基于實地調研的農村建筑環境現狀分析

郝學軍 孫沛然 李曉萍 李以通 張成昱 張濤

1 北京建筑大學環境與能源工程學院

2 中國建筑科學研究院有限公司

盡管農村地區能源消耗逐年增加，但與城市相比，農村住宅室內熱環境較惡劣。已有不少學者進行過各種調研：劉興民對三北地區農村建筑和用能現狀進行了分析[1]。程坦對魯中地區農村住宅現狀進行了分析，并提出了解決方法[2]。馬清芳對寧波地區農村居住建筑進行了問卷調查及室內熱環境數據測試，提出了適用于當地的改進措施[3]。目前對于不同氣候區下的農村建筑環境現狀的實地調查研究還較少。本文通過問卷調查的方式對不同氣候區下的4 省300 余戶住戶的農村建筑環境現狀進行了調查，提出了提高室內舒適度的措施，為改善村民的居住熱環境提供參考。

1 調查范圍

本次調查了不同氣候區下的4 地農村建筑環境現狀情況，如圖1 所示。標號1～4 分別為河北省C 鄉、陜西省B 縣、貴州省A 縣、廣西省D 縣。

圖1 實地調研地點分布

2 調查方法

本次能源應用現狀調查主要采用主觀問卷調查的方式。于2019 年-2020 年實際調研了4 省300 余戶。調研問卷主要內容包括：1）建筑的基本情況：建造年代、層數、朝向、外墻、外窗、屋面形式。2）室內供暖納涼方式、室內熱感覺投票等。

熱感覺投票使用ASHRAE 7 點標度[4]，具體如圖2 所示。

圖2 ASHRAE 7 點標度

3 調查結果和分析

3.1 住宅現狀概況

住宅建設年代，結構，層數及屋頂形式的調研結果見表1。

表1 住宅建設年代、結構等情況

調查表明：從住宅結構來看，除了河北省C 鄉采用石頭窯洞結構較多外，其余地區采用磚混結構的最多。從層數來看，除了河北省C 鄉采用一層建筑較多外，其余地區采用多層建筑較多。屋頂形式上，除了貴州省A 縣采用坡頂較多外，其余的地區建筑則以平頂為主。

磚混結構是上世紀90 年代以來農村常用的住宅結構，而河北省C 鄉地處井陘山區，當地居民因地制宜、就地取材，采用傳統的石頭窯洞結構的比例超過了磚混結構。平屋頂的優點是實用性強：可用于晾曬、種植等，方便安裝電視接收天線、太陽能集熱板等，想加蓋一層也很方便，缺點是與坡屋頂相比，隔熱和防水性能較差[5]。

圍護結構具體情況見表2。

表2 圍護結構信息統計

調查表明：河北省C 鄉屋面材料采用磚石較多，木屋架+瓦和現澆鋼筋砼是貴州省A 縣和陜西省B縣最常用的兩種屋面材料，廣西省D 縣常用的兩種屋面材料是現澆鋼筋砼和預制板，4 地的屋面大多沒有保溫。粘土磚是調研的4 個地區常用的外墻材料，且外墻大多沒有保溫。內墻也大多采用粘土磚，河北省C鄉還較多采用了石材作為內外墻材料。鋁合金和木框是常用的窗框材料。窗戶玻璃大多為單層白玻璃。木門、鋁合金門、鐵門是常見的外門形式。這些常用的圍護結構，在不采用保溫措施情況下，熱工性能較差。

3.2 供暖現狀

廣西省D 縣為夏熱冬暖地區，可以不考慮冬季保暖。而貴州省A 縣，陜西省B 縣和河北省C 鄉均采用多種方式組合供暖。圖3 給出了貴州省A 縣、陜西省B 縣、河北省C 鄉的供暖方式分布頻率。由圖3 可見，火爐、火炕在農村冬季采暖依舊有著重要地位,散熱器在河北省C 鄉使用較多。這也表明上述地區農村住宅冬季采暖所用燃料還是以煤炭、秸稈、鋸末、牛羊糞、果樹枝等為主。直接利用這些未經加工的天然燃料，燃料的利用效率低造成很多能量損失，有必要開發和采用更加高效環保的利用方式。

圖3 供暖方式（可多選）分布頻率圖

圖4 顯示了貴州省A 縣、陜西省B 縣、河北省C鄉冬季的熱感覺投票分布。由圖4 可以看出，貴州省A縣居民冬季室內熱感覺投票為適中，微暖，微涼的樣本分別占為56.9%，12.3%，4.6%，共占總樣本數的73.8%，即熱接受率為73.8%。可見，大多數居民可以接受所處的熱環境。陜西省B 縣居民冬季室內熱感覺投票為適中，微涼的樣本分別占為44.3%，11.3%，共占總樣本數的55.6%，即熱接受率為55.6%。可見，超過半數的居民可以接受所處的熱環境。河北省C 鄉居民冬季室內熱感覺投票為適中，微涼，微暖的樣本分別占為32.5%，18.2%，10.4%，共占總樣本數的61.1%，即熱接受率為61.1%。可見，超過半數的居民可以接受所處的熱環境。由以上結果可得，貴州省A 縣居民冬季室內熱接受率最高，其它兩地還有改進的空間。

圖4 冬季室內熱感覺投票分布頻率圖

3.3 納涼現狀

貴州省A 縣，陜西省B 縣，河北省C 鄉和廣西省D 縣均采用多種方式組合納涼。圖5 給出了貴州省A縣、陜西省B 縣、河北省C 鄉的供暖方式分布頻率。由圖5 可見，空調、電扇、自然通風在農村夏季納涼方面應用較多。電扇比空調更受歡迎，很大程度上是由于電費問題，另外，老年人感覺電扇使用起來更舒服,更偏愛電扇與自然通風降溫的方式。

圖5 納涼方式（可多選）分布頻率圖

圖6 顯示了貴州省A 縣、陜西省B 縣、河北省C鄉和廣西省D 縣夏季室內的熱感覺投票分布。由圖6可以看出，貴州省A 縣居民夏季熱感覺投票為適中，微暖，微涼的樣本分別占為69.23%，6.15%，10.77%，共占總樣本數的86.15%，即熱接受率為86.15%。可見，大多數居民可以接受所處的熱環境。陜西省B 縣居民夏季熱感覺投票為適中，微暖，微涼的樣本分別占為64%，1%，5%，共占總樣本數的70%，即熱接受率為70%。可見，大多數居民可以接受所處的熱環境。河北省C 鄉夏季熱感覺投票為適中，微暖，微涼的樣本分別占為62.3%，7.8%，7.8%，共占總樣本數的77.9%，即熱接受率為77.9%。可見，大多數居民可以接受所處的熱環境。廣西省D 縣居民夏季熱感覺投票為適中，微暖的樣本分別占為42.3%和5.8%，共占總樣本數的48.1%，即熱接受率為48.1%。可見，將近一半的居民可以接受所處的熱環境。由以上結果可得，貴州省A 縣、陜西省B 縣、河北省C 鄉居民對夏季室內熱環境滿意度較高，廣西省D 縣還有改進的空間。

圖6 夏季室內熱感覺投票分布頻率圖

4 熱環境現狀分析和改進措施

對既有研究梳理表明，寒冷地區室內較舒適溫度為13～16 ℃時[6]，說明農民對于室內熱環境的需求和熱舒適的感受與城鎮居民不一樣[7]，這是因為二者的生活方式和習慣存在很大的差異，首先農民已經適應了寒冷的氣候。其次，由于農民經常出入室內外，不太習慣頻繁換衣服。室溫過高會造成感覺不適[8]。在夏季，農民的熱舒適需求也與城鎮居民有差異，九成的農民可接受溫度上限比城鎮居民要高1.6 ℃[9]，且相同操作溫度下的熱感覺投票值，城鎮居民更高[10]，可見農民的熱適應能力比城鎮居民要強，原因是在非空調環境下長期生活的人熱適應能力更強[11]。

但是通過實地調研和文獻調研可知，目前農村的熱環境并不理想。寒冷地區農村實測表明，冬季室內溫度全天只有0-7.5 ℃[12]。華北及華東地區農村室內平均溫度只有10 ℃上下，離室內舒適溫度還有距離[13，14]。對夏熱冬冷地區的研究表明，室內熱環境也未達到舒適要求[7，15，16]，冬季夏熱冬冷地區農村居住建筑的室內平均溫度要盡量達到8 ℃以上[17]。而夏熱冬暖地區的農村住宅在建筑隔熱方面還亟待提高[18]。

被調研的農村居民均認為采光通風，保溫隔熱和防水防潮三方面是最急需改造的，具有很大的改造潛力，具體改造措施見圖7。

圖7 農村住宅舒適度圍護結構改造措施框架圖

除了圍護結構改造外，供暖納涼方式優化也有助于提高舒適度。模擬仿真結果表明，在寒冷地區宜優先在外墻與屋面增加保溫措施[14，19]。夏熱冬冷地區在冬季夜間門窗關閉的情況下，增加外墻保溫十分有利于減少向室外的傳熱[15]。夏熱冬暖地區采用屋頂綠化之后隔熱性能有明顯提高，實測表明室溫降低達3 ℃左右[20]。

火炕、火爐這些供暖方式有其合理性，火炕周圍輻射溫度較高,故在火炕附近活動的人感覺還是舒適的[8]，而且像貴州等地冬天十分陰冷潮濕，相對濕度達60%～90%，火爐可以降低室內濕度。傳統的火炕的缺點是綜合熱效率低，采用吊炕，使用同等重量的生物質燃料，可比傳統火炕可以多放出更多熱量。夏季則可以利用自然通風、沖涼、吃冷飲等土辦法納涼，雖然簡單卻十分有效。

當前，國家大力推進清潔供暖工作，應在對農房保溫改造方面加大補貼力度，而不僅是增加安裝供暖設備的補貼。此外，要注重引入市場機制從而支持農村能源市場的發展。在政府的支持下一些農村能源項目可持續性有待提高[21]。

5 結論

1）不同氣候區下的農村住宅在建筑形式和圍護結構上有差異，但是普遍存在圍護結構熱工性能差，基本沒有保溫隔熱措施的問題。

2）供暖形式上，火爐、火炕、散熱器等在農村冬季采暖依舊有著重要地位。空調、電扇、自然通風在農村夏季納涼方面應用較多。由于電費問題，電扇比空調使用得多。

3）實地調研得到的冬季和夏季的熱感覺投票結果表明，多數居民可以接受所處的熱環境，但還有不小的改進空間，可通過圍護結構改造和供暖納涼方式優化來提高舒適度，國家應在對農房保溫改造方面加大補貼力度并注重引入市場機制以實現可持續性。