yōu)異，而最令居民稱道的是它對 室內(nèi)通風(fēng)的良好組織。在地少人多房屋密集的老廣州城，如何有效 引導(dǎo)通風(fēng)是最不好解決的建筑難題，而竹筒屋在這方面卻表現(xiàn)得非 常優(yōu)秀。廣州西關(guān)的寶華街和逢源街是竹筒屋存例比較集中的兩

6、個 片區(qū)，且其中的竹筒屋大部分仍在使用。2008 年夏季筆者團隊對 當(dāng)?shù)鼐用褡髁艘淮螁柧碚{(diào)查，共回收問卷 82 份，統(tǒng)計結(jié)果表明，91% 的居民認(rèn)為竹筒屋的室內(nèi)通風(fēng)效果比同區(qū)新建的現(xiàn)代住宅樓 好，68% 的居民覺得夏季留在竹筒屋內(nèi)比在現(xiàn)代住宅樓中熱感覺更 舒適。前人對這種的良好通風(fēng)效應(yīng)也有所研究。廣東工業(yè)大學(xué)謝浩在 文獻中指出，天井、趟攏門和冷巷等建筑手法可使竹筒屋內(nèi)的通風(fēng) 和采光問題得到良好解決2。廣州大學(xué)湯國華在文獻中論述了作為 竹筒屋基本單元的西關(guān)小屋在風(fēng)壓和熱壓作用下的通風(fēng)特征3。這 些都是對竹筒屋通風(fēng)的重要定性分析和原理研究，然而基于實測與 數(shù)據(jù)分析以更深入研究竹筒屋內(nèi)實際通風(fēng)狀況的

7、工作尚不多見。1 竹筒屋通風(fēng)實測研究竹筒屋的室內(nèi)通風(fēng)效果之所以良好，是由于它具有樸素但行之 有效的建筑自身導(dǎo)風(fēng)方式，發(fā)掘這些源于民間的營造智慧，總結(jié)其 中仍有生命力的建筑通風(fēng)方法，將為今天的住宅通風(fēng)設(shè)計提供有力 的支持。為進一步研究竹筒屋民居夏季的實際通風(fēng)能力和導(dǎo)風(fēng)原 理，筆者團隊于 2009 年夏季對廣州西關(guān) 3 處典型的竹筒屋(表 1)進 行了通風(fēng)及相應(yīng)熱環(huán)境的實測，通過數(shù)據(jù)分析結(jié)合理論推演，探討 竹筒屋建筑自身組織和引導(dǎo)室內(nèi)通風(fēng)的有效方法。圖 2 4 是 3 處選例實測當(dāng)天的室內(nèi)外風(fēng)速。以民居 a 為例， 在街巷平均風(fēng)速 1.23m/s 的背景下，戶內(nèi)風(fēng)速分布最密集的區(qū)間 為 0.20.

8、8m/s，占樣本總數(shù)的 69%。民居 b、c 存在類似的統(tǒng)計作者單位：1 華南理工大學(xué)建筑學(xué)院(廣州,510640)2 華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國家重點實驗室(廣州,510640) 收稿日期：2009-11-25aj acdemic artical issue 學(xué)術(shù)論文?？?1 3 處實測竹筒屋的基本情況民居 a民居 b民居 c廣州逢源正街 56 號廣州寶源路 20 號廣州逢源大橫街 3 號天井 2廚天井天井 1天井天井廚天井廁廚 雜物廁房房天井房房冷 巷天井冷 巷冷 巷房房房廳堂廳堂廳堂軸測概況首層平面軸測概況首層平面軸測概況首層平面鄰居外墻鄰居外墻鄰居外墻鄰居外墻室外廳房室外廳房室外廳

9、房3.0廚廚廚2.51.6天井天井天井天井廁廁廁1.42.52.0房房房1.22.01.01.5冷 巷冷 巷天井天井天井天井冷 巷1.50.8房房房1.00.61.00.40.50.5廳廳廳0.211211121118 151 413151 413122 150.00.0室 廳 房 36 29外0.0室 廳 房 71 61外室 廳 房 71 61 外測次測次測次陽臺陽臺首層平面二層平面三層平面屋頂平面1 竹筒屋平面2 民居 a 室內(nèi)外風(fēng)速實測3 民居 b 室內(nèi)外風(fēng)速實測4 民居 c 室內(nèi)外風(fēng)速實測結(jié)果，即在外界街巷風(fēng)速不大的環(huán)境中，選例戶內(nèi)依然有著使人有吹風(fēng)感或陰涼感的風(fēng)速?？梢娫诟叨让芗某?/p>

10、市街區(qū)環(huán)境中，竹筒 屋戶內(nèi)仍有良好的通風(fēng)能力。從建筑通風(fēng)理論的角度分析，竹筒屋 之所以具備良好的通風(fēng)性能，是與它自身獨特的內(nèi)部空間組合和巧 妙的建筑構(gòu)件形式有著密切關(guān)系的。結(jié)合本次實測所得的通風(fēng)及熱 環(huán)境數(shù)據(jù)，對這些可改善戶內(nèi)通風(fēng)的建筑因素分析如下：1.1 “正墻開口 - 冷巷 - 天井”組成了巧妙的基本通風(fēng)系統(tǒng) 一個完整的通風(fēng)體系須包括進風(fēng)口、出風(fēng)口和風(fēng)道。在一間連著一間緊密排布的城鎮(zhèn)街區(qū)中，如何在密集的空間和有限的開口面 中形成進、出風(fēng)口和風(fēng)道的完整體系，成為了城鎮(zhèn)民居通風(fēng)性能好 壞的關(guān)鍵。在這方面，竹筒屋可謂巧思不斷。首先，與其他較封閉 的民居不同，竹筒屋在唯一可面街的正墻上盡可能多地開

11、窗通風(fēng)， 其中最有特色的是滿周開窗、上下推拉的滿洲窗和平開或轉(zhuǎn)軸的亮 窗，他們共同的特點就是可最大程度地打開窗戶洞口，在有限的開 口面上爭取最多的通風(fēng)口面積。其次，竹筒屋本來三面皆與鄰屋相 連，僅有正墻一面的門窗口可作單面的進出風(fēng)口，然而天井的設(shè)置 使它獲得了另一個可靠的進出風(fēng)口，使竹筒屋能夠?qū)崿F(xiàn)雙面進排 風(fēng)。第三，冷巷除為戶內(nèi)主要交通空間外，同時“一物二用”地成 為戶內(nèi)風(fēng)的通道。冷巷可在空間上連接起廳堂和天井，并串聯(lián)著其 余房間，又因冷巷平面筆直而內(nèi)部無任何遮擋，是理想的戶內(nèi)通風(fēng)通道，從而完善了整個戶內(nèi)通風(fēng)體系。以民居 b 為例，在街巷風(fēng)速為 0.51.8m/s 的背景下，竹筒屋白天廳堂的風(fēng)

12、速在 0.20.6m/s 之間，冷巷在 0.20.9m/s 之間，在三面封閉僅一面向陽的民居建 筑中實現(xiàn)這樣的通風(fēng)效率，是非常不簡單的。1.2 天井既可引風(fēng)又可拔風(fēng)，是重要的通風(fēng)口 天井不僅為竹筒屋多帶來了一個基本的進出風(fēng)口，同時由于本身獨特的形態(tài)特點，使它具有既可引風(fēng)又可拔風(fēng)的特殊作用。即當(dāng) 外界風(fēng)速較大時，天井即成為風(fēng)壓通風(fēng)口；當(dāng)外界風(fēng)速較小時，則 可形成自身的熱壓通風(fēng)，這樣一來，天井的通風(fēng)效能比單純的進出 風(fēng)口更佳。廣州地區(qū)年平均風(fēng)速達2.0m/s411，且夏季的海洋性季風(fēng)明顯， 具有較好的自然通風(fēng)潛力。當(dāng)室外自然風(fēng)作用較強時，風(fēng)從竹筒屋 的頂部上空吹過，視建筑朝向和風(fēng)向的不同帶動天井內(nèi)

13、的空氣向上 或向下流動，形成竹筒屋的進風(fēng)口或出風(fēng)口。雖然天井是垂直方向 為主的空間，與上空接近水平的氣流有較大的夾角，但實測中也同 時發(fā)現(xiàn)，由于沒有遮擋物，氣流可以自由發(fā)展，竹筒屋上空的風(fēng)速 通常比街巷中吹向正墻的風(fēng)速大23.5倍，故天井作為風(fēng)壓風(fēng)口的 效果往往不亞于正墻上的門窗洞口。此外，由于空氣中的懸浮污染 物是以向下擴散運動為主，街區(qū)上空的空氣常比近地面更清潔新 鮮，竹筒屋通過天井開口與上空空氣進行交換，對改善戶內(nèi)空氣質(zhì)89建筑學(xué)報風(fēng)速值(m/s)風(fēng)速值(m/s)風(fēng)速值(m/s)學(xué)術(shù)論文專刊 aj acdemic artical issue1.61001.4901.2801.0700.8

14、600.6500.4400.20.0301 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79測次時刻(hh: mm)冷巷廳天井室外廳房廚房5 冷巷、廳堂、天井風(fēng)速對比測量結(jié)果9 民居 a 濕度逐時圖量也是有益的。然而，廣州雖有不錯的通風(fēng)潛力，但同時也存在接近 30%49 的 靜風(fēng)頻率，由于建筑間的相互遮擋，在布局密集的老城區(qū)中微風(fēng)和 靜風(fēng)的情況就更是多見。這時候，天井就可以帶來非常難能可貴的 熱壓動力通風(fēng)。竹筒屋天井的平面尺寸較小而豎向高度很大，如本 次實測的 3 處選例的高寬比就都在 4:1

15、 至 6:1 之間。如此大的高寬 比使陽光對天井頂部和底部的熱作用相差很大，沒有遮擋的頂部受 曬升溫后加熱其附近的空氣，氣溫很高，而天井底部幾乎終日不受 曬，氣溫相對較低。由此，天井內(nèi)垂直方向上就出現(xiàn)了上高下低的 溫度梯度，從而形成了向上拔風(fēng)的熱壓通風(fēng)動力。在天井氣流向上 運動的帶動下，冷巷和鄰房中較冷的空氣流進天井底部補充，戶內(nèi) 空氣得到了對流流動的動力。在外界靜風(fēng)之時，竹筒屋仍能依靠天 井形成的熱壓動力，帶來戶內(nèi)空氣的交換與流動。其風(fēng)速一般不如 風(fēng)壓通風(fēng)顯著，卻是持續(xù)而穩(wěn)定的；而一旦風(fēng)壓通風(fēng)動力不足時， 它的作用即變得明顯，保證了屋內(nèi)幾乎任何時候都能產(chǎn)生空氣流 動，并能與室外進行空氣交換，

16、有效輔助竹筒屋的換熱散濕。實測 中，當(dāng)室外風(fēng)速較低時，3 處選例的天井口仍有 0.20.45m/s 的氣 流流動，說明天井的熱壓通風(fēng)是持續(xù)穩(wěn)定的。1.3 冷巷是加速氣流流動的室內(nèi)風(fēng)道 冷巷是竹筒屋里另一個非常有特色的空間，它不單串聯(lián)著戶內(nèi)交通，成為屋內(nèi)通風(fēng)體系的主要風(fēng)道，它還具有加快其內(nèi)氣流風(fēng)速 的特殊效能，使內(nèi)里十分通爽涼快，老居民因此才貼切地稱之為 “冷”巷(白話方言中，“冷”即涼快之意)。冷巷對氣流的加速作用 來源于“狹管效應(yīng)”，當(dāng)氣流從較開闊的廳堂或天井流入狹窄的冷 巷當(dāng)中時，由于空氣質(zhì)量不能大量堆積，導(dǎo)致氣流在冷巷中必須加 速通過，風(fēng)速即增大。以民居 c 為例，對冷巷與廳堂、天井的風(fēng)

17、速 對比測量結(jié)果如圖 5，實測數(shù)據(jù)反映出冷巷的氣流加速作用確實明顯。此外，氣溫測量結(jié)果顯示，白天冷巷內(nèi)長期保持著較其它室內(nèi)空間低的溫度，這是由于冷巷位于竹筒屋內(nèi)的縱深處，長期不受曬， 輻射得熱量小，且兩側(cè)墻一邊與臥房相鄰，一邊與鄰屋相接，傳導(dǎo) 得熱也少，使它在夏日中能保持宜人的溫度。相比屋內(nèi)其它空間，冷巷中溫度又低，風(fēng)速又大，是戶內(nèi)熱舒 適性最好的地方。夏日里，男主人常坐在廳堂邊的冷巷口讀報紙、 做家務(wù)，女主人則在天井邊的冷巷口忙于廚房勞作，午后老人們還 會放一張“馬扎”躺椅在冷巷里睡個午覺。當(dāng)然，冷巷原本并不是 竹筒屋的主要生活空間，但居民的生活習(xí)慣告訴我們，在無電力輔 助的情況下，冷巷中的

18、涼爽氣溫與習(xí)習(xí)涼風(fēng)，已能為居民提供一個 宜人的日常生活環(huán)境，在最炎熱的夏日中午，它更是人們難得的避 暑之處。1.4 高“樓底”令室內(nèi)空氣更通爽 竹筒屋有一個顯著的特點，就是“樓底”(老廣州居民對層高的慣稱)特別高，人在其中感覺非常通爽。這種通爽的感受是與幾個 方面的熱物理環(huán)境條件的改善息息相關(guān)的。較大的層高使廳堂和房 間內(nèi)的熱空氣有上升的空間，而令低處人活動空間的氣溫會相對低 一點。在實測的民居 a 中，分別于首層和 3 層廳堂豎向 1.5m 和 4m 處設(shè)置了溫度測點，首層兩高度處白天的平均溫差為 0.3，3 層 為 0.7，說明這種豎向高度上的氣溫差確實存在，但同時也發(fā)現(xiàn)， 這種溫差的絕對

19、值并不大，垂直溫差并不是形成居民通爽感覺的全 部原因。較大的層高令空氣有更大的流動空間和更多樣的流動可能 性，且在竹筒屋高大的剖面空間中，廳、房、冷巷之間的隔斷往往 是不到頂?shù)?，這讓上部的氣流較少受到障礙物的影響，在風(fēng)壓和熱 壓作用的驅(qū)動下可較自由地發(fā)展。通過實測數(shù)據(jù)比較可知，同一平 面位置上的上部風(fēng)速比下部大 8% 30% 不等。這種流動為戶內(nèi)空 間之間提供了良好的熱量和濕氣交換途徑，讓原本緊湊的室內(nèi)空間 減少了悶熱或濕熱感，使人真正感覺清爽。1.5 趟攏門既保證安全又不妨礙通風(fēng)竹筒屋采用的趟攏門(圖 6)是嶺南地區(qū)一種重要的傳統(tǒng)大門形 式，它由三重門組成，從里到外分別為硬木大門、趟攏和矮腳

20、吊扇 門，俗稱“三件頭”。硬木大門是大塊實木所制的主要防盜門，向 內(nèi)平開；趟攏是下部裝有滑輪的圓木柵欄門，水平推拉；矮腳吊扇 門是帶有木雕裝飾剛過人高的小木門，向外平開。日常生活中，居 民總是把硬木大門和矮腳吊扇門打開，只留趟攏關(guān)閉，這樣等于敞 開了整個門洞，使室內(nèi)外空氣可以自由對流交換，不妨礙風(fēng)的通過， 同時又兼能保證戶內(nèi)安全。如果戶內(nèi)需要一些私密性的時候，居民6 趟攏門7 竹筒屋正墻8 分隔廳堂和頭房的通花隔斷90建筑學(xué)報風(fēng)速(m/s)相對濕度 rh(%)18:0019:0020:0021:0022:0023:000:001:002:003:004:005:006:007:008:009:

21、0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00100959085rh(%) 80相對濕度 70756560555017:00 18:05 19:10 20:15 21:20 22:25 23:30 0:35 1:40 2:45 3:50 4:55 6:00 7:05 8:10 9:15 10:20 11:25 12:30 13:35 14:40 15:45 16:50 17:55時刻(hh: mm)室外廳房廚房aj acdemic artical issue 學(xué)術(shù)論文專刊10010095959090858580807575707065656060

22、55555050時刻(hh: mm)時刻(hh: mm)室外廳房廚房室外廳房廚房10 民居 b 濕度逐時圖11 民居 c 濕度逐時圖則關(guān)上外面的矮腳吊扇門，由于它高過人眼，外人看不進來，獲得了私密性的同時仍有一半左右的大門洞口保持開敞，通風(fēng)效果依然 良好。3 處實測選例中首層趟攏門的白天平均風(fēng)速分別為 0.72m/s，0.66m/s，0.40m/s，可見它的確有著良好的通風(fēng)能力。1.6 正墻上的特色開窗方式增加了風(fēng)通過能力 竹筒屋正墻的典型構(gòu)成方式如圖 7，首層中置趟攏門，兩側(cè)為豎向雙隔扇或三隔扇的“滿洲窗”，上部則是滿開的平開或轉(zhuǎn)軸亮 窗；2 層是滿開間通開的“滿周窗”；如有3 層以上，則同

23、樣采用“滿 周窗”。除了采光納陽以外，這些開窗的共同特點就是使正墻上的 開口面積盡可能地增大?！皾M洲窗”是一種清代盛行并流傳下來的 上下推拉方斗窗，窗扇鑲彩色或毛玻璃，下窗扇通常不能動，用以 遮擋街上行人的視線； 中、上窗扇可以向下推拉，相當(dāng)于能打開1/22/3 的窗洞面積。首層頂部的亮窗幾乎都是平開或轉(zhuǎn)軸窗，可以 完全敞開。2 層以上的“滿周窗”滿占了該層從左向右的整個開間， 等于除了窗檻墻以外，整個正墻面都可以打開通風(fēng)。3 處實測選例 中“滿周窗”的白天平均風(fēng)速分別為 0.59m/s，0.51m/s，0.33m/s， 加上它的開口面大，對室內(nèi)通風(fēng)大有幫助。在這些傳統(tǒng)的開窗方式 下，窗扇打開

24、后的可開啟面積相當(dāng)大，比起某些現(xiàn)代住宅窗面大而 可開啟面小的做法優(yōu)越許多，非常值得借鑒。以民居 b 為例，正墻 上的門窗面積占整墻的 46 %，而其中可開啟面積超過 90%。1.7 通透的隔斷讓戶內(nèi)空氣流動更自由 竹筒屋的戶內(nèi)分隔很有特點，它比較少用隔墻，而是多用不到頂?shù)幕蛲ɑǖ母魯嘧鳛榭臻g分隔。由于竹筒屋常是一層住一戶人 家，對私密性的保護要求相對較小，而對可適應(yīng)濕熱氣候的室內(nèi)環(huán) 境營造更為看重，故此通透的隔斷被大量運用到廳房分隔當(dāng)中。這 類隔斷以木制為主，少用磚墻，因為相比之下，木的自重更輕，厚 度更薄，占用的平面空間更小，更適合平面緊湊的竹筒屋使用。圖8 為民居 c 分隔廳堂和頭房的通花

25、隔斷，圖案精美，鏤空甚多，不 但帶有很強的裝飾性，也為頭房和廳堂之間的氣流交換留出了風(fēng) 口。竹筒屋層高都比較大，戶內(nèi)隔斷通常都不到達頂部，這樣一來 可節(jié)省材料，二來可讓各戶內(nèi)空間之間的氣流交換更加自由，通過 對流防止某個空間積存的熱量或濕氣過大。順，而臥房中的氣流則相對沒有那么活躍。雖然冷巷中較大風(fēng)速的氣流對其有著一定的抽吸帶動作用，但臥房的總體通風(fēng)狀況相對其 他空間還是要差一些，尤其在部分居民封閉了原本通透的房間隔 斷、加建了閣樓以后。此外，由于廣州全年的濕度都相當(dāng)大，竹筒 屋內(nèi)的通風(fēng)仍不足以帶走全部的濕氣。從 3 處選例的濕度逐時圖可 知(圖 911)室內(nèi)的濕度依然較大，雖然竹筒屋內(nèi)總體的通風(fēng)情況 已屬良好，但其通風(fēng)還未能足以完全改善這些局部空間中的高濕度 問題。3 結(jié)論廣州居民普遍認(rèn)為傳統(tǒng)