建筑學(xué)視角下的元陽哈尼族傳統(tǒng)民居室內(nèi)物理環(huán)境研究

解維鋒 趙應(yīng)麗 王佳

云南經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 建筑工程學(xué)院 云南 昆明 650300

本文研究的是建筑學(xué)視角下的元陽哈尼族傳統(tǒng)民居室內(nèi)物理環(huán)境，旨在探究室內(nèi)溫度、濕度及空氣質(zhì)量等方面的問題。隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，民居的設(shè)計(jì)與建造也在不斷更新和改進(jìn)，為了更好地保護(hù)和傳承哈尼族傳統(tǒng)文化，同時(shí)為村民創(chuàng)造更舒適的居住環(huán)境，本文對(duì)室內(nèi)物理環(huán)境進(jìn)行了深入研究和分析。通過實(shí)地考察和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)民居室內(nèi)濕度較高，光環(huán)境質(zhì)量較差等問題，本文提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案，并進(jìn)行了比對(duì)和分析。

1 哈尼族傳統(tǒng)民居物理環(huán)境

民居物理環(huán)境是村民最常接觸到的空間物理環(huán)境，所以在進(jìn)行民居設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮民居建設(shè)所形成的空間物理環(huán)境，同時(shí)考慮環(huán)境對(duì)使用者的“刺激”在最佳范疇，以達(dá)到最優(yōu)的環(huán)境舒適度，為村民營造最佳的居住環(huán)境。對(duì)物理環(huán)境進(jìn)行解讀，主要包含熱環(huán)境、聲環(huán)境和光環(huán)境三個(gè)層面，而熱環(huán)境又可分為熱濕環(huán)境和風(fēng)環(huán)境，每個(gè)層面又可劃分室內(nèi)和室外兩個(gè)部分，本文所涉及的民居物理環(huán)境主要為室外環(huán)境部分，受規(guī)劃、景觀設(shè)計(jì)的影響較大，建筑物單體內(nèi)部物理環(huán)境以及設(shè)施設(shè)備等對(duì)室外環(huán)境的影響較小，因此在此不考慮建筑單體的影響。哈尼族“蘑菇房”的空間構(gòu)成，主要由正房、走廊、耳房、曬臺(tái)和院落構(gòu)成。

2 元陽哈尼族傳統(tǒng)民居物理環(huán)境實(shí)測(cè)

為了掌握元陽地區(qū)哈尼族民居物理環(huán)境整體變化趨勢(shì)與局部物理環(huán)境的優(yōu)劣、影響因素，在測(cè)試方案的制定上，選擇24h民居整體連續(xù)測(cè)試方案，根據(jù)所需要獲得的最終數(shù)據(jù)，合理安排測(cè)點(diǎn)，以通過較少的測(cè)點(diǎn)獲取較為全面的民居物理環(huán)境信息，節(jié)省人力、物力；優(yōu)選測(cè)試儀器，以精確測(cè)量數(shù)據(jù)與記錄物理環(huán)境數(shù)據(jù)。

2.1 測(cè)試地點(diǎn)

為了解哈尼族民居內(nèi)熱環(huán)境、光環(huán)境的現(xiàn)狀特點(diǎn)、變化規(guī)律，及其受周圍環(huán)境的影響情況，同時(shí)也為后續(xù)物理環(huán)境優(yōu)化研究做準(zhǔn)備，挑選同一地區(qū)的兩個(gè)村莊分別進(jìn)行物理環(huán)境參數(shù)實(shí)測(cè)。

圖1 全福莊地理位置圖

全福莊地處于元陽縣新街鎮(zhèn)上，在整個(gè)縣城的南部，海拔較高1900m左右，整個(gè)村子中有四個(gè)大大小小的寨子。本次選用民居位于四個(gè)寨子的中部，始建于上個(gè)世紀(jì)60年代，在建寨初期只有五戶人家，發(fā)展到現(xiàn)在的360多人，其中寨子中的居民主要姓李和盧，村子里保留至今的哈尼族傳統(tǒng)民居還剩17戶。在全福莊這個(gè)村子中，有一條主路，大部分的分居都坐落于這條路的兩側(cè)。在這個(gè)村寨中的哈尼族傳統(tǒng)民居在建筑朝向、建筑材料、外觀造型和功能布局上也有著比較明顯的統(tǒng)一性。它們大多是坐南向北的，以木結(jié)構(gòu)作為承重體系，墻體都是土坯墻，用茅草作為屋頂材料[1-2]。

圖2 新街鎮(zhèn)地理位置圖

上主魯老宅坐落于新街鎮(zhèn)上，距離鎮(zhèn)政府5km左右，海拔較高1800m。上主魯老寨是一個(gè)小型村寨，生活條件較差。但村寨中的哈尼族傳統(tǒng)民居確實(shí)十分具有傳統(tǒng)特色的，村寨中的民居都具有自己的特色，也是選擇作為分析測(cè)試的主要原因。

2.2 測(cè)試設(shè)備

溫度測(cè)試儀器為美國雷泰MT4紅外線測(cè)溫儀RAYMT4U，測(cè)試溫度范圍為-18℃～400℃，該設(shè)備類型為單激光瞄準(zhǔn)。濕度測(cè)試使用的是濕度測(cè)試儀（儀特諾174H），二氧化碳濃度測(cè)試使用的是自動(dòng)氣象站（TRMZS2）。

2.3 測(cè)試方法及內(nèi)容

觀測(cè)方法主要采用的是定點(diǎn)觀測(cè)法，定點(diǎn)觀測(cè)法是在民居內(nèi)部設(shè)置固定的測(cè)點(diǎn)，并安置儀器進(jìn)行測(cè)試，每隔2小時(shí)記錄一次物理環(huán)境數(shù)值，如：室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、二氧化碳濃度等。其他部分物理環(huán)境數(shù)據(jù)每隔4個(gè)小時(shí)測(cè)試一次，如室內(nèi)輻射量和自然采光情況。

表1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地點(diǎn)情況

3 全福莊哈尼族傳統(tǒng)民居物理環(huán)境分析（李宅）

該民居戶主姓李，接下來該住宅稱為李宅。李宅的功能布局上是傳統(tǒng)的哈尼族民居布局，典型的“下畜上人”。李宅始建于1982年，建筑共有三層，平面為長方形，是基于木構(gòu)結(jié)構(gòu)外圍土坯墻的“蘑菇房”。面寬9.8m，進(jìn)深6.8m。室內(nèi)的最底層沒有設(shè)置隔墻，主要用于飼養(yǎng)牲口、擺放農(nóng)具。第二層是人們的生活空間，在三層有個(gè)閣樓用于放置糧食，在三層存在一個(gè)平實(shí)的曬臺(tái)，目的是晾曬谷物。李宅民居李宅BIM模型如圖3。

圖3 李宅BIM模型

3.1 溫度分析

起居室的溫度變化較小，同時(shí)起居室的溫度高于室外溫度，平均溫度為21.2℃。李宅由于家庭原因，白天很少在家中休息，臥室的使用時(shí)間是晚上19:00到次日的早上8:00，臥室溫度高于起居室溫度。臥室的溫度差為2℃。李宅內(nèi)部沒有任何空調(diào)或風(fēng)扇，所以該室內(nèi)環(huán)境則視為無主動(dòng)式降溫措施。

李宅內(nèi)起居室溫度在冬季變化較小，最大溫差為2℃，起居室的溫度最高為14℃，最低為11℃；19點(diǎn)至此日2點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)溫度一直維持在15℃。通過觀察溫度曲線，清晨3:00-7:00和下午15:00-19:00的變化較大，但是平均溫度均高于10℃，雖然低于室內(nèi)熱環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的16℃，但李宅室內(nèi)居住溫度基本滿足人體熱舒適度的要求。按照標(biāo)準(zhǔn)的16℃，李宅在夜晚休息時(shí)的室內(nèi)熱環(huán)境，也基本滿足需求。

3.2 濕度分析

室外濕度最小值48%，最大值為92%，平均的濕度在80%左右。室內(nèi)的平均濕度在70%-80%之間，其中起居室的濕度較大，臥室濕度較小，由于二樓起居室相比三樓臥室更加接近地面，所以使得濕度產(chǎn)生較大變化。世界衛(wèi)生組織規(guī)定“室內(nèi)濕度要全年保持在40%-70%之間”，人生活在相對(duì)濕度45%-65%的環(huán)境中最感舒適。 起居室的濕度變化速度較快，從24%到54.3%，平均的相對(duì)濕度為38.7%。臥室的相對(duì)濕度變化較慢，變動(dòng)范圍從31.5%到47.6%，平均濕度可以達(dá)到38.1%。觀察室內(nèi)濕度變化的規(guī)律可以看出，冬季室內(nèi)的濕度變化與室外相對(duì)溫度有關(guān)系，室外溫度越高室內(nèi)濕度越低，室外溫度降低室內(nèi)濕度隨之提高。同時(shí)起居室與臥室白天通過陽光的照射，使得室內(nèi)溫度升高，適度降低。夜晚來臨，冷空氣通過縫隙進(jìn)入室內(nèi)，室內(nèi)的空氣濕度便大大提高。

3.3 空氣質(zhì)量

李宅起居室在夏季室內(nèi)二氧化碳濃度整體低于臥室的濃度，但也維持在360ppm左右，也是較為舒適的狀態(tài)。在冬季二氧化碳濃度變化較為劇烈，在入夜后二氧化碳濃度的變化極具增加，平均濃度接近500ppm，也處于人體可以接受的程度。發(fā)生這種情況的主要原因使由于冬季室內(nèi)溫度較低，需要在起居室點(diǎn)燃火塘提高室內(nèi)舒適度，這樣使得室內(nèi)二氧化碳濃度極大提升，隨著主人休息后濃度逐步降低至280ppm。李宅的室內(nèi)空氣質(zhì)量較好，是十分適合人們居住的環(huán)境。

4 上主魯老寨哈尼族傳統(tǒng)民居物理環(huán)境分析（張宅）

上主魯老宅坐落于新街鎮(zhèn)上，距離鎮(zhèn)政府5km左右，海拔較高1800m。上主魯老寨是一個(gè)小型村寨。村寨中的哈尼族傳統(tǒng)民居確實(shí)十分具有傳統(tǒng)特色的，村寨中的民居都具有自己的特色，也是選擇作為分析目標(biāo)進(jìn)行測(cè)試的主要原因。村寨中民居的朝向各不相同，有的民居向東，有的向西，有的民居只開側(cè)門，有的民居有耳房和院子。

室外最高溫為15℃，出現(xiàn)在午后時(shí)間。室外最低溫度7℃，出現(xiàn)再清晨時(shí)段。日平均氣溫為11℃。張宅在夏季室內(nèi)溫度變化極小，溫差只有3℃。起居室是張宅的主要活動(dòng)空間，一般每天上午的時(shí)間，主人和家人都在起居室，由可知起居室溫度變化很小，平均溫度19.7℃，最高溫為21℃，出現(xiàn)時(shí)間為下午5:30，最低氣溫18℃出現(xiàn)在清晨4:27。張宅由于自家主人白天需要?jiǎng)?wù)農(nóng)，臥室的主要使用時(shí)間是在19：00pm之后，在夏季，張宅臥室的溫度變化同樣較小，平均溫度可達(dá)21.7℃，其中最高溫度21.5℃出現(xiàn)在下午5:48，最低溫20.3℃出現(xiàn)在清晨的9:13，臥室的日溫差為2.7℃。起居室與臥室的溫度變化在夏季基本相同。張宅臥室與起居室都沒有空調(diào)風(fēng)扇這種主動(dòng)降溫措施，夏季張宅的室內(nèi)熱舒適度扔仍于良好的狀態(tài)，說明哈尼族民居對(duì)氣候有較強(qiáng)的適應(yīng)性，是民居生態(tài)性性能的體現(xiàn)。

張宅的起居室即使在冬天的溫度變化也是很小，同時(shí)溫度變化有規(guī)律，這和張宅的居住者張氏夫婦的生活習(xí)慣有很大的關(guān)系，由于晚上19：00以后起居室需要升起火塘直到半夜休息，在起居室室內(nèi)升起火塘的時(shí)間內(nèi)，起居室一直保持著14℃。張宅的臥室沒有任何主動(dòng)式采暖措施，溫度變化主要集中在清晨時(shí)段，臥室最大溫度差距也為3.5℃左右，但由于元陽地區(qū)氣候特性，冬季室內(nèi)溫度可以維持在室內(nèi)舒適溫度標(biāo)準(zhǔn)線附近，張宅臥室的室內(nèi)熱舒適度較好。同時(shí)也說明張宅民居的維護(hù)結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性較好，使得張宅在冬季的室內(nèi)舒適度使人滿意[3-4]。

4.1 濕度分析

張宅的室外空氣濕度變化較大，最小46%出現(xiàn)在下午的14:30以后，最大濕度91.6%出現(xiàn)在凌晨，平均空氣濕度可以達(dá)到81%。其中臥室的平均空氣濕度65%小于起居室的70.4%，且臥室與起居室的濕度均小于室外濕度。通過與李宅室內(nèi)濕度的對(duì)比，張宅室內(nèi)濕度大的原因：（1）居整體的氣密性較差，由于建筑建造時(shí)間久遠(yuǎn)，技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件限制。（2）宅墻體的材料吸濕性較差。

該地區(qū)室外空氣濕度在下午15:00開后開始升高，室外平均濕度接近48%，一般在中午之后，由于太陽直接輻射的原因使得濕度下降，且從清晨到上午是呈現(xiàn)一個(gè)上升的趨勢(shì)。張宅起居室（客廳）在冬季空氣濕度變化與室外很相似，升高降低的時(shí)間與室外相一致，臥室由于沒有主動(dòng)采暖措施，空氣濕度大于起居室，客廳平均濕度45.5%稍微高于室外，臥室的冬季平均室內(nèi)濕度為42%，主要原因是臥室沒有采暖，起居室有火爐間歇采暖。從數(shù)值上分析張宅冬季室內(nèi)空氣濕度基本處于40%～50%之間，也符合世界衛(wèi)生組織的最低要求，可以說在沒有被動(dòng)調(diào)節(jié)措施的情況下，根據(jù)建筑自身和地區(qū)氣候條件綜合作用下，張宅的室內(nèi)空氣濕度處于可以接受的情況。

4.2 空氣質(zhì)量

張宅的臥室無論在冬季還是在夏季，臥室空氣質(zhì)量都十分良好，二氧化碳濃度很低，最高可以到到820ppm，參照前文的空氣清新標(biāo)準(zhǔn)（350～1000ppm：空氣良好，呼吸舒適）。張宅的起居室的二氧化碳濃度夏季最高630ppm，最低值245ppm，冬季最高值574ppm，最小值290ppm，都小于衛(wèi)生組織規(guī)定的650ppm，所以張宅的起居室室內(nèi)空氣情況較好。

區(qū)別較大的物理環(huán)境數(shù)據(jù)有建筑濕度與室內(nèi)二氧化碳濃度差別較大。造成物理環(huán)境數(shù)據(jù)差別較大的原因如下:

張宅與李宅建造年代不同，破損程度不同，相比張宅，李宅的門窗氣密性更好。也導(dǎo)致李宅室內(nèi)濕度較低。

李宅室內(nèi)居住人口多與張宅，是夜間二氧化碳濃度高于張宅的主要原因。

5 結(jié)論

通過分析發(fā)現(xiàn)民居室內(nèi)濕度較高，優(yōu)化方案是選擇新型鋼制門窗，模擬優(yōu)化后的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，使用鋼制門窗降低室內(nèi)濕度是可行的。

通過對(duì)室內(nèi)光環(huán)境的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)光環(huán)境質(zhì)量較差，選擇加大開窗和添加室內(nèi)電光源兩種方式進(jìn)行優(yōu)化，比對(duì)后發(fā)現(xiàn)添加室內(nèi)電光源可以有效改善室內(nèi)光環(huán)境，且不會(huì)影響其他物理環(huán)境。