川渝地區夯土民居冬季室內熱環境研究

李彭源

（重慶大學材料科學與工程學院建材專業 重慶 400000）

引言

長期以來，夯土民居一直因其冬暖夏涼的特性，為廣大村落居民提供了舒適的室內熱環境，成為各國建筑行業研究的熱點。[1]但目前國內對夯土民居熱穩定性的研究還比較少見，沒有充分的數據證實居民長久以來對夯土民居的觀點，更沒有統一的標準來指導夯土民居的保溫隔熱設計。因此，對夯土民居室內熱環境展開測試調研，從而對其保溫隔熱性能進行科學評價，可對其維持室內溫度穩定的有效性提供有力證明。

1 調研狀況

1.1 位置概況

2019年1月19 日～2019年1月22日，筆者一行人赴四川省巴中市大茅坪鎮得陽村，對當地傳統民居進行了實地調研。得陽村位于巴州區大茅坪鎮西北方向，距離巴城19km，面積3.3km2。本地土地資源豐富，傳統民居以夯土為主，對照有代表性。村里民居大多數依山而建，南向面朝巴河，并且呈高差錯落一字排開，房屋前后大多都有植被或水池存在，自然環境優良。

1.2 調研方案

筆者在調研期間對當地60戶農宅發放了60份調查問卷并全部收回，其中有效問卷56份。有效率達93.3%。調查問卷內容分為房屋基本情況，家庭基本情況，室內熱環境情況，住宅期望四個部分。

1.3 調研結果

1.3.1 房屋基本情況

該村落農宅建筑平面形式以‘L’型或“凹”型居多，有效調研樣本中“L”型21戶，“凹”型35戶。建筑材料以生土和木料聯系為主。平面形式占比見圖1。

圖1 平面形式占比（資料來源：作者自繪）

圖2 民居建筑年代占比（資料來源：作者自繪）

在調研樣本中，農宅的居住性質以自建為主，購買或租住的占比不足2%。56戶農宅建筑中，修建于20世紀20年代的占比3.6%；建于20世紀30年代到50年代的占比5.4%；建于20世紀60年代和70年代的占比分別為8.9%和10.7%；此外有14.3%的農宅建于20世紀80年代；而20世紀90年代和21世紀初建成農宅所占比分別為33.9%和23.2%。民居各自的修建年代占比如圖2。

調研發現，農宅的房間功能劃分比較簡單，90%以上的堂屋都失去了原有的會客休閑功能，轉而用作生產和儲藏。而廂房則用作起居和休閑。部分屋子雖然空間較大，但處于閑置狀態。房間的功能分別基本上以生產和生活兩種需求來區別，而房間的使用功能相對于寬泛。

1.3.2 家庭基本情況

調研統計結果顯示如圖3，該村落大部分農宅家庭人口以2～4人為主，占比超過65%。隨著我國城鎮化的快速推進，吸引大量農村青年勞動力向城鎮轉移，這對農村家庭人口結構產生重大影響。[2]結合被調研人的年齡分布，也反映了如今農村人口流失的現實。[3]調研中發現，當地居民的主要收入來源為在家務農和外出打工，在家務農的占比超過65%，個別經濟條件比較好的以退休金為生，如圖4。經濟體制改革使中國的收入差距逐步擴大，農村內部收入差距呈擴大趨勢。[2]調研統計結構也顯示，得陽村居民的年收入差距較大，但大多數家庭仍處于中低收入水平，如圖5。因此，在未來對農宅的修復改造中，要采用低成本的適宜，因地制宜，充分利用當地傳統材料和原有建筑材料，避免大拆大建。

圖3 家庭人數占比

圖4 收入來源占比

圖5 收入水平占比

1.3.3 室內熱環境情況

為了了解居民對室內環境的主觀感受，筆者從冬季冷感，夏季熱感兩方面對夯土居民進行了問卷調查，對這兩方面分別設置了3個等級供居民選擇[3]。調研結果顯示，超過70%的住民認為夏日不感覺熱；22.5%的居民認為熱，但可接受；只有不到2%居民認為夏日屋內很熱，難以接受，如圖6。在冬季，則只有25%的居民認為不感覺冷；60%的居民認為冷，但可接受；15%的居民認為很冷，難以接受，如圖7。由此可知，夯土民居夏季的熱環境狀況要好于冬季。

圖6 夏室內熱環境主觀感受

圖7 冬室內熱環境主觀感受

針對這樣的室內熱環境，筆者對該村落民居的建筑能耗進行了調研，調研結果如圖8。由圖可知，夯土民居的居民一般經濟狀況不好，超過30%的居民采用個體取暖方式，通過增加衣服來御寒；通過燃燒干柴、秸稈及煤炭取暖的居民居多，個別采用烤電火爐或燃燒天然氣，極少數使用空調。而夏季則多采取開窗、開門或使用扇子來降溫，還有一部分居住者會采用風扇降溫，少數使用空調。

圖8 冬季、夏季取暖/降溫措施占比

1.3.4 住宅期望

據當地居民描述，村落中現有的一些磚房是由于地震把原有的夯土房的結構破壞了，后面又重建的。筆者對這類情況的居住者進行調研發現，他們大多認為原來的夯土房夏涼冬暖，居住起來十分舒適，但是夯土房有個缺點就是墻體不美觀，有些時候墻體還會鼓脹。相比較而言，磚房就干凈整潔很多，但是冬冷夏熱，居住起來不舒適，此外磚房的成本會比較高，村里大多數人都還沒有這個條件。

可見，夯土材料雖然具有很好的熱工性能，在當地也算是資源豐富，但大多數人卻認為其粗糙而不“高級”，尤其在扶貧工作開展下，破敗鼓脹的墻體更是貧困的象征，勢必會遭到拆除。而在我國，對具有現代審美價值的夯土建筑的研究，可謂鳳毛麟角，跟不上扶貧工作開展的進度，因此，研究新型夯土技術，提升夯土房的美觀性，讓傳統村落的建筑風貌得以保護與延續迫在眉睫。

2 典型傳統民居室內熱環境評價

為掌握夯土民居熱環境狀況，科學評價夯土民居室內熱環境，課題組對當地一戶具有代表性的合院式夯土民居室內熱環境進行了近一天的連續測試。

2.1 測試儀器

測試儀器及參數見表1。

表1 測試儀器及測試參數

2.2 測試方法

對夯土民居室內熱環境的研究，一直以來都以夏季居多，對于冬季的研究較少，但根據上文的調研問卷可知，該地區冬季存在室內熱環境問題。因此本文主要對冬季夯土民居的室內熱環境進行測量[4]。

案例建筑為當地一戶100多年歷史的普通合院式夯土民居，外形基本保持原有的風貌，建筑結構穩固，坡屋頂構造，平面采用的“凹”字型布局方式。

測點的布置如圖9所示，共布置18個測點，堂屋、堂屋旁的臥室、雜物間三個房間的室內、內外墻的內外表面都布置了測試點共計13個，臥室的閣樓上布置測試點3個，除此之外，室外布置了測試點2個。

2.3 測試結果

如圖11，對巴中冬季典型天室內外溫度分析：①室外平均氣溫為6.4℃，晝夜溫差10.1℃。建筑內部空間中，平均溫度最高的是臥室8.2℃，溫度峰值和谷值也是最高。作者分析產生此現象的主要原因有兩個：a.臥室處于中間位置，與室外接觸面積最少，因此受室外溫度的影響最小。b.臥室接受太陽輻射量最多、效果最顯著，特別是在中午太陽直射、方位角最小的時候；②與臥室緊挨著的最西面的雜物間，平均溫度為7.8℃，僅次于臥室，這是由于雜物間的西面山墻受到西曬的影響，冬季下午接受的太陽輻射比其他房間多，而且雜物間的門窗密閉性較好；堂屋是一天中升溫最早而降溫最晚的，平均氣溫7.8℃，主要和人在堂屋中的活動成正相關，白天10：00以后由于人開始在堂屋勞作，堂屋升溫較快，夜間20：00以后由于人在堂屋活動減少而降溫較快。③閣樓的平均氣溫是所有房間中最低的，這是由于閣樓門窗以及屋頂與墻的密閉性不是很好，閣樓溫度容易受室外溫度的影響。④從圖中可以看出，相對于室外溫度而言，各房間室內溫度起伏不大，尤其是臥室和雜物間，溫度峰值直到下午18：00才出現，與室外溫度峰值相比推遲了4h，這一現象可歸結為夯土墻的時滯效應。正是由于夯土墻具有優越的熱穩定性和較大的蓄熱系數，熱延遲時間也較長，使得墻體長時間保存了下午接受到的太陽輻射能，保證了室內氣溫的穩定。

圖9 平面圖及其測試點布置圖

圖10 作者實地測試

圖11 室內外空氣溫度變化

通過對以上測試結果的分析可知，在實地測試的1月份，巴中當地晝夜溫差比較大，而夯土建造的民居當未采用任何采暖設備時，其室內溫度依舊維持在一定范圍，全天溫度變化幅度非常小，由此不難得出，夯土墻體熱穩定性非常顯著，能夠保證建筑良好的室內熱環境。

3 結論

調研中發現，得陽村居民普遍對以生土為墻體材料的傳統民居室內熱環境表示滿意，認為其冬暖夏涼，性能遠優于磚混結構，但不美觀，因此，對具有現代審美價值的夯土民居的研究需要更多投入；通過實地測試得知，即使當地夯土民居在未采用任何采暖設備時，其室內溫度依舊維持在一定范圍，科學的評價了夯土民居優良的熱穩定性，且當生土地資源豐富，結合因地制宜的修建原則，夯土建筑仍在當地具有保留和推廣的意義。