甘肅地區(qū)新型夯土民居室內(nèi)熱環(huán)境測(cè)試★

劉 成 琳

(山東科技職業(yè)學(xué)院建筑工程系，山東 濰坊 261053)

0 引言

新型夯土民居是指使用新型夯土材料——一般為土、砂和石子的混合物，并利用現(xiàn)代化夯筑設(shè)備及夯筑方式夯筑而成的民居形式。它不僅在抗震性、耐久性等方面改善了傳統(tǒng)夯土民居的固有缺陷，且具有施工簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，是滿足現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)、安全、綠色、環(huán)保等需求的新型民居形式，尤其適合西北黃土高原等環(huán)境惡劣、經(jīng)濟(jì)貧困的鄉(xiāng)村地區(qū)。國(guó)內(nèi)針對(duì)新型夯土民居的研究，主要集中在結(jié)構(gòu)的抗震性和營(yíng)建技術(shù)等方面，尚未有人針對(duì)其室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)性研究，研究新型夯土民居的室內(nèi)熱環(huán)境和節(jié)能效果對(duì)于其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用具有重要的意義。

新型夯土民居示范基地位于甘肅省會(huì)寧縣，屬于黃土高原地區(qū)，在全國(guó)熱工分區(qū)上屬于寒冷地區(qū)，在建筑節(jié)能方面應(yīng)著重考慮冬季保溫。當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的民居形式主要有三大類，分別是年代較久遠(yuǎn)的傳統(tǒng)夯土民居、較現(xiàn)代的磚混民居，以及當(dāng)?shù)厮赜械暮煌梁痛u混相結(jié)合的民居形式。由于會(huì)寧縣毗鄰蘭州，利用Weather Tool軟件，以蘭州市的全年氣溫?cái)?shù)據(jù)為參考，可得知當(dāng)?shù)叵募咀顭嵩聻?月，8月，冬季最冷月為1月，2月，此次研究?jī)H選取最冷和最熱兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行測(cè)試研究。

1 測(cè)試對(duì)象

在本次測(cè)試中，選擇會(huì)寧縣馬岔村首座示范房老岳家進(jìn)行重點(diǎn)研究。而為了對(duì)新型夯土民居和傳統(tǒng)民居的室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行對(duì)比，以相似的朝向、形式和大小為條件，選擇了位于同村的老岳家老宅(住宅類型為傳統(tǒng)夯土民居)以及李祥家?guī)?住宅類型為磚混民居)作為傳統(tǒng)民居的對(duì)比對(duì)象。

2 測(cè)試說(shuō)明

此次研究的測(cè)試時(shí)間為2015年1月3日～8月30日，所采用的測(cè)試儀器主要是HOBO室內(nèi)外溫濕度自記儀，主要測(cè)量的內(nèi)容為各選定房間的室內(nèi)外空氣溫濕度。

3 測(cè)點(diǎn)布置

3.1 新型夯土民居(老岳家)中的測(cè)點(diǎn)布置方案

老岳家是會(huì)寧縣馬岔村的首座新型夯土民居示范宅，它的建成后的效果如圖1所示。作為當(dāng)?shù)厥鬃痉墩?，老岳家所有的墻體材料均為新型夯土，院落布局為三合院式，屋頂形式有兩種，其中正堂和廂房為單坡頂，儲(chǔ)物間為平屋頂，此外正堂外有加設(shè)附加陽(yáng)光間。在采暖方面老岳家僅正堂靠火爐采暖，其他房間均不采暖。具體測(cè)點(diǎn)位置及布置形式如圖2所示。

3.2 傳統(tǒng)民居中測(cè)點(diǎn)布置方案

在所選擇用于對(duì)比的傳統(tǒng)民居中，具體測(cè)點(diǎn)布置如圖3,圖4所示。

4 測(cè)試分析

4.1 新型夯土民居冬季室內(nèi)熱環(huán)境測(cè)試分析

在整個(gè)測(cè)試期間，選擇1月8日～1月15日為期一周的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其測(cè)得結(jié)果如圖5,圖6所示。

經(jīng)表1可得出：

1)當(dāng)?shù)貧夂蚨据^寒冷，需做好保溫節(jié)能；

2)老岳家正房經(jīng)火爐采暖后滿足GB/T 50824—2013農(nóng)村居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的舒適要求；

3)廂房和儲(chǔ)物間有較大差別，推其原因，可能由屋頂形式及朝向的不同而造成；

4)陽(yáng)光間白天升溫作用明顯，對(duì)正房起到了保溫的作用，但夜晚降溫較快；

5)相對(duì)濕度除了儲(chǔ)物間外，均是舒適的。

4.2 新型夯土民居夏季室內(nèi)熱環(huán)境測(cè)試分析

在整個(gè)測(cè)試期間，選擇7月26日～8月1日為期一周的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其測(cè)得結(jié)果如圖7，圖8所示。

經(jīng)表2得出：

1)當(dāng)?shù)叵募臼彝鈿夂蜉^為涼爽，可較少考慮夏季隔熱；

2)根據(jù)GB/T 50824—2013農(nóng)村居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可知，老岳家各個(gè)房間的夏季室內(nèi)熱環(huán)境基本是舒適的；

3)由于陽(yáng)光間白天明顯的升溫作用，造成老岳家正房的室內(nèi)平均溫度要比廂房高，溫度波動(dòng)范圍也偏大，這也是陽(yáng)光間在夏季的不利影響。

表2 新型夯土民居夏季典型月室內(nèi)外溫濕度對(duì)比

4.3 新型夯土民居與傳統(tǒng)民居對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)新型夯土民居的室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行冬季和夏季的實(shí)測(cè)分析，可以得出當(dāng)?shù)叵募据^為涼爽，而冬季非常寒冷，且在熱工分區(qū)中，當(dāng)?shù)靥幱诤涞貐^(qū)，建筑應(yīng)主要考慮冬季保溫，因此此處僅對(duì)新型夯土民居與傳統(tǒng)民居的冬季室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行測(cè)試比較，在比較對(duì)象的選擇中，老岳家?guī)繛樾滦秃煌列问?，老岳老宅為傳統(tǒng)夯土形式，李祥家?guī)繛榇u混形式，這三個(gè)房間均為不采暖房間，且朝向相同。測(cè)得的對(duì)比結(jié)果如圖9，圖10所示。

經(jīng)表3得出：

1)在相似的情況下(房間均不采暖，且大小、朝向相似，僅構(gòu)筑方式不同)，新型夯土房間的室內(nèi)熱環(huán)境最好，傳統(tǒng)夯土房間的次之，磚混房間的最差；

2)新型夯土房間的室內(nèi)溫度波動(dòng)幅度最小，其熱穩(wěn)定性最好；

3)三種房間內(nèi)的空氣濕度都是舒適的。

表3 新型夯土民居與傳統(tǒng)民居冬季典型周室內(nèi)外溫濕度對(duì)比

5 能耗模擬分析

為了更加清晰、準(zhǔn)確的評(píng)判新型夯土民居的節(jié)能效果，利用能耗模擬分析軟件DeST-h對(duì)其進(jìn)行冬季采暖季能耗分析，獲得新型夯土民居的耗熱量指標(biāo)，并將之與傳統(tǒng)民居的進(jìn)行對(duì)比，以此得到新型夯土民居的節(jié)能效果。

在DeST-h軟件中建立新型夯土民居、傳統(tǒng)夯土民居及傳統(tǒng)磚混民居的對(duì)比模型，為了方便對(duì)比，將三者的建筑形式、朝向及尺寸設(shè)為一致，僅在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式上有所不同，它們各自的構(gòu)造做法完全參照當(dāng)?shù)孛窬拥恼鎸?shí)情況進(jìn)行設(shè)置，如表4～表6所示。此外，軟件中的模擬參數(shù)根據(jù)調(diào)研得到的當(dāng)?shù)鼐用竦纳罴盎顒?dòng)狀況進(jìn)行設(shè)置。

表4 新型夯土民居的構(gòu)造形式(參照老岳家)

表5 傳統(tǒng)夯土民居的構(gòu)造形式

表6 傳統(tǒng)磚混民居的構(gòu)造形式

最終DeST-h軟件得出的能耗模擬結(jié)果如表7所示。通過(guò)表7可得，新型夯土民居的耗熱量指標(biāo)比傳統(tǒng)磚混民居的低了44%，比傳統(tǒng)夯土民居的低了39%，這反映了新型夯土民居的節(jié)能效果顯著，是一種節(jié)能、環(huán)保的綠色民居形式。

表7 新型夯土民居和傳統(tǒng)民居的能耗對(duì)比

6 結(jié)論與展望

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及能耗模擬分析可知，新型夯土民居的室內(nèi)熱環(huán)境要優(yōu)于傳統(tǒng)夯土民居及傳統(tǒng)磚混民居，且節(jié)能效果顯著，再結(jié)合其在經(jīng)濟(jì)性、抗震性和耐久性等方面的優(yōu)點(diǎn)，可以得出新型夯土民居是值得繼續(xù)大力推廣的綠色民居模式。