建筑學視角下的元陽哈尼族傳統民居室內物理環境研究

解維鋒 趙應麗 王佳

云南經濟管理學院 建筑工程學院 云南 昆明 650300

本文研究的是建筑學視角下的元陽哈尼族傳統民居室內物理環境，旨在探究室內溫度、濕度及空氣質量等方面的問題。隨著社會的發展和技術的進步，民居的設計與建造也在不斷更新和改進，為了更好地保護和傳承哈尼族傳統文化，同時為村民創造更舒適的居住環境，本文對室內物理環境進行了深入研究和分析。通過實地考察和數據統計，發現民居室內濕度較高，光環境質量較差等問題，本文提出了相應的優化方案，并進行了比對和分析。

1 哈尼族傳統民居物理環境

民居物理環境是村民最常接觸到的空間物理環境，所以在進行民居設計時，應當綜合考慮民居建設所形成的空間物理環境，同時考慮環境對使用者的“刺激”在最佳范疇，以達到最優的環境舒適度，為村民營造最佳的居住環境。對物理環境進行解讀，主要包含熱環境、聲環境和光環境三個層面，而熱環境又可分為熱濕環境和風環境，每個層面又可劃分室內和室外兩個部分，本文所涉及的民居物理環境主要為室外環境部分，受規劃、景觀設計的影響較大，建筑物單體內部物理環境以及設施設備等對室外環境的影響較小，因此在此不考慮建筑單體的影響。哈尼族“蘑菇房”的空間構成，主要由正房、走廊、耳房、曬臺和院落構成。

2 元陽哈尼族傳統民居物理環境實測

為了掌握元陽地區哈尼族民居物理環境整體變化趨勢與局部物理環境的優劣、影響因素，在測試方案的制定上，選擇24h民居整體連續測試方案，根據所需要獲得的最終數據，合理安排測點，以通過較少的測點獲取較為全面的民居物理環境信息，節省人力、物力；優選測試儀器，以精確測量數據與記錄物理環境數據。

2.1 測試地點

為了解哈尼族民居內熱環境、光環境的現狀特點、變化規律，及其受周圍環境的影響情況，同時也為后續物理環境優化研究做準備，挑選同一地區的兩個村莊分別進行物理環境參數實測。

圖1 全福莊地理位置圖

全福莊地處于元陽縣新街鎮上，在整個縣城的南部，海拔較高1900m左右，整個村子中有四個大大小小的寨子。本次選用民居位于四個寨子的中部，始建于上個世紀60年代，在建寨初期只有五戶人家，發展到現在的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民居還剩17戶。在全福莊這個村子中，有一條主路，大部分的分居都坐落于這條路的兩側。在這個村寨中的哈尼族傳統民居在建筑朝向、建筑材料、外觀造型和功能布局上也有著比較明顯的統一性。它們大多是坐南向北的，以木結構作為承重體系，墻體都是土坯墻，用茅草作為屋頂材料[1-2]。

圖2 新街鎮地理位置圖

上主魯老宅坐落于新街鎮上，距離鎮政府5km左右，海拔較高1800m。上主魯老寨是一個小型村寨，生活條件較差。但村寨中的哈尼族傳統民居確實十分具有傳統特色的，村寨中的民居都具有自己的特色，也是選擇作為分析測試的主要原因。

2.2 測試設備

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

2.3 測試方法及內容

觀測方法主要采用的是定點觀測法，定點觀測法是在民居內部設置固定的測點，并安置儀器進行測試，每隔2小時記錄一次物理環境數值，如：室內溫度、室內濕度、二氧化碳濃度等。其他部分物理環境數據每隔4個小時測試一次，如室內輻射量和自然采光情況。

表1 現場實測地點情況

3 全福莊哈尼族傳統民居物理環境分析（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，是基于木構結構外圍土坯墻的“蘑菇房”。面寬9.8m，進深6.8m。室內的最底層沒有設置隔墻，主要用于飼養牲口、擺放農具。第二層是人們的生活空間，在三層有個閣樓用于放置糧食，在三層存在一個平實的曬臺，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℃。李宅內部沒有任何空調或風扇，所以該室內環境則視為無主動式降溫措施。

李宅內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點至此日2點的時間內溫度一直維持在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℃，雖然低于室內熱環境標準的16℃，但李宅室內居住溫度基本滿足人體熱舒適度的要求。按照標準的16℃，李宅在夜晚休息時的室內熱環境，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，所以使得濕度產生較大變化。世界衛生組織規定“室內濕度要全年保持在40%-70%之間”，人生活在相對濕度45%-65%的環境中最感舒適。 起居室的濕度變化速度較快，從24%到54.3%，平均的相對濕度為38.7%。臥室的相對濕度變化較慢，變動范圍從31.5%到47.6%，平均濕度可以達到38.1%。觀察室內濕度變化的規律可以看出，冬季室內的濕度變化與室外相對溫度有關系，室外溫度越高室內濕度越低，室外溫度降低室內濕度隨之提高。同時起居室與臥室白天通過陽光的照射，使得室內溫度升高，適度降低。夜晚來臨，冷空氣通過縫隙進入室內，室內的空氣濕度便大大提高。

3.3 空氣質量

李宅起居室在夏季室內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。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。發生這種情況的主要原因使由于冬季室內溫度較低，需要在起居室點燃火塘提高室內舒適度，這樣使得室內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。李宅的室內空氣質量較好，是十分適合人們居住的環境。

4 上主魯老寨哈尼族傳統民居物理環境分析（張宅）

上主魯老宅坐落于新街鎮上，距離鎮政府5km左右，海拔較高1800m。上主魯老寨是一個小型村寨。村寨中的哈尼族傳統民居確實十分具有傳統特色的，村寨中的民居都具有自己的特色，也是選擇作為分析目標進行測試的主要原因。村寨中民居的朝向各不相同，有的民居向東，有的向西，有的民居只開側門，有的民居有耳房和院子。

室外最高溫為15℃，出現在午后時間。室外最低溫度7℃，出現再清晨時段。日平均氣溫為11℃。張宅在夏季室內溫度變化極小，溫差只有3℃。起居室是張宅的主要活動空間，一般每天上午的時間，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℃，出現時間為下午5:30，最低氣溫18℃出現在清晨4:27。張宅由于自家主人白天需要務農，臥室的主要使用時間是在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21.7℃，其中最高溫度21.5℃出現在下午5:48，最低溫20.3℃出現在清晨的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風扇這種主動降溫措施，夏季張宅的室內熱舒適度扔仍于良好的狀態，說明哈尼族民居對氣候有較強的適應性，是民居生態性性能的體現。

張宅的起居室即使在冬天的溫度變化也是很小，同時溫度變化有規律，這和張宅的居住者張氏夫婦的生活習慣有很大的關系，由于晚上19：00以后起居室需要升起火塘直到半夜休息，在起居室室內升起火塘的時間內，起居室一直保持著14℃。張宅的臥室沒有任何主動式采暖措施，溫度變化主要集中在清晨時段，臥室最大溫度差距也為3.5℃左右，但由于元陽地區氣候特性，冬季室內溫度可以維持在室內舒適溫度標準線附近，張宅臥室的室內熱舒適度較好。同時也說明張宅民居的維護結構熱穩定性較好，使得張宅在冬季的室內舒適度使人滿意[3-4]。

4.1 濕度分析

張宅的室外空氣濕度變化較大，最小46%出現在下午的14:30以后，最大濕度91.6%出現在凌晨，平均空氣濕度可以達到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。通過與李宅室內濕度的對比，張宅室內濕度大的原因：（1）居整體的氣密性較差，由于建筑建造時間久遠，技術與經濟條件限制。（2）宅墻體的材料吸濕性較差。

該地區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一個上升的趨勢。張宅起居室（客廳）在冬季空氣濕度變化與室外很相似，升高降低的時間與室外相一致，臥室由于沒有主動采暖措施，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。從數值上分析張宅冬季室內空氣濕度基本處于40%～50%之間，也符合世界衛生組織的最低要求，可以說在沒有被動調節措施的情況下，根據建筑自身和地區氣候條件綜合作用下，張宅的室內空氣濕度處于可以接受的情況。

4.2 空氣質量

張宅的臥室無論在冬季還是在夏季，臥室空氣質量都十分良好，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準（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，都小于衛生組織規定的650ppm，所以張宅的起居室室內空氣情況較好。

區別較大的物理環境數據有建筑濕度與室內二氧化碳濃度差別較大。造成物理環境數據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。也導致李宅室內濕度較低。

李宅室內居住人口多與張宅，是夜間二氧化碳濃度高于張宅的主要原因。

5 結論

通過分析發現民居室內濕度較高，優化方案是選擇新型鋼制門窗，模擬優化后的數據發現，使用鋼制門窗降低室內濕度是可行的。

通過對室內光環境的調研發現，室內光環境質量較差，選擇加大開窗和添加室內電光源兩種方式進行優化，比對后發現添加室內電光源可以有效改善室內光環境，且不會影響其他物理環境。