北方嚴(yán)寒地區(qū)農(nóng)村建筑采光、照明現(xiàn)狀研究

秦鑫，楊振，汪靜姝

（黑龍江科技學(xué)院建筑工程學(xué)院，哈爾濱 150022）

北方嚴(yán)寒地區(qū)的農(nóng)村，具有冬季漫長(zhǎng)并且氣溫低的特點(diǎn)，以黑龍江省為例，冬季日平均溫度低于或等于＋5℃的天數(shù)大于等于145 d，最冷月平均溫度小于－10℃。該地區(qū)具有夏天短促，涼爽舒適，冬季晝長(zhǎng)夜短，一年中的大約半年時(shí)間處于嚴(yán)寒、黑暗、冰雪覆蓋之下。這些地區(qū)的建筑的天然采光以及照明效果影響著生活、工作質(zhì)量，同時(shí)，北方農(nóng)村農(nóng)民收入相對(duì)較低，良好的采光和照明除了可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，對(duì)于減少農(nóng)民在此環(huán)節(jié)上的花費(fèi)也有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。在北方寒地地區(qū)，住宅是農(nóng)村主要分布的建筑形式，考慮研究的典型性和代表性，課題以農(nóng)村住宅為主要研究對(duì)象。

目前，有關(guān)嚴(yán)寒地區(qū)的農(nóng)村住宅，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫節(jié)能材料、建筑規(guī)劃布局等方面已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，一定程度上改善了農(nóng)民的居住環(huán)境。但是由于該類地區(qū)冬季氣候極其寒冷，如果農(nóng)村住宅白天能夠充分利用日照[1]，夜晚選擇恰當(dāng)?shù)恼彰鞴庠春头绞絒2]，對(duì)進(jìn)一步減少能源消耗、降低農(nóng)民投入[3]，改善農(nóng)民生活質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)黑龍江省拜泉縣和內(nèi)蒙古阿榮旗所在地的2個(gè)農(nóng)村住宅的采光、照明現(xiàn)狀進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查。其中，問卷調(diào)查采用無記名方式，一共發(fā)放問卷80份，回收80份，未作答或者全部選擇同一選項(xiàng)的問卷視為無效問卷，最后得到有效問卷76份，數(shù)據(jù)錄入和統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS13.0。

1 采光現(xiàn)狀研究

1.1 住宅主要類型

如果按照外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用的材料來劃分，嚴(yán)寒地區(qū)農(nóng)村住宅主要以三種形式為主，它們分別是泥草房，一面青式住宅和磚房。泥草房（圖1）是具有北方傳統(tǒng)地域特色的建筑形式。它就地取材，墻體以泥草和勻砌筑，屋頂是在木架上覆蓋泥草，地面為夯實(shí)土層或者紅磚鋪地，窗戶主要采用雙層木窗，窗底標(biāo)高較低、面積不大，室內(nèi)大多數(shù)采用南向布置火炕取暖、居住。目前，該類形式住宅由于外形簡(jiǎn)陋，需要定期維護(hù)，數(shù)量逐漸減少，但在經(jīng)濟(jì)落后的農(nóng)村地區(qū)數(shù)量還是很普遍。第二種是在泥草房的基礎(chǔ)上形成的“一面青”（圖2）式住宅，該類住宅是在泥草房的基礎(chǔ)上，在建筑的主要立面（一般為南立面）使用紅磚砌筑而成，而其他立面仍然采用土坯砌筑的形式，窗戶為木窗，這種形式的住宅在北方農(nóng)村還有一定數(shù)量存在，住宅屋內(nèi)大多數(shù)采用南向布置的火炕。第三種為近些年來新興較為普遍的住宅形式——磚房，墻體主要采用磚砌筑，木屋架上覆鐵板，近些年開始流行使用彩鋼板，地面為水泥或者鋪設(shè)地磚，窗戶大部分為雙層木窗，少量使用塑料門窗，火炕布置在住宅室內(nèi)的北向，近些年新建的農(nóng)村住宅，均采用這種形式。

1.2 住宅采光特點(diǎn)

我國(guó)寒地地區(qū)氣候特點(diǎn)是：夏季盛行暖濕的東南風(fēng)，冬季盛行寒冷的西北風(fēng)，由此決定建筑的基本格局是坐北朝南，在北半球地區(qū)，南向是建筑最適合的朝向，能夠充分利用太陽能。[4]所以，以上三種主要形式的住宅均在房屋的南向開大窗，這種做法一方面提供了良好的通風(fēng)效果，同時(shí)，前后庭院通常種植的綠色植物，又遮擋了夏季過強(qiáng)的日照，也為人們提供了良好的視覺景觀。[5]住宅的北向開小窗甚至不開窗戶，避免了冬季主導(dǎo)北風(fēng)引起室內(nèi)過冷。這一點(diǎn)對(duì)于室內(nèi)采暖、節(jié)能甚至人的身心健康都有著重要的意義。應(yīng)該注意的是，嚴(yán)寒地區(qū)農(nóng)村住宅90%以上都是獨(dú)門獨(dú)院的形式，每戶之間間距較大，裸露在外的建筑表面積過多[6]，建筑體形系數(shù)大，不利節(jié)能，這里的體形系數(shù)指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。農(nóng)村住宅在建設(shè)時(shí)應(yīng)該注意建筑平面布局緊湊，避免體形曲折多變，一般控制體形系數(shù)在0.5以下[7]，因?yàn)榭刂企w形系數(shù)，有助于減少散熱損失，提高采光的保溫效果。

通過比較發(fā)現(xiàn)，泥草房和一面青兩種形式的住宅，都以泥草為主要材料，室內(nèi)南向布置火炕，這主要是因?yàn)樵钆_(tái)位置靠近南向有關(guān)，相對(duì)磚房農(nóng)村住宅，其開窗面積較小，但因火炕位于南向，所以保證能夠獲得充足的日照，又避免窗戶過大帶來過多的冬季冷風(fēng)滲透；磚房形式的建筑，火炕布置在建筑室內(nèi)北向，南向空間一般作為客廳用途，家人活動(dòng)、飲食起居或者招待客人的場(chǎng)所。磚房形式農(nóng)村住宅開窗面積大，層高較前兩種形式高，所以，即使是北向的火炕也能夠得到充足的日照。但是，由于玻璃保溫隔熱性能差，會(huì)出現(xiàn)靠近窗戶的位置溫度較低，有冷風(fēng)滲透和冰霜凝結(jié)現(xiàn)象，所以，在外層窗上經(jīng)常直接鋪訂塑料薄膜（圖3），塑料薄膜質(zhì)地薄，而且透明，價(jià)格經(jīng)濟(jì)，既能夠防止冷空氣滲透又不影響室內(nèi)采光，在北方嚴(yán)寒地區(qū)城鎮(zhèn)使用非常普遍，值得注意的是，鋪訂塑料薄膜時(shí)候，由于水蒸汽容易從內(nèi)窗進(jìn)入，但外層窗被塑料密封，導(dǎo)致水蒸汽無法排出，在氣溫較低的時(shí)候，凝結(jié)成液態(tài)水或者冰霜（圖4），附著在塑料薄膜或者玻璃上，在冬季嚴(yán)重影響室內(nèi)采光。所以，鋪訂塑料布應(yīng)該注意在內(nèi)層窗鋪訂，遵循使氣流“進(jìn)難出易”的原則，即水蒸汽輕易不能進(jìn)入塑料與窗之間的空間，即使進(jìn)入，也能夠很快地排出。

另外，農(nóng)村住宅相對(duì)城市住宅在建筑的功能布局上有著較大的靈活性，“簡(jiǎn)易式陽光間”的設(shè)置就是充分利用太陽能的被動(dòng)式措施之一，它是在住宅南墻外面，搭起木架，側(cè)面留門，冬季在其上覆蓋塑料薄膜，以減少冷風(fēng)滲透進(jìn)入室內(nèi)，形成室內(nèi)和室外的溫度緩沖區(qū)域，采取這種措施后比原來未設(shè)置之前室溫提高2～3℃；夏季可以將塑料去掉，不影響正常通風(fēng)。這種做法簡(jiǎn)單易行，造價(jià)低廉，冬季保溫效果較好。

2 照明現(xiàn)狀研究

2.1 照明光源使用狀況

中國(guó)北方嚴(yán)寒地區(qū)晝長(zhǎng)夜短，一年中有半年以上是漫長(zhǎng)的冬季，充滿了冰雪、嚴(yán)寒，黑暗，所以，室內(nèi)照明與人們生活質(zhì)量息息相關(guān)。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村家庭照明目前主要使用2～3種類型的燈具，使用2種燈具的家庭占調(diào)研總家庭的近70%，不存在使用單一類型燈具的家庭。這些燈具分別是普通熒光燈、普通白熾燈或者節(jié)能燈。如果以家庭作為研究單位，其中，普通熒光燈（包括直管式和圓環(huán)式）在所有被調(diào)研家庭都有安裝使用，大約80%的家庭在普通熒光燈基礎(chǔ)上又選擇普通白熾燈泡作為第二種家用光源，其余20%的家庭還選擇使用節(jié)能型熒光燈。廣大村民認(rèn)為雖然普通熒光燈初始投資比較高，但是，這種光源使用壽命較長(zhǎng)，光線柔和不刺激眼睛，普通熒光燈主要被安裝在臥室（圖5）。而普通白熾照明燈泡雖然光色差，有眩光。但初始投資低，使用方便，可在很寬的溫度下工作，一般將其安裝在走廊（圖6）、廚房、倉(cāng)庫(kù)等不需要較高照明質(zhì)量的場(chǎng)所。此外，有的家庭還同時(shí)安裝普通熒光燈和白熾燈，他們認(rèn)為普通熒光燈價(jià)格高，如果損壞，更換新品的花費(fèi)較多，所以，平時(shí)生活中以使用普通白熾燈為主，在有來訪者或者看書寫字時(shí)才采用普通熒光燈照明。最后，在農(nóng)村住宅照明中以節(jié)能燈為主的僅占全部調(diào)研家庭的37%。

2.2 照明現(xiàn)狀分析

在農(nóng)村住宅照明中，光源使用數(shù)量上以普通熒光燈最多，其次為普通白熾燈，而省電效果好、壽命長(zhǎng)的節(jié)能型熒光燈只占有很小的比例。熒光燈的廣泛使用，說明在農(nóng)民心中對(duì)于光源選擇開始側(cè)重光源的使用壽命、光色等因素。但是，熒光燈管的價(jià)格要高于普通的白熾燈泡，普通的白熾燈泡雖然壽命短，但是其價(jià)格低廉，對(duì)于經(jīng)濟(jì)條件不是十分富裕的農(nóng)民能夠負(fù)擔(dān)得起，所以，2種光源在農(nóng)村住宅中都普遍地存在；而節(jié)能燈在農(nóng)村住宅照明中并沒有得到廣泛使用，究其原因：節(jié)能燈價(jià)格相對(duì)于其他家用光源價(jià)格較高，調(diào)查表明：該農(nóng)村有50%的農(nóng)民考慮光源首先看其價(jià)格因素，在不了解節(jié)能燈具體的節(jié)能效果的情況下，較高的價(jià)格使農(nóng)民大多不選擇購(gòu)買這種類型的光源；其次，89%的農(nóng)民購(gòu)買光源主要來自于集市或者附近的小賣店，這里的光源質(zhì)量難以保證，約54%的農(nóng)民認(rèn)為節(jié)能燈節(jié)能效果一般或者是和其他光源比較能耗減少不大；第三，約37%的農(nóng)民反映他們是通過熟人或朋友推薦了解節(jié)能燈的，47%是通過集市或者小賣店的售貨人員介紹了解有關(guān)信息，可見，加大節(jié)能燈的宣傳和推廣，使更多的人了解它的具體功效，才會(huì)有可能選擇使用這種光源。

3 結(jié)論

3.1 北方寒地農(nóng)村住宅建設(shè)過程中應(yīng)注意使建筑平面布局緊湊，控制體形系數(shù)在0.5以下，減少熱量損失，提高天然光利用率，有條件的可以在建筑南墻外側(cè)設(shè)置附加的簡(jiǎn)易式陽光間。

3.2 北方寒地農(nóng)村住宅基本能夠滿足天然采光要求，但在冬季，室內(nèi)采用塑料封閉窗戶時(shí)應(yīng)該遵循使水蒸汽從室內(nèi)到室外“進(jìn)難出易”的原則。

3.3 白熾燈由于其啟動(dòng)時(shí)間短，使用溫度范圍寬，適合北方寒地冬夏溫差變化大的優(yōu)點(diǎn)，可以在農(nóng)村住宅中少量的采用，不能因?yàn)樗粔蚬?jié)能而全面地禁止使用。

3.4 在農(nóng)村中應(yīng)該加強(qiáng)節(jié)能性光源的宣傳和推廣，使農(nóng)民能夠多渠道地了解并且可以購(gòu)買到節(jié)能燈。

圖1 泥草房Fig.1 House built with mud and straw

圖2 “一面青”式住宅F(xiàn)ig.2 Yi mian qing House

圖3 住宅窗戶外面鋪訂塑料布Fig.3 The windows nailed by plastic

圖4 產(chǎn)生冷凝水的窗戶Fig.4 The windows with condensation water

圖5 安裝熒光燈的農(nóng)村住宅臥室Fig.5 The bed room with fluorescent lamp

圖6 使用普通白熾燈照明的走廊Fig.6 The corridor with a incandescent lamp

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