傳統(tǒng)建筑技術(shù)在現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

賈冠楠 吳丹 王麗玲

(1.漢嘉設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司山東分公司，山東 濟(jì)南 250100；2.山東大衛(wèi)國(guó)際建筑設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250100；3.中國(guó)中建設(shè)計(jì)研究院有限公司城鄉(xiāng)設(shè)計(jì)與發(fā)展分公司，山東 濟(jì)南 250100)

現(xiàn)如今，人們對(duì)建筑設(shè)計(jì)的要求早已不再局限于美觀和實(shí)用，而是更加注重建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能環(huán)保與綠色舒適。建筑企業(yè)設(shè)計(jì)人員將符合節(jié)能環(huán)保理念的傳統(tǒng)建筑技術(shù)運(yùn)用到現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)之中，提高建筑節(jié)能效果與經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，助推節(jié)能建筑與綠色經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。

1 現(xiàn)代化建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容

傳統(tǒng)建筑與現(xiàn)代建筑的區(qū)別在于前者屬于木構(gòu)架建筑，而后者則是木構(gòu)架、鋼筋構(gòu)架等多元化構(gòu)架建筑。同時(shí)，傳統(tǒng)建筑以土木、磚木為主，建筑訴求較為單一，建筑面積及建筑高度有限，不需要在設(shè)計(jì)方案中預(yù)留空調(diào)等現(xiàn)代化電氣設(shè)備的安裝位置，而現(xiàn)代化建筑的建筑材料較為復(fù)雜多樣，比如，水泥、鋼筋等等，建筑面積更大，建筑高度更高，對(duì)建筑物功能的要求也更高，需要在設(shè)計(jì)方案中預(yù)留電梯、空調(diào)、通風(fēng)等多種電器設(shè)備的空間，但是空調(diào)等電氣設(shè)備會(huì)消耗大量的能源資源，這就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑物用途等來調(diào)整不同電器設(shè)備的安裝方案，降低其對(duì)能源資源的消耗。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)不僅能節(jié)能降耗及緩解能源資源緊缺情況，也能降低建筑成本及提高建筑物的舒適實(shí)用性，更促進(jìn)了建筑行業(yè)發(fā)展方向與模式的優(yōu)化升級(jí)，助推綠色和節(jié)能建筑行業(yè)的發(fā)展。

2 傳統(tǒng)建筑技術(shù)在現(xiàn)代節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

2.1 傳統(tǒng)建筑技術(shù)在建筑通風(fēng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1.1 合理選址

受施工設(shè)備與技術(shù)落后、建筑材料種類有限等多種因素的影響，設(shè)計(jì)人員只能利用自然條件來改善建筑內(nèi)外環(huán)境，比如，在通風(fēng)區(qū)域修建房屋，盡量不要再空間狹小閉塞的區(qū)域修建房屋等，而當(dāng)代設(shè)計(jì)人員也可以利用自然通風(fēng)的傳統(tǒng)建筑技術(shù)來提高現(xiàn)代化建筑物的通風(fēng)效果。設(shè)計(jì)人員需要深入全面地了解施工區(qū)域的地質(zhì)地貌、氣候條件等基本信息，對(duì)比分析低洼與高峻區(qū)域的風(fēng)速等信息，比如，低洼區(qū)域以靜風(fēng)為主，風(fēng)速較低，但容易因空氣層流動(dòng)性較差而增加空氣污染發(fā)生率，而空氣污染則會(huì)影響人們身體健康，甚至可能會(huì)誘發(fā)哮喘等疾病，降低人們生活幸福指數(shù)。這就需要建筑企業(yè)全面搜索建筑區(qū)域的信息，通過實(shí)地走訪、查閱資料等方式來構(gòu)建全面立體的知識(shí)體系，幫助其選擇出最佳的地址。山頂懸崖處的風(fēng)速太快，不僅施工難度較大，也降低了人們?nèi)粘Ｉ畹谋憬菪院褪孢m性，因此，人們可以不要選擇風(fēng)速太大的區(qū)域來施工，而是要選擇風(fēng)速適中的區(qū)域來施工。另外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)了解施工地區(qū)風(fēng)向變化規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)來調(diào)整建筑物的朝向，比如，在季風(fēng)氣候地區(qū)，可以讓建筑物的朝向與季風(fēng)的方向相同，增加建筑物內(nèi)空氣的流動(dòng)性。最后，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)了解建筑物周圍的建筑物的位置、高度等，必要時(shí)可以繪制當(dāng)?shù)亟ㄖ锓植紙D，通過專業(yè)化的計(jì)算來明確建筑物周圍的建筑群是否產(chǎn)生小范圍的特定方向的風(fēng)以及風(fēng)速的快慢，并嘗試將其作轉(zhuǎn)化為其建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，綜合利用這些風(fēng)來調(diào)整建筑物的朝向和位置，從而降低建筑物對(duì)其內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)的依賴性及降低其對(duì)能源資源的使用量，提升建筑節(jié)能設(shè)計(jì)水平。

2.1.2 調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)建筑利用高差通風(fēng)技術(shù)、屋頂通風(fēng)技術(shù)來提高建筑物內(nèi)空氣的流動(dòng)性。高差通風(fēng)技術(shù)則是讓建筑物內(nèi)不同樓層之間保持一定的空間，利用建筑物內(nèi)部高處和低處的空氣壓力的差異來促進(jìn)內(nèi)部空氣的循環(huán)和流通，有效避免建筑物內(nèi)沉悶、窒息等情況的發(fā)生。屋頂通風(fēng)技術(shù)則是利用建筑物頂部和墻壁之間的空隙來促進(jìn)空氣流通。晚上，建筑物外面的溫度持續(xù)下降，與室內(nèi)溫度的差距越來越大，建筑物內(nèi)的熱空氣不斷升高，冷空氣下降，加快冷熱空氣交替速度及空氣流動(dòng)速度，并且建筑物頂部與墻壁之間的空隙會(huì)與窗戶形成完整的通風(fēng)交換系統(tǒng)，改善室內(nèi)環(huán)境，而這種通風(fēng)交換系統(tǒng)是不需要消耗電力等能源資源的，契合當(dāng)前節(jié)能低耗的理念，因此，設(shè)計(jì)人員將高差通風(fēng)技術(shù)與屋頂通風(fēng)技術(shù)運(yùn)用到當(dāng)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)之中，解決了當(dāng)前建筑物通風(fēng)交換系統(tǒng)需要消耗大量能源資源的難題。

2.1.3 巧用天井

天井是傳統(tǒng)建筑中用來改善建筑物內(nèi)部通風(fēng)效果的另一手段。單個(gè)天井具有引風(fēng)效果，可以將室外的自然風(fēng)引導(dǎo)到建筑物內(nèi)部，但是美中不足的是單個(gè)天井只有入風(fēng)口而缺少出風(fēng)口，讓建筑物的空氣循環(huán)被迫中斷。兩個(gè)天井則是在建筑物內(nèi)設(shè)置兩個(gè)天井，這兩個(gè)天井分別作為入風(fēng)口和出風(fēng)口，能實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)空氣的有效循環(huán)。多個(gè)天井則是能加快建筑物內(nèi)空氣快速循環(huán)，其中，居于中間的天井發(fā)揮引風(fēng)入建筑物的作用，而其他天井則發(fā)揮排風(fēng)的作用。天井?dāng)?shù)量越多，建筑物內(nèi)通風(fēng)效果越好。天井比較適合數(shù)量較多的密集型建筑物，不太適合數(shù)量稀少的建筑物。雖然天井技術(shù)并不適合現(xiàn)代化建筑物，但是設(shè)計(jì)人員可以將天井的原理運(yùn)用到現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，根據(jù)建筑物的規(guī)模大小及用途等來調(diào)整天井的使用方法，用于減緩現(xiàn)代化建筑通風(fēng)系統(tǒng)的輔助技術(shù)，比如，在建筑物的上方、左方、右方、前方、后方等位置增設(shè)通風(fēng)口，形成內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)。其中，建筑物上方的通風(fēng)口作為引風(fēng)口或入風(fēng)口，其他通風(fēng)口作為出口風(fēng)或排風(fēng)口。晚上，室內(nèi)外溫差增大，建筑物內(nèi)的熱空氣會(huì)通過出風(fēng)口排出建筑物，從而實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)空氣與建筑物外空氣的循環(huán)。最后，建筑企業(yè)通過調(diào)整窗戶的數(shù)量和高度來提高現(xiàn)代建筑物對(duì)浮力、氣流等的利用效果，盡量在建筑物的下方增設(shè)窗戶，實(shí)現(xiàn)氣流從下到上的流通與循環(huán)。傳統(tǒng)建筑利用天井實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)見圖1。

圖1 傳統(tǒng)建筑利用天井實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

2.1.4 巧用分隔裝飾

傳統(tǒng)建筑物常用屏風(fēng)、架子等具有鏤空特征的物體來實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)空間的分隔，而這些鏤空物體不僅不會(huì)阻擋空氣的流通，反而會(huì)保證了空氣的有效流通。而當(dāng)代部分建筑物則利用墻壁來實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)空間的分隔，阻礙了空氣流通，甚至讓人們?cè)诮ㄖ飪?nèi)產(chǎn)生窒息和壓抑的感覺。建筑企業(yè)利用屏風(fēng)等分隔物體來代替部分墻壁上，減少建筑物內(nèi)墻壁的數(shù)量及面積。同時(shí)也可以在建筑物的內(nèi)墻和外墻上增設(shè)開啟扇，讓空氣從一側(cè)流向另一側(cè)，也就是增加了建筑物內(nèi)部空氣通道的數(shù)量，這些都助于增加人們?cè)诮ㄖ飪?nèi)工作生活的舒適度，降低了人們開啟通風(fēng)扇等通風(fēng)設(shè)備的欲望和訴求。

2.2 傳統(tǒng)建筑技術(shù)在現(xiàn)代建筑遮陽(yáng)防曬設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.2.1 優(yōu)化空間

傳統(tǒng)建筑技術(shù)會(huì)根據(jù)建筑物所在區(qū)域的氣候條件來調(diào)整遮陽(yáng)設(shè)計(jì)方案。氣溫較高地區(qū)建筑物對(duì)遮陽(yáng)技術(shù)、設(shè)備和效果的要求較高，這是因?yàn)闅鉁剌^高的地區(qū)需要利用遮陽(yáng)技術(shù)和設(shè)備來降低室內(nèi)溫度，提高人們居住的舒適度。同時(shí)，現(xiàn)代化建筑物中，人們習(xí)慣用空調(diào)等設(shè)備來滿足其降低室內(nèi)氣溫的訴求，而空調(diào)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)又會(huì)消耗大量的電能，產(chǎn)生大量的二氧化碳，進(jìn)而加重溫室效應(yīng)。傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)以增加圍廊或回廊等手段來調(diào)整建筑物的布局，獲得相應(yīng)的遮陽(yáng)效果。比如，四合院中四面圍墻阻擋陽(yáng)光，增加陰影的面積，從而削減外界溫度的傳導(dǎo)作用以及太陽(yáng)光的加熱作用。建筑企業(yè)通過增設(shè)遮陽(yáng)臺(tái)、遮陽(yáng)窗等，減少陽(yáng)光照射到建筑物內(nèi)的面積，降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)等降溫設(shè)備的使用頻率，從而提高現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)效果。傳統(tǒng)建筑利用屋檐遮擋陽(yáng)光見圖2。

圖2 傳統(tǒng)建筑利用屋檐遮擋陽(yáng)光

2.2.2 優(yōu)化布局

傳統(tǒng)建筑中習(xí)慣通過調(diào)整建筑物前后距離、位置、高度等方式來實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)降溫效果?？s短前后建筑物之間的距離則能擴(kuò)大后面建筑物內(nèi)的陰影面積，縮短其被陽(yáng)光直射的時(shí)間，但是這種遮陽(yáng)降溫的技術(shù)也有弊端，會(huì)影響后面建筑物的采光效果和光照時(shí)間，容易造成建筑物內(nèi)陰暗潮濕，因此，在現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中既要考慮前后建筑物的采光效果，也要綜合考慮遮陽(yáng)效果，尋找兩者之間的平衡點(diǎn)，降低建筑物內(nèi)的溫度，從而實(shí)現(xiàn)提高建筑節(jié)能水平的目標(biāo)。

2.2.3 巧用多種構(gòu)件

傳統(tǒng)建筑中會(huì)通過設(shè)計(jì)復(fù)雜窗框、門等方式來降低陽(yáng)光照射強(qiáng)度，比如，在窗框上刻畫雕花，讓墻體成為窗戶處陽(yáng)光的遮擋物，讓其遮擋陽(yáng)光，起到降低室內(nèi)溫度的作用?，F(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中可以充分利用窗戶等構(gòu)件，降低建筑物的整體高度，避免陽(yáng)光的直射，也可以擴(kuò)大東西方向建筑物之間的間距，讓這些建筑物成為彼此的遮陰物體，從而減少建筑物墻體吸收的總熱量。傳統(tǒng)建筑物中的紙糊窗有效遮擋陽(yáng)光，但是也存在使用壽命有限的弊端，建筑企業(yè)可以將其引入到現(xiàn)代化建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，靈活運(yùn)用與紙糊窗具有相似效果的百葉窗，也可以在窗戶上增設(shè)一些圖案。另外，現(xiàn)代建筑中也可以在建筑物的東西兩側(cè)設(shè)計(jì)遮擋物，讓其代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑中的屋檐，降低墻壁導(dǎo)熱效果[1]。

2.3 傳統(tǒng)建筑技術(shù)在現(xiàn)代建筑氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.3.1 調(diào)整材料選擇標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)南北方氣候、地質(zhì)地貌等差距較大，這就需要根據(jù)建筑物所在區(qū)域的地質(zhì)地貌及氣候等來選擇不同的建筑技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以研究南方和北方的較為典型建筑物所使用的建筑技術(shù)，并根據(jù)現(xiàn)代化建筑物的用途、規(guī)模等來選擇合適的傳統(tǒng)建筑技術(shù)，比如，北方地區(qū)的建筑物多以沙石泥土為主，墻壁較厚，這樣可以起到隔絕室內(nèi)外溫度的效果。南方地區(qū)的建筑物多以木頭、竹子等材料為主，這是因?yàn)槟戏降貐^(qū)溫度較高，木頭、竹子等建材有助于增加室內(nèi)外空氣的流通性，降低其對(duì)建筑物內(nèi)各種設(shè)備的依賴性，符合節(jié)能低耗的目的[2]。另外，建筑企業(yè)還應(yīng)了解不同建筑材料的加工生產(chǎn)流程及所需要的原材料，明確需要或不需要消耗大量能源資源的建筑材料的類型，并將節(jié)能低耗型建筑材料作為其建筑設(shè)計(jì)方案中的主要材料，間接降低了建筑物對(duì)各種能源資源的需求量。

2.3.2 優(yōu)化構(gòu)造

傳統(tǒng)建筑中南方和北方地區(qū)建筑物的構(gòu)造存在很大的差異，其中南方地區(qū)多采用實(shí)雙層屋檐和尖型屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)，而北方則采用單層屋檐和平型屋頂?shù)臉?gòu)造，這主要是因?yàn)槟戏浇涤炅枯^多，水資源較為充足，需要做好房屋防水措施，而北方降雨量較少，水資源較為緊缺，可以利用房屋來收集水資源，因此，可以將南北方屋檐設(shè)計(jì)技術(shù)融入到現(xiàn)代化建筑中，既可以提高現(xiàn)代化建筑物的節(jié)能性，也能降低建筑成本，從而減少能源資源的消耗量。傳統(tǒng)建筑的屋頂以坡屋頂為主，這與熱空氣上升、冷空氣下降的現(xiàn)象相吻合，利用坡屋頂來儲(chǔ)存熱空氣，冬天可以起到保溫的效果，夏天也有降低建筑物內(nèi)部低層空氣溫度的作用，既可以節(jié)約能源資源，也能提高建筑物內(nèi)部環(huán)境的舒適性。建筑企業(yè)可以將坡屋頂?shù)膫鹘y(tǒng)建筑技術(shù)運(yùn)用到現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，適當(dāng)提高建筑物不同樓層的高度，滿足建筑物內(nèi)冷熱空氣的循環(huán)流動(dòng)[3]。

2.4 傳統(tǒng)建筑技術(shù)在現(xiàn)代建筑材料選擇中的應(yīng)用

2.4.1 合理選擇墻體材料

傳統(tǒng)建筑是根據(jù)建筑物所在地理位置、氣候環(huán)境、經(jīng)濟(jì)條件等來選擇的，比如，陜西的窯洞、大理的竹樓等。陜西窯洞的墻體材料以土坯為主，這與陜西地區(qū)氣候炎熱干旱、多風(fēng)沙等有關(guān)，利用土坯來阻隔室外高溫或低溫。華北、東北等地區(qū)以土墻和磚墻為主，土墻和磚墻既可以儲(chǔ)蓄熱能，抵御嚴(yán)寒，也能隔絕外界熱空氣，將建筑物內(nèi)溫差控制在合理范圍內(nèi)，提高了建筑物內(nèi)熱環(huán)境的穩(wěn)定性?，F(xiàn)代建筑墻體材料的種類更多，常見的有混凝土、空心磚、石子、沙子、鋼板等等，建筑企業(yè)應(yīng)根據(jù)建筑物的地理位置、用途等來選擇更為合適的墻體材料，盡量不要使用鋼板等導(dǎo)熱系數(shù)較高的材料，也可以利用巖棉等具有較強(qiáng)保溫效果的材料來給墻壁增設(shè)隔熱層或保溫層。南方地區(qū)的建筑物則可以適當(dāng)增加竹子等材料，既可以讓建筑物變得更加美觀和新穎，也能提高當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系挠行Ю寐?，提升建筑物?nèi)部和外部空氣循環(huán)效果，讓建筑物內(nèi)熱環(huán)境更穩(wěn)定和有效[4]。

2.4.2 合理選擇門窗材料

門窗不僅影響現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)效果，還是建筑成本的核心組成部分。傳統(tǒng)建筑門窗類型多樣化，既有竹門，也有木門、鐵門等等，雖然這些門的材質(zhì)不同，但是這些門的門框都是木頭制作而成的。古代建筑材料類型單一是造成門框以木材為主要材料的原因，但不可否認(rèn)的是木質(zhì)門框較為環(huán)保低碳，而且木材的導(dǎo)熱系數(shù)較低，能有效阻擋外界氣溫?，F(xiàn)代建筑門框材質(zhì)以鋁合金等材料為主，但是鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)較高，也就是說當(dāng)外界溫度較高時(shí)，鋁合金能把熱能傳導(dǎo)到建筑物內(nèi)部，增加建筑物內(nèi)部的溫差，容易加劇人們的不適感。部分建筑企業(yè)及人們習(xí)慣認(rèn)為鋁合金等現(xiàn)代化建筑材料更為先進(jìn)，更能為其帶來舒適的生活環(huán)境，但是卻沒有綜合考慮不同建筑材料的性能特點(diǎn)，因此，建筑企業(yè)應(yīng)從生產(chǎn)加工、性能特點(diǎn)等方面來評(píng)估不同門框材料的使用效果，既可以選用用鋁合金包裹木材的門框，也可以選擇那些非木質(zhì)材料但導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料，擴(kuò)大其對(duì)建筑物內(nèi)冬暖夏涼的促進(jìn)作用，進(jìn)而縮短人們對(duì)空調(diào)等設(shè)備的使用時(shí)間[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

建筑企業(yè)應(yīng)正視現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)模式的不足之處，充分認(rèn)識(shí)到合理運(yùn)用傳統(tǒng)建筑技術(shù)對(duì)提高現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)水平和效果的促進(jìn)作用，辯證看待傳統(tǒng)建筑技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，通過創(chuàng)新傳統(tǒng)建筑技術(shù)在現(xiàn)代建筑通風(fēng)遮陽(yáng)、建筑材料等中的運(yùn)用模式，助推節(jié)能建筑的發(fā)展及建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增加。