豫西地區(qū)窯洞冬季濕環(huán)境的研究

劉梁 孫萬里 趙自豪 周鈺樸

摘要：本文以豫西傳統(tǒng)民居窯洞作為研究對象，在現(xiàn)場測試的基礎上進行了冬季室內(nèi)濕環(huán)境的研究，通過對數(shù)據(jù)的分析與對比，得出了豫西窯洞內(nèi)濕環(huán)境的現(xiàn)狀，指出了冬季傳統(tǒng)燒炕對室內(nèi)濕環(huán)境的影響。

關鍵詞：窯洞；濕度；濕環(huán)境；舒適度

0引言

生土建筑，是人類使用歷史最為悠久、分布地域最為廣闊的建筑類型。生土民居是以生土作為主要建筑材料的，以黃土窯洞最具代表性。主要分布在中國西北黃土高原的陜西、山西、河南、甘肅等省。窯洞有著冬暖夏涼、建造工藝簡單、節(jié)能省材等優(yōu)點，但也普遍存在室內(nèi)濕度大的缺點。豫西地區(qū)全年降雨量少，單次降雨量大，黃土入滲性能強，且窯洞室內(nèi)地面略低于室外地面，門窗較小通風不良而導致豫西窯洞室內(nèi)普遍潮濕現(xiàn)象嚴重，全年室內(nèi)濕度都較高，本次實驗主要研究其冬季室內(nèi)濕環(huán)境。

1實測研究概述

1.1測試對象

測試對象為滎陽市方頂村的一處傳統(tǒng)靠崖式窯洞，該窯洞建筑分東西兩窯洞，東窯洞內(nèi)部進深9m，寬2.5m，高5m，內(nèi)部設置有炕；西窯洞與之結構相同，區(qū)別在于沒有炕。

1.2氣候條件

該地區(qū)屬北溫帶大陸性季風氣候，春夏秋冬四季分明。冬季漫長而干冷，雨雪稀少；春季干燥少雨多春旱，冷暖多變大風多；夏季比較炎熱，降水高度集中；秋季氣候涼爽，時間短促。全年平均氣溫15.6℃；8月份最熱，月平均氣溫25.9℃；1月份最冷，月平均氣溫2.15℃。全年平均降雨量542.15毫米，無霜期209天。全年日照時間約1869.7小時，屬寒冷地區(qū)。

1_3測試方案

測試時間為2019年1月19日至2019年1月28日。東窯洞布置溫濕度自記儀，用于記錄窯洞的溫濕度變化，為了和東窯洞形成對比，在西窯洞相同位置也布置了溫濕度自記儀。時間設定為每十分鐘自動記錄一次溫濕度。2019年1月21號至2019年1月27號，在窯洞內(nèi)進行了燒炕測試，燒炕時間為早上8：00-9：00，中午13：00-14：00，晚上18：00-19：00。

2數(shù)據(jù)分析及優(yōu)化方案

2.1數(shù)據(jù)分析

本次分析選取了26日相關數(shù)據(jù)為對象，比較了東西窯洞濕度的變化及東窯洞燒炕前后濕度變化的，結果見圖3。

（1）：冬季西窯洞室內(nèi)濕度全天都比較平穩(wěn)，維持在75%左右。而冬天濕度大時，會加速熱傳導，使人覺得陰冷，影響人體的舒適度。且室內(nèi)濕度過大，會引起室內(nèi)物品的腐敗、霉變、細菌等。

（2）：由東窯洞濕度的變化可以看出，在燒炕時，室內(nèi)濕度明顯低于未燒炕時候的室內(nèi)濕度，這是由于通過燒炕，使室內(nèi)溫度迅速上升，加熱室內(nèi)空氣，與室外空氣形成溫差，一部分水分會被熱壓形成的風帶出，而另一部風會通過突遇室外冷氣液化，從而使室內(nèi)濕度大幅降低。即使在停止燒炕后，室內(nèi)濕度依舊會持續(xù)走低一段時間，這是由于窯洞的保溫性能，室內(nèi)熱量散發(fā)慢，室內(nèi)溫度在短時間內(nèi)變化不大。

（4）：由于燒炕的影響，窯洞內(nèi)濕度在一段時間會維持在40%左右，而室內(nèi)濕度過低時，因上呼吸道粘膜的水分大量散失，人會感到口干舌燥、甚至咽喉腫痛、鼻出血等，并患熱感冒。所以維持一個合適的室內(nèi)濕環(huán)境是及其重要的。

（5）：通過圖3中的數(shù)據(jù)對比可以看出，東窯洞夜間濕度會穩(wěn)定在55%左右，而西窯洞一直保持在75%左右。這是由于東窯洞白天燒炕產(chǎn)生的熱量不能及時散出，導致室內(nèi)熱阻大，熱慣性大，會阻止室內(nèi)濕度的大幅度提升，并使?jié)穸确€(wěn)定在一個較好的范圍內(nèi)。

2.2存在問題

本次實驗過程中，在濕度維持在50%-60%為最佳的情況下，發(fā)現(xiàn)通過燒炕并不能全天時間營造一個良好的濕環(huán)境。且燒炕期間，特別是中午燒炕結束后的一個時間段，窯洞內(nèi)濕度下降較快，且處于一個低于40%的狀態(tài)，過低的濕度也會對人的舒適度及身體建康產(chǎn)生影響。

2.3優(yōu)化方案

對于燒炕產(chǎn)生的濕度過低的問題，建議采用居住窯與炕分離的方式，將炕設置在西窯洞，對炕進行改造，通過管道連接炕與東窯洞，東窯洞內(nèi)設置散熱器，并設置回路，以水為媒介，將燒炕時產(chǎn)生的熱量輸送到窯洞內(nèi)進行采暖與除濕，最后將低溫水送回并循環(huán)。在此方案中，避免了炕與室內(nèi)空氣的直接接觸，室內(nèi)熱量的來源也不再是一個單一的點，能很好的平衡室內(nèi)熱壓。而且通過對管道安裝及數(shù)量的控制，在不影響室內(nèi)采暖需要的同時營造一個良好的濕環(huán)境。

3總結

在豫西黃土窯洞村落地區(qū)，存在著冬季窯洞內(nèi)濕度過大的問題。室內(nèi)濕度過大，不僅影響著居住的舒適度，還容易引起細菌滋生、霉變、腐蝕等問題。傳統(tǒng)的除濕方式為燒炕，通過燒炕產(chǎn)生的熱量來降低室內(nèi)濕度，且由于窯洞的良好的保溫性能，能達到一個很好的除濕效果。但燒炕期間及結束后的部分時間段室內(nèi)濕度都偏低，需要進行適當?shù)难a濕。