地中海传统石砌民居的保存兼容性节能改造——基于季节性微气候分析

《Heritage》：Conservation-Compatible Energy Retrofit of Mediterranean Vernacular Stone Houses Through Seasonal Microclimatic Analysis

　　

摘要翻译：地中海传统砌体民居凝聚了数百年积累的环境智慧，然而目前许多此类建筑正面临废弃与功能陈旧的双重威胁。本研究提出一个面向19世纪地中海石砌民居的保存导向型升级框架，旨在协调遗产保护与当代环境需求。研究以希腊南部伯罗奔尼撒半岛的Korogonianika传统聚落为案例，综合运用文献梳理、既有遗产保护法规分析、建造材料讨论、建筑状况评估以及基于ENVI-met模拟的室外微气候评价。研究最终提出了与保存相兼容的节能改造策略。微气候分析选取具有代表性的冬季和夏季工况，以识别聚落形态、朝向、建筑密度以及传统石构建筑对热舒适的影响。结果表明，村庄的建筑肌理在热舒适方面发挥着重要作用；尤其是高蓄热体量与被动式生物气候特征能够缓解季节性热应力。上述发现为既保留传统建筑中所蕴含的环境智慧、又提升建筑韧性的修复干预提供了依据。所提出的框架强调，有效的升级改造应以遗产价值和当地微气候条件共同为导向，为地中海传统砌体民居的保存与可持续修复提供了一种可移植的方法。

论文解读文章

研究背景与问题

在欧洲既有建筑存量中，历史建筑占有相当比例，但大量建于1950年代以前的建筑无法直接套用常规节能改造方法，否则可能造成遗产价值损失。遗产概念自1964年《威尼斯宪章》以来不断扩展，从纪念性建筑延伸至有形与无形遗产、文化景观及社会价值。在可持续发展语境下，能源效率已成为遗产管理的重要议题，但相关研究一致认为，任何节能干预都不应损害历史建筑的结构与形态完整性。地中海传统乡土建筑因其气候响应式设计而受到关注，其聚落形态、厚石墙、小开窗、庭院及半开放空间等特征积累了数代人的环境适应经验。然而，现有研究多聚焦单体建筑能耗，从聚落尺度结合微气候模拟与遗产保护要求开展的系统性改造研究仍然有限。希腊传统聚落形态随区域气候差异变化显著，而针对南希腊石砌聚落的聚落尺度微气候评估与遗产主导再生的整合研究尤为不足。基于此，研究人员提出三个研究问题：其一，19世纪东马尼传统石砌聚落的建筑特征、建造技术与聚落形态如何贡献于环境性能与遗产价值；其二，通过ENVI-met模拟评估的季节性微气候条件如何影响聚落环境性能并为保存兼容性改造提供依据；其三，建筑文献记录、建筑状况评估与季节性微气候分析的整合如何支撑可转移的改造框架。

研究内容与结论

本研究以希腊东马尼Korogonianika传统聚落为试点案例，提出一个整合遗产保护与环境性能评估的再生框架。研究人员开展了建筑测绘、遗产法规分析、建造材料与构造研究、建筑状况评估以及ENVI-met季节性极端工况模拟，最终提出一组与保存兼容的节能改造措施，并将全过程综合为面向早期规划阶段的决策支持工具。研究得出结论：传统聚落的紧凑肌理、朝南布局、高蓄热体量与稀疏植被共同调节了季节性热应力，夏季可形成局部阴影区以降低辐射热负荷，冬季则可最大化太阳得热并减缓热量散失。该发现表明，乡土聚落形态本身即是有效的被动气候适应系统，应在节能改造中予以保留。

关键技术方法

研究以Korogonianika聚落为案例，该聚落位于希腊伯罗奔尼撒东南部东马尼市，海拔约350 m。研究依托文献综述与田野调查，采用AutoCAD 2025绘制建筑图，Photopea与Canva Pro处理图形；使用ENVI-met 5.6.1进行聚落尺度室外微气候模拟，边界气象数据取自Gytheio职业高中气象站（Meteosearch平台），选取2025年7月25日（最高43.8 ℃）与2025年2月23日（最低?0.8 ℃）分别代表夏冬极端工况；模型空间分辨率2 m，建筑围护结构以ENVI-met数据库中C5密实混凝土墙近似表征传统石灰岩砌体，土壤设为砂质壤土，植被以地中海耐旱植物类型代表橄榄树与佛甲草灌丛；模拟输出空气温度（T_air）、平均辐射温度（MRT）与生理等效温度（PET），PET按地中海适应热感知标尺解读。

研究结果

3.1 微气候条件的环境评估：夏季模拟显示，聚落防御性紧凑组团形成庇护微气候区，空气温度较周边暴露区域低约1～3 ℃；午后暴露处MRT可达78.0 ℃，代表强辐射热负荷而非环境气温；PET从早晨的强热应激发展为12:00—15:00的极强热应激，傍晚回落至轻微热应激。冬季模拟显示，朝南布局增强太阳得热，高蓄热体量通过缓慢释放储存热量稳定傍晚微气候；正午阳光照射处MRT超过60 ℃，PET从早晨的中度至强冷应激改善为正午前后的轻微冷应激甚至局部近中性状态，证明紧凑形态、南向街道与石灰岩高蓄热体量共同缓解了冬夏极端热应力。

3.2 季节性空气温度差异：夏季与冬季模拟的势空气温度下午差异达到约30～32 ℃。这种大幅季节性热载使石砌体与灰缝反复经历热胀冷缩循环，可能诱发微裂缝扩展、灰浆退化及石-浆界面弱化，并与水分侵入和盐结晶协同作用，构成影响传统石砌遗产长期耐久性的重要环境因素。

3.3 所选住宅的微气候条件：所选19世纪住宅位于聚落入口，紧邻Bofos塔楼，建筑密度低于紧凑核心区，因此比内部住宅更暴露于太阳辐射和盛行风，但邻近建筑仍提供局部遮阳与挡风。聚落整体朝南布局依然改善了冬季太阳得光并削弱北风影响，说明环境性能不仅来自单体建筑特征，更来自聚落整体形态与地形、气候条件的长期适应。

3.4 推荐的保存兼容性节能改造措施：整合评估产出了一组初步改造方案，优先采用被动设计、传统材料与工艺保存。极高兼容性措施包括石灰灰浆勾缝重修、恢复原始通风口与木制百叶、兼容性石材替换；高兼容性措施包括乡土植被遮阳、透气性内保温、传统石板屋顶下保温及雨水收集；中等兼容性措施如光伏安装需置于次要屋顶或附属建筑以避免视觉影响。

3.5 构建乡土聚落再生框架：研究将成果综合为可转移的序列化决策流程，从历史文献与形态记录开始，经建筑特征与材料状况评估，结合法规约束，再以微气候分析提供环境依据，最终提出以被动策略和材料兼容性为核心的干预方案。该框架面向具体建筑能耗模拟之前的早期规划阶段，可适用于其他类似地中海历史聚落。

讨论与结论

讨论部分强调，Korogonianika的环境性能源于聚落形态、传统石灰岩构造与当地气候的协同作用，而非单一建筑元素。夏季冷却效应与Sassi di Matera、Trulli di Alberobello及马耳他Gozo的研究一致；厚石灰岩砌体的热惯性作用也得到葡萄牙和黎巴嫩研究的支持；冬季朝南布局与紧凑形态的被动气候响应与Pelion、Sernikaki等希腊传统聚落的研究相符。研究认为，可持续性应理解为保存既有材料、被动环境策略、文化知识与建筑长期耐久性，而非单纯降低能耗。保存与节能是互补目标。研究存在模拟未经验证、气象数据距离较远、湿度取自区域气候学估计、材料与植被以数据库近似物替代等局限。结论指出，保存兼容性再生应将遗产保护与环境性能整合，紧凑肌理与朝南布局改善冬季太阳得热，高蓄热体量缓解夏季热应力并改善冬季热条件；聚落尺度微气候行为应在改造规划早期予以考虑。未来研究需通过现场实测、建筑尺度能耗模拟、室内环境监测及生命周期评估进一步验证框架，并在不同气候类型的乡土聚落中拓展应用。