江南農村民居場地布局對保溫隔熱性能的影響研究

席飛，阮雪君，張乘風

（1.南京財經大學 藝術設計學院，南京 210046；2.南京機電職業技術學院，南京 211135；3.南京林業大學 藝術設計學院，南京 210037）

中國早在唐朝時期就有了江南這個地名，當時唐太宗將國家分為10個道，其中就有江南道這個地名，地理位置大約就在今天的蘇南、浙北一帶。如今，江南地區的區域劃分面積與古代相比有所擴大，包括長江以南的江蘇南部和浙江北部、安徽南部和江西的東北地區；而長江以北的揚州以及并不位于長江流域的寧波、紹興，由于地理位置臨近，經濟文化與長江以南地區一致，也被認為是現代定義的江南地區，共占地約25.83萬公里，約占我國國土面積的2.7%。從我國5大氣候分區組成來說，江南地區都屬于夏熱冬冷氣候分區，是我國具有代表性的，占地面積很大的典型氣候分區。由于該區域夏季炎熱，冬季寒冷，而農村民居保溫隔熱性能一般較弱，造成冬夏室內熱環境舒適度差。因此分析江南農村民居保溫隔熱性能差的原因，找尋優化改進的方法，可為農村生態木構民居的營造打下堅實基礎。考慮到自然地理環境和經濟條件的一致性，本文研究的江南地區主要包括江蘇南部的寧蘇錫常地區和浙江北部的杭嘉湖地區。

民居的場地布局和單體建筑設計是影響其保溫隔熱性能的兩個重要方面，本文從場地布局的角度分析江南農村民居現有保溫隔熱方法的優缺點，以期尋找改善方法。為了更好地進行分析，本文選取了兩處江南農村傳統民居和兩處江南農村新建民居進行全面的調研，它們分別是浙江省嘉興市嘉善縣西塘鎮翠南村、江蘇省昆山市周莊鎮東浜村和江蘇省南京市六合區雙墩村、江蘇省南京市江寧區祿口鎮石埝村。四處調研村落都經歷了中國農村民居三次改造熱潮，就江南農村民居而言在三次改造過程中經歷了以下變化：（1）20世紀80年代，隨著改革開放的不斷深入，農民思想改變，收入增加，開始思考改善自己的居住環境，對老舊的江南傳統磚木結構民居進行了修繕和重建，迎來了第一次建房熱潮。（2）20世紀90年代中后期，在國家政策指引下，將建筑建造發展視為中國經濟新的增長點，由此鼓勵和帶動了江南地區農民對于傳統磚木結構民居的擴建、改建，并新建了磚混結構民居，解決了該地區農村居民缺房、居住擁擠的現狀，也觸發了第二次建房熱潮的到來。（3）第三次建房熱潮從2005年黨的十六屆五中全會提出建設社會主義新農村年開始到當下，各級政府和農村居民在建造民居的過程中更加注重民居的能耗問題、人體舒適度問題、保溫隔熱問題，正在逐漸經歷由個體建造變成集中營造，由粗獷性用能變為集約性用能的過渡過程，但是，時至今日，建設生態宜居的美麗鄉村的任務還有很長的路要走。因此在這三次農村建房熱潮后，江南農村老舊的民居還未完全消失，新的民居又正在被建造，形成了茅草土胚民居、木結構民居、磚木混合民居和磚混結構民居組合的多種結構形式。由于新舊民居互相穿插，破壞了傳統的場地布局對民居冬夏熱環境的作用，因此需對經歷過三次建房熱潮之后的現有民居選址、相互間距、朝向和院落組合對保溫隔熱性能的影響進行重新研究。

圖1 4個典型村落衛星鳥瞰圖

圖2 江南地區太陽輻射與最佳朝向圖

圖3 江南地區村落景觀設計現狀

一、農村村落選址分析

筆者以現場走訪和實地調研的形式對選擇的4個江南農村村落選址進行了分析和總結。浙江省嘉興市嘉善縣西塘鎮翠南村和江蘇省昆山市的周莊鎮東浜村都是傳統歷史文化名村，在選址上也有異曲同工之妙：西塘鎮翠南村是從水網中成長起來的村落，位于太湖流域東南諸脈的杭嘉湖平原水網地區，周邊流經河流700多條，湖、蕩、潭、漾60多個。另一個傳統歷史文化名村周莊鎮東浜村可以說是傍水而居，吳淞江、婁江橫穿東西，澄湖、淀山湖、陽澄湖在四周環繞，形成小橋流水人家的典型江南農村村落選址。而兩個相對新建村落江蘇省南京市六合區雙墩村和江寧區祿口鎮石埝村在農村村落選址上也借鑒了傳統村落選址的特色：六合區雙墩村北部背靠白云山，東邊臨近燕子山，西南角有平山屏障，周邊低山丘陵眾多；金牛湖、黃山水庫、任營水庫也在2公里范圍之內，可以說村落選址負陰抱陽、山水縱橫。而祿口鎮石埝村南面有銅山作為依靠，秦淮河支流給村落提供豐富的水資源。從而可以總結出江南農村村落選址的典型特點：（1）山丘屏障對自然風的引導，以達到阻擋冬季風進入室內，使夏季風貫穿村落，帶走熱空氣的目的，即江南傳統建筑文化中的“山起西北”。（2）豐富的水網資源環繞在夏季蒸發降溫，即江南傳統建筑文化中的“水聚東南”。（3）“負陰抱陽、背山面水”的中國風水學理念對于建筑保溫隔熱性能的增強。

二、農村民居布局分析

（一）農村民居間距

經過對4個江南村落各5戶的現場調研測繪與統計，得到了20戶農村民居的前后間距（表1），經過計算得到各個村落民居平均前后間距：嘉善縣西塘鎮翠南村民居平均前后間距為8m，昆山市周莊鎮東浜村民居平均前后間距為16m，南京市六合區雙墩村民居平均前后間距為20m，南京市江寧區祿口鎮石埝村民居平均前后間距為8m。4處調研村落的建筑平均前后間距有所不同，主要有以下兩個原因：（1）兩個傳統村落歷史悠久，人口總數多于兩個新建村落，民居建筑用地相應增加，新舊民居互相穿插，造成建筑前后間距不斷縮小。其中嘉善縣西塘鎮翠南村位于西塘景區附近，為了促進經濟消費，大量民居被改造新建成飯店、民宿，基礎用地最為緊張，建筑前后間距最小；而周莊鎮東浜村雖然位于周莊古鎮景區四周，但在走訪過程中得知政府為了保存傳統建筑規劃特點，響應國家建設生態宜居美麗鄉村的號召，對民居間距作了嚴格的規定：前后間距不能低于16m，左右間距不能低于2m，因此江南農村傳統的前后間距得以保留。（2）新建的兩個村落，在民居平均前后間距上也有所不同。這是因為六合區雙墩村的地理位置與江寧區祿口鎮石埝村相比更加偏僻，而江寧區祿口鎮石埝村近些年由于祿口機場的不斷擴大以及周邊南京航空航天大學金城學院和南京金肯學院的建立，很多農民也將民居改造或新建成賓館、酒家，增加了建筑密度，導致該地區民居前后間距縮水嚴重。

> 表1 調研的4個江南村落民居前后間距

由于農村民居基本都是1～2層的低層建筑，總高8m左右，為了滿足大寒日有效日照時間內，太陽光滿窗狀態照射到住宅首層2小時的國家規定，根據江南地區1.2～1.5的日照間距系數計算得到不同朝向的民居最小前后間距在9m～12m之間。調研的4個農村民居前后間距基本均滿足要求，這主要是因為：（1）江南地區農村較城市相比地廣人稀，為建筑前后間距的擴大提供了現實基礎。（2）江南地區的先人在規劃村落建筑的前后間距時，已經考慮到了該地區日、年平均日照時間較短，只有合理的建筑前后間距才能夠減少冬夏太陽高度角和太陽方位角變化所造成的建筑陰影，增加民居冬季表面和室內接收的太陽輻射，提高室內溫度，但由于現有民居外圍護結構的熱工性能差，傳熱系數大，民居內部積蓄的熱量與室外冷空氣交換快，室內保溫效果并不理想；而建筑前后間距的增加，在一定程度上為夏季東西風貫穿村落，帶走室內熱空氣，降低室內溫度奠定了基礎，民居夏季隔熱效果優于冬季保溫效果。

在調研測繪江南農村民居前后間距的基礎上，筆者也對民居的左右間距進行了統計，兩個傳統村落和兩個新建村落存在較大差異：傳統民居的左右間距通常在2m左右，一方面節約土地資源，另一方面狹窄的左右間距形成“冷巷”：“冷巷”以開口小，氣壓低，太陽直射不到，溫度相對較低而得名，夏季太陽方位角高，光線無法直射“冷巷”內部，降低了民居東西兩側墻壁的溫度，在室內外氣體交換時，室內溫度不會上升劇烈，以達到隔熱目的；冬季太陽方位角低，光線直射入巷內，但巷內接收太陽輻射不充分，較為陰冷，冷空氣透過墻壁進入室內，不利于民居保溫。新建村落民居左右間距參差不齊，沒有統一尺寸，已丟失了江南地區傳統的“冷巷”隔熱的建筑設計手法。

以上分析說明了先人在規劃江南農村民居時已經考慮到了利用建筑間距所帶來的自然光、熱、風的變化，來提升冬季室內溫度，降低夏季室內溫度。但其未能從熱傳遞的三種方式：熱對流、熱傳導和熱輻射上全面科學地提升民居保溫隔熱性能，因此只依靠場地布局中建筑間距的變化無法達到室內熱環境舒適度要求。

（二）農村民居朝向

從圖1的衛星地圖可以看出調研的4個農村村落建筑組合布局形式有沿河條式布局、沿河放射狀布局、沿路團狀布局和沿路條式布局，其建筑布局朝向均在南偏東20°～40°的范圍內。4個村落民居的朝向較為一致，是因為先人在規劃民居朝向時已結合江南地區的氣候特征進行設計，以期提高建筑的保溫隔熱性能。從圖2 weather tool氣候分析軟件對于江南農村民居最佳朝向的模擬圖可以看出，南偏東20°～40°正處于模擬結果中代表最佳民居朝向的黃色區域內。

下面通過對于建筑采光、太陽輻射量、通風的分析也可以證明該朝向布局有一定合理性：（1）采光。根據對調研民居的統計，民居朝向在南偏東20°～40°的范圍內時，冬季建筑平均有效日照時間在3小時左右，時間較短，并且由于冬季太陽入射角低，因此日照面積較小，尤其室內的日照面積幾乎為零，需要改進；夏季的平均日照時間為8小時左右，采光較為充足，而適當的建筑朝向，減少了有效日照時間和日照面積，減弱了日照對于建筑升溫的壓力，降低了夏季室內溫度，利于建筑隔熱。但由于江南地區夏季平均日照時間較長，僅僅依靠合理的建筑朝向無法使室內達到夏季熱環境人體舒適度要求。（2）太陽輻射量。太陽輻射是熱傳遞的三種主要方式之一，控制好民居冬夏太陽輻射接收量，對于民居的保溫隔熱性能有很大提升。根據weather tool軟件基于江蘇南部的寧蘇錫常地區和浙江北部的杭嘉湖地區主要城市南京、杭州氣候數據的分析，從圖2可以看出：太陽輻射量除了和日照時間、日照面積有關外還與太陽輻射強度有關。江南地區冬季太陽輻射強度以南偏西30°為最強，南偏西45°～南偏東15°之間都有較強的太陽輻射，調研的江南農村民居南偏東20°～40°主流朝向，冬季太陽輻射量不在最高點，有改進余地；而江南地區夏季太陽輻射強度以正西和北偏西67.5°為最強，南偏西75°至北偏西75°之間都有較強的太陽輻射，由東西向南北遞減，調研的民居朝向避開了夏季太陽輻射最強的西面直射。但由于該地區夏季各個朝向太陽輻射均十分強烈，必須在正確朝向的基礎上，進行遮陽設計，才能在夏季有效地隔絕太陽輻射傳熱熱量由室外進入室內。（3）通風。江南地區冬季主導風向為西北風，夏季主導風向為東南偏南風。在冬季正好與南偏東20°～40°的主流民居朝向形成冬季背風，具有微風除濕的效果；在夏季建筑長軸與主導風向垂直，形成穿堂風的通風效果，有利于夏季室內冷熱風循環帶走熱量。但由于傳統民居平立面設計不合理，減弱了合理的建筑朝向所帶來的自然通風效果。

從圖1的衛星鳥瞰圖中可以看出，昆山市周莊鎮東浜村和南京市六合區雙墩村的建筑朝向嚴格遵循了南偏東20°～40°的范圍進行規劃；而嘉善縣西塘鎮翠南村和江寧區祿口鎮石埝村由于經濟發展所帶來的商業化，有些建筑朝向沒有完全按照南偏東20°～40°進行布置。通過上文結合采光、太陽輻射量和自然通風對于適合建筑朝向的分析，認為江南地區農村民居南偏東20°～40°的主流建筑朝對于民居保溫隔熱性能的提升還有一定改進余地。

（三）農村民居的院落組合

江南地區農村單體建筑的院落組合，也是建筑場地布局的重要組成部分。經調研發現4個農村村落單體建筑院落組合主要以U型和L型為主，面闊10～12m，進深15～18m。整個院落由院墻和門樓圍合，正房位于院落中間，原為家中地位較高的老人居住，但現在主要供留守老人生活休憩，體現了居中為尊，尊卑有序的中國傳統思想；廈房位于院落兩側，U型院落兩側都有廈房，L型為一側有廈房，體現了對稱均衡的中庸之道，為家中兒女居住的場所，但由于江南地區經濟發達，很多年輕村民外出周邊城市打工，因此廈房失去了原來的作用，現多改造為雜物房、棋牌室或空置，偶有村民用于養豬、養雞，浪費面積，破壞環境。在正房和廈房的中間是圍合的庭院，調研的4個村落中幾乎沒有村民對家中庭院進行景觀設計和規劃（圖3），大多為一片空地，不僅浪費土地、不夠美觀，也失去了通過庭院景觀去優化民居保溫隔熱性能的機會，如在場地布局設計中加入院落內庭院的景觀設計，可以在民居保溫隔熱方面起到以下幾點作用：（1）景觀樹木夏季遮陽，調節溫濕度。（2）景觀樹木夏季阻止或降低太陽直射和地表反射引起的建筑熱量增加，降低夏季室內溫度。（3）景觀樹木阻擋或引導冬夏主導風向。（4）綠色植物鋪地減少并吸收地面太陽輻射反射，減少民居周圍熱量集聚。（5）景觀水體蒸發降溫，降低夏季建筑周圍環境溫度。

三、結語

綜上所述，本文調研的兩處江南農村傳統民居和兩處江南農村新建民居通過場地布局的選址、間距、朝向和院落組合可以實現冬季室內溫度有所上升，夏季室內溫度有所下降。但其未能從熱傳遞的三種主要方式——熱對流、熱傳導和熱輻射上科學地考量如何增強民居的保溫隔熱性能，民居溫度達不到夏熱冬冷的江南地區室內冬季18℃～24℃，夏季22℃～26℃的人體室內舒適溫度指標值。因此需對本文分析的江南農村民居場地布局的缺點進行改進的同時，科學地分析熱傳遞的三種方式與民居保溫隔熱性能的關系，為江南農村生態木構民居的營造打下堅實基礎。■