陕南传统民居热舒适度调查及改造策略

田海宁，　闫　杰，　李　根，　黄　研

(陕西理工大学 土木工程与建筑学院， 陕西 汉中 723000)



陕南传统民居热舒适度调查及改造策略

田海宁，闫杰，李根，黄研

(陕西理工大学 土木工程与建筑学院， 陕西 汉中 723000)

对陕南青木川老街80户传统民居建筑现状及室内热舒适度调研数据进行分析，提出传统生土墙体及建造技术与陕南地区气候条件适宜性良好，建议更新技术手法并推广。针对生土墙体内墙饰面易脱落、室内通风不佳等问题，通过使用新型内饰面材料、改变门窗开启方式、在特殊部位加入通风装置等措施，实现对现存生土墙体的低成本改造。对已改变使用功能的荣胜昌旱船屋室内热环境进行抽样实测，分析影响室内热舒适度的主要因素并提出改善措施，减少室外温度交换，提高室内热舒适性。

陕南传统民居；生土材料；热舒适度；改造策略

经济发展促使人们对生活环境提出更高的要求，现阶段我国城市住宅建设已经能满足国家相关规范和标准[1-2]对室内环境舒适度的要求。但是对于大部分农村住宅而言，缺少相关规范及标准作为依据，要提高和改善室内舒适度比较困难，以陕南生态移民搬迁为契机，对该地区传统民居相关基础研究具有重要的意义。汉中属于高湿高热地区[3]，学术届对该地区的研究主要集中在民居形态特征的定性分析研究，针对室内热环境的研究主要是集中分析室内的热环境形成的原因[4-8]，但很少提出相应的技术改善措施及被动式营建策略。本文以当地典型的传统民居为研究对象，对夏季室内外热环境测试和分析，以期为发展地域适宜性新型民居提供参考依据。

1　研究背景

青木川古镇位于陕甘川交界处，主要是明清建筑风格，在建筑布局和营造方式上体现出适应地域特点的营造智慧。在新农村建设中，传统民居的营造技术与策略几乎被抛弃，主要有以下几个方面的原因：首先，当地政府由于财政能力有限，未能对传统民居进行有效的、全面的保护；其次，传统民居功能已经不能满足当下生活方式的需求，在修建过程中大部分推倒重建，对传统的营技术造成严重破坏及丢失；最后，在修建过程中大部分是自发性的建设，借鉴城市住宅的修建方式，但是由于缺少专业技术指导，同时为了节省成本，在修建过程中简化施工程序，减少保温、隔热措施，虽然完善了传统民居的使用功能，但室内热舒适性较差。

陕南属于湿热湿冷地区，在调节室内热环境方面，冬季主要采用燃烧干柴、秸秆取暖，夏季主要依靠自然通风调节室内温度。在改建和更新过程中，建筑的功能布局、建筑材料、建筑构造均发生了改变，这样的改变能否提供比较舒适的室内热环境值得探讨。本文试图通过对保存较好的传统民居的适用状况、居民室内舒适度的主观感受、特殊建筑改变功能后实测进行对比分析，剖析造成问题的主要因素，并提取可推广利用的营造技术与策略，为改善传统民居室内热舒适性提供思路。

2　研究对象

本次调研与实测对象的选取原则上是具有典型性和代表性，以建筑风貌保存比较完整并且仍然使用的青木川老街为研究对象。青木川老街建筑主要分为两类：一类为普通民宅，建筑体量较小，数量较多；另一类以荣胜昌旱船屋为代表的合院型建筑，建筑体量较大，建筑构造复杂，具有比较高的研究价值。

3　调研与分析

3.1村镇概况

青木川古镇，国家4A级旅游景区，地处陕西省汉中市宁强县，属于副热带季风气候，夏季闷热潮湿，冬季潮湿阴冷，全年平均相对湿度78%左右，最冷月平均气温为-0.5～2.1 ℃，热工分区属于夏热冬冷地区，海拔高度612～625 m左右。青木川古镇生态植被良好，传统老街区、朴素民风、多民族民俗民情具有地域特色。

3.2普通民居调查问卷与分析

课题组通过发放调查问卷、访谈等方式对青木川老街正在使用的民居进行实地调研，并对老街建筑进行实地拍照、测绘。共计发放调查问卷80份并全部收回，其中有效问卷74份，有效率为92.5%。调查问卷内容包括家庭结构、家庭构成、家庭收入、民居修建年代以及对民居更新改造的建议几个部分[8-10]。

3.2.1家庭结构与收入水平

快速城镇化建设促使农村产业结构发生了比较大的变化。农村主要的人口由老人与留守儿童组成，大部分青壮年夫妻双双外出打工。调查结果显示，青木川老街上居民家庭结构也表现出多样化的发展趋势。在农村住宅改造过程中应该更多地考虑到老人与孩子的生理特点，尽可能减少空调等设备的使用，挖掘当地传统建筑材料的潜能，研究新型节能材料与传统材料结合的可能性。当地居民的主要收入来源于农业和外出务工所得，大多数家庭的年收入在2～6万元之间，不同家庭的经济状况虽有差异，但大部分家庭的收入状况仍旧处于中低水平。所以，在进行民居改造时需要严格控制成本，选用低成本的适宜技术，充分利用原有建筑材料，减少大拆大建。

3.2.2民居修建时间

在调研的80户民居建筑中，修建于20世纪60年代以前的为8%，20世纪70年代、80年代、90年代修建的比例分别为36%、41%、11%，2000年以后修建的为4%。从统计比例来看，青木川老街建筑多个年代并存，但是主要是以20世纪70、80年代的建筑为主，而且大多在维修时也保存了原有的建筑形式与特点。

3.2.3建筑材料与构造

调查显示青木川老街建筑的年代跨度比较大，但建筑结构基本相似，大部分为土木结构，建筑用料上也大部分采用夯土墙体和木构架相结合。夯土墙体有良好的热稳定性，大大提高了室内舒适性[2]。大部分民居主体建筑保存完好，为节能改造提供了前提和基础。

3.2.4建筑能耗

青木川老街居民夏季主要降温方式以电风扇、手摇扇为主，冬季主要是生火盆燃烧干柴和秸秆、火炉等取暖，只有少部分经济条件较好的居民使用空调。从整体情况来看，青木川老街上的传统民居建筑在建筑设计及布局上采用了适宜被动式策略，降低了建筑的的主动能耗[3]。

3.2.5普通民居建筑室内热舒适调查

为了增加居民对室内热环境主观感受的准确性，选取对热环境比较敏感的主卧室为研究对象。从调查统计分析来看，居民对主卧室冬夏两季的满意度都比较高，满意度分别为50%和46%(此处统计数据为满意、较满意两组数据之和)。但是从室内通风情况调查数据来看，居民的满意度并不高，非常满意仅占6%，17%的村民很不满意。传统民居对卧室的的私密性、安全性要求比较高，窗户尺寸较小，窗台的位置比较高，而且门窗不对位，加上在街面改造时在窗户外又加设了一层假窗，这些都影响了卧室的通风效果。相反的，卧室的密闭性好，热量散失较少，加上墙体采用保温、隔热性能良好的生土材料，所以居民对室内热舒适度比较满意。

3.3特殊建筑室内热环境测试与分析

荣胜昌旱船屋早期为青木川老街的综合性商业建筑，从走访老者与资料记载来看，原有空间比较开阔、通畅，后期为了结合旅游发展，将其使用功能改为民宿，并进行了简单的改造：对房间用轻质隔板进行重新分隔，增加卫生间，用三合板吊顶。项目组成员分别在不同季节多次入住荣胜昌旱船屋客房，亲身体验室内热环境，评价如下：室内光线较暗，潮湿，通风效果不佳，冬季潮湿阴冷，夏季闷热，冬夏两季均需要采取辅助设施进行室内温度调节。

为了充分了解荣胜昌旱船屋室内热环境状况，对一楼客栈进行抽样实测。测试时间为2015年8月21、22日两天，连续检测温度时间为48 h，通风检测24 h，天气状况为晴天。主要测试仪器为：温湿度自计仪采集温度、湿度数据，红外测距仪测量尺寸、面积，电子微风仪采集风速数据，卷尺。测试点设置如图1所示，A—D为室内测试点，由于通风状况受门窗洞口的影响较大，因此在测试房间内各设近窗(门)与远窗(门)2个测试点，S点设置在室外天井。

图1　温度测试点

3.3.1热环境测试

室内外温度测试结果见图2。实测期间，室外天井平均温度为33.46 ℃，最高达34.45 ℃，最低为28.8 ℃，白天温度波幅为5.65 ℃。客房温度普遍较高，与天井最大温差不大，整体防热效果较差，土坯墙良好的保温隔热性能未能体现出来。分析其原因大致有以下两点：第一，为了满足使用需求在原有的建筑中加入轻质隔墙，降低了建筑的通风效果；第二，在外围护构建上未能合理采用保温性能较好的门窗构件，原有的木门窗密闭性不好，无法降低室内外的热量交换；第三，屋主自行加建的坡屋顶系在木檩条上直接铺设小青瓦，用薄木板吊顶，这些建筑与装修材质轻薄，保温性能差。

图2　室内外温度曲线图

3.3.2自然通风与湿度测试

室内外风速测试结果见图3。测试期间室外平均风速为1.35 m/s，近窗点A、B、C点的平均风速分别为0.55、0.63、0.45 m/s，远窗点D风速则为0.03 m/s。改造后由于受建筑结构的限制，客房内部相对封闭，且没有向内部庭院开窗，门窗不对位，因此房间内部的通风效果不好。并且未能充分利用内天井调节气温的作用。在客房上方虽然设置了阁楼，但是在客房装修时采用木板作为顶棚，阁楼完全封闭，热压通风无法形成。汉中属于高湿高热地区，同时日照较少，静风频较低，环境湿度大，所以在夏季较热的月份室内舒适度较差。

图3　室内外风速曲线图

4　适应陕南山地气候的被动式建造策略

选取汉中气象资料，运用Ecotect Analysis软件进行分析，通过增加被动式设计策略提高室内舒适度，效果分析见图4。从分析结果看，可以采用的被动式设计策略主要表现在以下几个方面：通过增强围护结构的蓄热能力、增加遮阳与自然通风、被动式太阳能的利用等，这些措施的使用都可以从不同程度上提高或者改善室内舒适度。通过综合使用被动措施，全年室内舒适度会有显著提高，但对于全年最冷的3个月，单纯采用被动措施是不够的，还需要采用室内辅助采暖。

图4　综合使用被动式措施效果分析图

结合现场调研和被动式建造因素的分析得到结论：青木川老街居民对传统民居的室内热环境基本满意，肯定其冬暖夏凉的室内热效应。与旱船屋室内热舒适性抽样检测结果对比，即使在室内通风效果不佳的情况下，传统民居的室内舒适性也能基本满足国家的相关规范要求。关于生土墙体易吸湿、发霉、生虫等问题在调研中也未曾发现，充分表明传统生土材料及其建造技术的适宜性，值得推广，并具有一定的改造更新价值。访谈中不少居民表示希望能在以后的民居建设中继续使用生土墙体材料。

针对生土墙体饰面层易脱落、室内光线较差等缺点，可以在后续民居更新项目中采用新型环保材料，选用具有附着力强、防水透气性较好、反光性优良的建筑饰面材料进行改善。对于问题较为突出的民居室内通风问题，考虑到主要使用对象为老人及儿童，在改造中为了节约成本，主要从门窗洞口的尺寸及位置、门窗材料、窗户的开启方式等方面入手。这样既能在一定程度上改善室内通风效果，又能较好地控制民居改造成本。对于旱船屋的改造，针对实测中存在的问题采取以下措施：墙体可以采用节能材料并且进行浅色饰面；可将普通木门窗更换为low-e玻璃保温门窗，在热环境不利点可选择中空玻璃；在阁楼上增加老虎窗并且将开启方式设置为中悬窗；室内木板顶棚上预留通风洞口，并设置为可根据室外温度条件调节的模式；在屋顶上增设保温层，使用多种措施来改善室内舒适度。

[1]中国建筑科学研究院.夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准:JGJ134-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]任克彬，田冰峰，乔明灿.夯土墙墙体稳定性分析及加固措施[J].中华民居，2014(12)：319-320.

[3]李俊鸽，杨柳，刘加平.夏热冬冷地区夏季住宅室内适应性热舒适调查研究[J].四川建筑科学研究，2008，34(4)：200-205.

[4]闫杰，王军.安康民居建筑文化及形态特征分析[J].四川建筑科学研究，2012，38(1)：255-258.

[5]闫杰，王军.紫阳聚落形态及民居建筑研究[J].四川建筑科学研究，2012，38(3)：300-303.

[6]高源，王美子，刘加平.西部湿热湿冷地区山地农村传统民居气候适应性建造模式分析[J].建筑技艺，2013(5)：246-249.

[7]杨茜.寒冷地区室内热舒适研究[D].西安：西安建筑科技大学，2010.

[8]孟丹.汉中村镇住宅节能设计优化研究[D].西安：西安建筑科技大学，2011.

[9]高源，王美子，刘加平.秦巴山区农村传统民居绿色建筑模式初探[J].建筑与文化，2013(10)：65-67.

[10]张齐，张其林.上海地区村镇住宅热环境与热舒适度研究[J].四川建筑科学研究，2014，40(5)：297-301.

[11]严永红，缪佳伟，罗韶华.重庆中山古镇龙塘村传统民居热舒适度调查及改造对策[J].西部人居环境学刊，2015(2):40-43.

[责任编辑：谢 平]

Survey of thermal comfort and reconstruction strategies of traditional residential houses in the southern part of Shaanxi province

TIAN Hai-ning,YAN Jie,LI Gen,HUANG Yan

(School of Civil Engineering and Architecture, Shaanxi Sci-Tech University, Hanzhong 723000, China)

By analyzing architectural patterns and indoor thermal comfort of 80 traditionally residential houses on an ancient street in Qingmuchuan in the southern part of Shaanxi province, this paper puts forward that traditional adobe walls and construction techniques are well suited with the local climate, therefore, it is necessary to update and promote traditional construction techniques. In response to the problems that the interior skin layer of the wall is easy to come off and indoor ventilation is poor, the paper aims at reconstructing adobe walls at a lower cost by applying new materials to interior skin layer, changing the way of installing doors and windows and adding ventilation devices. In this study, sampling inspection will be carried out on Rongshengchang land boats to analyze the main factors contributed to indoor comfort. Also corresponding measures will be suggested to lessen the switch of temperature outdoors to improve the thermal comport indoors.

traditional residential buildings in southern Shaanxi;adobe material;thermal comfort;reconstruction measures

1673-2944(2016)05-0052-05

2016-06-24

2016-07-21

陕西省教育厅科研计划项目(16JK1156)；教育部人文社科青年基金资助项目(13YJCZH218)；陕西理工学院科研基金资助项目(SLGKJ14-04)

田海宁(1981—),女，陕西省富平县人，陕西理工大学讲师，硕士，主要研究方向为人居环境、民居建筑技术改造；闫杰(1976—)，男，陕西省西乡县人，陕西理工大学副教授，博士，主要研究方向为人居环境、民居建筑技术改造。

TU398

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