浙江湖州農(nóng)宅戶型與溫度特征調(diào)查分析

沈王銘 朱維一 王 毅

(浙江農(nóng)林大學(xué)風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，浙江 臨安 311300)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷普及，農(nóng)村城市化的進程不斷加快，農(nóng)村各個家庭擁有的用電設(shè)備呈明顯上升趨勢，進而導(dǎo)致農(nóng)村用電量劇增。尤其是經(jīng)濟發(fā)達(dá)的浙江地區(qū)，夏季供電壓力巨大。

本文以浙江省湖州市為例展開實地調(diào)查研究，采用最大概率分布法建立該地區(qū)農(nóng)宅的典型戶型模型。調(diào)查不同戶型的建筑特征，觀測其溫度變化，總結(jié)出影響室內(nèi)外溫差的主要因素。這對于利用合理的空間設(shè)計、房屋朝向以及墻體材料來達(dá)到控制室內(nèi)溫度，進而減少使用空調(diào)等調(diào)節(jié)溫度設(shè)備來減少建筑能耗具有實際的意義。

1 目標(biāo)農(nóng)宅的選取

湖州市為典型的江南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，四季分明，雨量充沛，經(jīng)濟發(fā)達(dá)，農(nóng)村城鎮(zhèn)化水平較高，是典型的浙江模式下的城市。考慮到湖州市氣候、地形、人均可支配收入等均無較大差異，隨機選取浙江省湖州市洪橋鎮(zhèn)弁山村作為本次調(diào)查村鎮(zhèn)。

弁山村位于湖州市東北部，自然條件優(yōu)越，四季分明，距太湖僅約3 km，屬于典型的湖州地質(zhì)氣候特征。村莊為平原地形，種植稻、麥、油菜，兼有蠶桑，南部毗鄰弁山山脈，有大量的石英石、石灰石、建筑石料等礦山資源；北部有河流直通太湖。村內(nèi)人口約1 000人，老年人大都務(wù)農(nóng)，中青年工作在外，有穩(wěn)定的經(jīng)濟收入。村莊經(jīng)濟水平中等偏上，空調(diào)等電器家家都有配備，住房為3層～5層不等的樓房。弁山村在氣候、地理、經(jīng)濟、建筑等各方面具有代表性，是典型的湖州市農(nóng)村模式。

2 弁山村宏觀建筑特征

2.1 建筑物的建造年份及相關(guān)特征

根據(jù)調(diào)查顯示，弁山村的建筑可以根據(jù)建造時間大致分為四個階段，不同年代有其相應(yīng)的建筑特色，見表1。1990年之前的建筑大多是以泥磚、木材和泥瓦為建筑材料所建成的一層平房；1990年—2000年的建筑則主要以實心磚、磚墻、空心樓板和瓦磚為材料的二層樓房；2000年—2010年階段基本沒有建造新的房屋，但大部分住宅進行了不同程度的改造；2010年后新建的住宅大都以空心磚、混凝土和琉璃瓦為材料，建筑風(fēng)格也逐漸趨向多樣。受建筑材料、施工技術(shù)及經(jīng)濟水平等影響，建筑特征隨著時間經(jīng)歷了較大的變動，宜居性也越來越好。

表1 調(diào)查建筑物的建造年份統(tǒng)計表

根據(jù)統(tǒng)計，不同年代現(xiàn)存房屋所占比重各不相同。由圖1可知，始建于20世紀(jì)90年代的翻新或保持原狀的住宅是最多的，2010年后新建的建筑物占據(jù)較大比重，但仍然存在18%的1990年前的建筑物。舊建筑物的建筑材料均為一些保溫性能較差的材料，在空調(diào)使用的時段將導(dǎo)致空調(diào)工作量的增大，不利于節(jié)約能耗。新建筑物的建筑材料較舊建筑物的材料保溫性能好，有利于維持空調(diào)工作時的溫度，可適當(dāng)減少空調(diào)的工作時長，從而達(dá)到降低能耗的目的。

2.2 代表性平面布局

根據(jù)實地調(diào)查資料顯示，1990年—2010年之間的建筑普遍采用L型的布局，約占該階段建成建筑的61.54%，占總建筑的29.91%；而2010年后四室一廳布局涌現(xiàn)，占該階段建成建筑的52.78%，占總建筑的17.76%，見圖2。對兩種戶型進行調(diào)查，隨機選取一幢L型和四室一廳型的住宅，對兩住宅的標(biāo)準(zhǔn)層主次臥溫度進行監(jiān)控，具體戶型如圖3，圖4所示。

2.3 典型戶型平面布局特征

L型布局樓梯呈東西走向，靠近建筑的中西部。L型布局突出的部分一般用作儲物間或者廚房。四室一廳型樓梯呈南北走向，靠近建筑的中北部，客廳于建筑中南部，建筑布局圍繞樓梯和客廳展開。

2.4 典型戶型主要建筑材料及工藝特征

據(jù)調(diào)查表明，L型戶型大多選用黏土實心磚為墻體材料，外墻采用石灰粉刷處理，屋面材料為琉璃瓦，內(nèi)外墻厚度均為240 mm，窗戶采用鋁合金單層玻璃，主次臥窗墻比相對較小。

四室一廳型戶型大多選用多孔磚為墻體材料，外墻采用瓷磚覆蓋，屋面材料為琉璃瓦，采用現(xiàn)澆施工工藝，內(nèi)外墻厚度均為270 mm，窗戶為塑鋼雙層玻璃，主次臥窗墻比較大，其中主臥窗墻比特別突出。

相較四室一廳型所使用的塑鋼雙層玻璃，單層玻璃的隔熱性能更差，同時較小的窗墻比也使得熱量交換較弱。四室一廳型的外墻處理采用了耐久性較好但施工成本較高、工序相對復(fù)雜的瓷磚覆蓋，L型則選用了經(jīng)濟性較好的石灰粉刷。單從外墻厚度而言，相較L型，四室一廳型擁有更好的保溫性能，可以適當(dāng)降低使用空調(diào)時的能耗，達(dá)到節(jié)能的效果，見表2。

表2 研究對象特征表

3 兩種戶型的分析及調(diào)查數(shù)據(jù)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)層的選取

農(nóng)宅不同于城市內(nèi)的小區(qū)。城內(nèi)小區(qū)基本都是多層建筑，一戶一層；而農(nóng)宅基本都是一戶一幢，一幢為2層～4層不等，少數(shù)存在5層。

農(nóng)宅的功能接近，對室內(nèi)環(huán)境影響最大的就是人居行為。因此我們選用一幢建筑人居行為最活躍的區(qū)域，即主次臥最多的一層定為標(biāo)準(zhǔn)層，畫出該層的平面圖，并針對該層主次臥進行監(jiān)測。

監(jiān)測時間選取在春節(jié)前，此時農(nóng)耕結(jié)束，工廠休假，大部分村民在家準(zhǔn)備過春節(jié)，人居行為最活躍。選取7 d為一個調(diào)查周期，每天14點對兩種戶型的主次臥溫度進行監(jiān)測。14點室外溫度最高，與室內(nèi)溫度對比明顯，可以減小誤差。

3.2 各因素對溫度的影響

3.2.1房間朝向和面積對溫度的影響

數(shù)據(jù)顯示，兩戶型的主臥和室外溫度始終高于次臥。主臥都是南側(cè)，次臥都是北側(cè)，北側(cè)日照很少，不易吸收熱量，導(dǎo)致此溫度現(xiàn)象。

圖5,圖6顯示在兩個建筑中次臥溫度波動均小于主臥，應(yīng)與房間面積相關(guān)。由戶型圖可知兩戶型中次臥外墻面積均小于主臥。相同情況下，外墻面積越小，單位時間內(nèi)失去的熱量越少，因此次臥溫度更易保持。

3.2.2窗戶特征對溫度的影響

圖7,圖8表明四室一廳的主次臥溫度都比L型穩(wěn)定，應(yīng)與窗戶特征相關(guān)。四室一廳型的窗戶采用塑鋼型雙層玻璃，保溫性能較好，L型則是鋁合金單層玻璃，保溫能力非常有限，因此四室一廳型的主次臥溫度更為穩(wěn)定。

3.2.3墻體材料對溫度的影響

圖9,圖10顯示，L型主次臥溫度與室外更接近，應(yīng)與墻體材料為黏土實心磚有關(guān)。四室一廳型墻體為多孔磚加外墻鋪設(shè)瓷磚，保溫性能較好，受室外環(huán)境影響??；L型墻體為實心磚加外墻白色石灰粉刷，保溫性能較差，受室外環(huán)境影響大。

4 結(jié)語

本文通過對湖州地區(qū)農(nóng)村住宅類型統(tǒng)計分析，得到該地區(qū)最典型戶型。并對最典型戶型內(nèi)的主次臥和室外溫度進行監(jiān)測，通過對溫度數(shù)據(jù)的分析，對湖州地區(qū)典型戶型的溫度變化特點得到如下結(jié)論：

1)湖州市農(nóng)村建筑風(fēng)格有明顯的年代痕跡。建于二十世紀(jì)八九十年代和建于2010年后的新式建筑都有各自的最典型戶型。

2)該地區(qū)主臥一般設(shè)置在靠南一側(cè)，面積較大；次臥在靠北一側(cè)，面積較小。主臥溫度高于次臥，溫度變化幅度也大于次臥。冬季主臥的宜居性高于次臥，而夏季反之。

3)宜采用較大的窗墻比，熱量交換更活躍：冬季吸熱多，夏季散熱快。窗戶宜采用塑鋼雙層玻璃，保溫性能優(yōu)秀。

4)多孔磚比實心磚的保溫性能更好。磚中存在孔隙，相比于實心磚更大的尺寸使得外墻更厚，因此多孔磚具有較強的集熱和保溫能力，在墻體的得熱性能及降低能耗方面具有較大的優(yōu)勢。

5)就弁山村而言，建于2010年后的四室一廳型新建筑比建于20世紀(jì)的L型建筑更宜居。