川渝地区夯土民居冬季室内热环境研究

李彭源

（重庆大学材料科学与工程学院建材专业 重庆 400000）

引言

长期以来，夯土民居一直因其冬暖夏凉的特性，为广大村落居民提供了舒适的室内热环境，成为各国建筑行业研究的热点。[1]但目前国内对夯土民居热稳定性的研究还比较少见，没有充分的数据证实居民长久以来对夯土民居的观点，更没有统一的标准来指导夯土民居的保温隔热设计。因此，对夯土民居室内热环境展开测试调研，从而对其保温隔热性能进行科学评价，可对其维持室内温度稳定的有效性提供有力证明。

1 调研状况

1.1 位置概况

2019年1月19 日～2019年1月22日，笔者一行人赴四川省巴中市大茅坪镇得阳村，对当地传统民居进行了实地调研。得阳村位于巴州区大茅坪镇西北方向，距离巴城19km，面积3.3km2。本地土地资源丰富，传统民居以夯土为主，对照有代表性。村里民居大多数依山而建，南向面朝巴河，并且呈高差错落一字排开，房屋前后大多都有植被或水池存在，自然环境优良。

1.2 调研方案

笔者在调研期间对当地60户农宅发放了60份调查问卷并全部收回，其中有效问卷56份。有效率达93.3%。调查问卷内容分为房屋基本情况，家庭基本情况，室内热环境情况，住宅期望四个部分。

1.3 调研结果

1.3.1 房屋基本情况

该村落农宅建筑平面形式以‘L’型或“凹”型居多，有效调研样本中“L”型21户，“凹”型35户。建筑材料以生土和木料联系为主。平面形式占比见图1。

图1 平面形式占比（资料来源：作者自绘）

图2 民居建筑年代占比（资料来源：作者自绘）

在调研样本中，农宅的居住性质以自建为主，购买或租住的占比不足2%。56户农宅建筑中，修建于20世纪20年代的占比3.6%；建于20世纪30年代到50年代的占比5.4%；建于20世纪60年代和70年代的占比分别为8.9%和10.7%；此外有14.3%的农宅建于20世纪80年代；而20世纪90年代和21世纪初建成农宅所占比分别为33.9%和23.2%。民居各自的修建年代占比如图2。

调研发现，农宅的房间功能划分比较简单，90%以上的堂屋都失去了原有的会客休闲功能，转而用作生产和储藏。而厢房则用作起居和休闲。部分屋子虽然空间较大，但处于闲置状态。房间的功能分别基本上以生产和生活两种需求来区别，而房间的使用功能相对于宽泛。

1.3.2 家庭基本情况

调研统计结果显示如图3，该村落大部分农宅家庭人口以2～4人为主，占比超过65%。随着我国城镇化的快速推进，吸引大量农村青年劳动力向城镇转移，这对农村家庭人口结构产生重大影响。[2]结合被调研人的年龄分布，也反映了如今农村人口流失的现实。[3]调研中发现，当地居民的主要收入来源为在家务农和外出打工，在家务农的占比超过65%，个别经济条件比较好的以退休金为生，如图4。经济体制改革使中国的收入差距逐步扩大，农村内部收入差距呈扩大趋势。[2]调研统计结构也显示，得阳村居民的年收入差距较大，但大多数家庭仍处于中低收入水平，如图5。因此，在未来对农宅的修复改造中，要采用低成本的适宜，因地制宜，充分利用当地传统材料和原有建筑材料，避免大拆大建。

图3 家庭人数占比

图4 收入来源占比

图5 收入水平占比

1.3.3 室内热环境情况

为了了解居民对室内环境的主观感受，笔者从冬季冷感，夏季热感两方面对夯土居民进行了问卷调查，对这两方面分别设置了3个等级供居民选择[3]。调研结果显示，超过70%的住民认为夏日不感觉热；22.5%的居民认为热，但可接受；只有不到2%居民认为夏日屋内很热，难以接受，如图6。在冬季，则只有25%的居民认为不感觉冷；60%的居民认为冷，但可接受；15%的居民认为很冷，难以接受，如图7。由此可知，夯土民居夏季的热环境状况要好于冬季。

图6 夏室内热环境主观感受

图7 冬室内热环境主观感受

针对这样的室内热环境，笔者对该村落民居的建筑能耗进行了调研，调研结果如图8。由图可知，夯土民居的居民一般经济状况不好，超过30%的居民采用个体取暖方式，通过增加衣服来御寒；通过燃烧干柴、秸秆及煤炭取暖的居民居多，个别采用烤电火炉或燃烧天然气，极少数使用空调。而夏季则多采取开窗、开门或使用扇子来降温，还有一部分居住者会采用风扇降温，少数使用空调。

图8 冬季、夏季取暖/降温措施占比

1.3.4 住宅期望

据当地居民描述，村落中现有的一些砖房是由于地震把原有的夯土房的结构破坏了，后面又重建的。笔者对这类情况的居住者进行调研发现，他们大多认为原来的夯土房夏凉冬暖，居住起来十分舒适，但是夯土房有个缺点就是墙体不美观，有些时候墙体还会鼓胀。相比较而言，砖房就干净整洁很多，但是冬冷夏热，居住起来不舒适，此外砖房的成本会比较高，村里大多数人都还没有这个条件。

可见，夯土材料虽然具有很好的热工性能，在当地也算是资源丰富，但大多数人却认为其粗糙而不“高级”，尤其在扶贫工作开展下，破败鼓胀的墙体更是贫困的象征，势必会遭到拆除。而在我国，对具有现代审美价值的夯土建筑的研究，可谓凤毛麟角，跟不上扶贫工作开展的进度，因此，研究新型夯土技术，提升夯土房的美观性，让传统村落的建筑风貌得以保护与延续迫在眉睫。

2 典型传统民居室内热环境评价

为掌握夯土民居热环境状况，科学评价夯土民居室内热环境，课题组对当地一户具有代表性的合院式夯土民居室内热环境进行了近一天的连续测试。

2.1 测试仪器

测试仪器及参数见表1。

表1 测试仪器及测试参数

2.2 测试方法

对夯土民居室内热环境的研究，一直以来都以夏季居多，对于冬季的研究较少，但根据上文的调研问卷可知，该地区冬季存在室内热环境问题。因此本文主要对冬季夯土民居的室内热环境进行测量[4]。

案例建筑为当地一户100多年历史的普通合院式夯土民居，外形基本保持原有的风貌，建筑结构稳固，坡屋顶构造，平面采用的“凹”字型布局方式。

测点的布置如图9所示，共布置18个测点，堂屋、堂屋旁的卧室、杂物间三个房间的室内、内外墙的内外表面都布置了测试点共计13个，卧室的阁楼上布置测试点3个，除此之外，室外布置了测试点2个。

2.3 测试结果

如图11，对巴中冬季典型天室内外温度分析：①室外平均气温为6.4℃，昼夜温差10.1℃。建筑内部空间中，平均温度最高的是卧室8.2℃，温度峰值和谷值也是最高。作者分析产生此现象的主要原因有两个：a.卧室处于中间位置，与室外接触面积最少，因此受室外温度的影响最小。b.卧室接受太阳辐射量最多、效果最显著，特别是在中午太阳直射、方位角最小的时候；②与卧室紧挨着的最西面的杂物间，平均温度为7.8℃，仅次于卧室，这是由于杂物间的西面山墙受到西晒的影响，冬季下午接受的太阳辐射比其他房间多，而且杂物间的门窗密闭性较好；堂屋是一天中升温最早而降温最晚的，平均气温7.8℃，主要和人在堂屋中的活动成正相关，白天10：00以后由于人开始在堂屋劳作，堂屋升温较快，夜间20：00以后由于人在堂屋活动减少而降温较快。③阁楼的平均气温是所有房间中最低的，这是由于阁楼门窗以及屋顶与墙的密闭性不是很好，阁楼温度容易受室外温度的影响。④从图中可以看出，相对于室外温度而言，各房间室内温度起伏不大，尤其是卧室和杂物间，温度峰值直到下午18：00才出现，与室外温度峰值相比推迟了4h，这一现象可归结为夯土墙的时滞效应。正是由于夯土墙具有优越的热稳定性和较大的蓄热系数，热延迟时间也较长，使得墙体长时间保存了下午接受到的太阳辐射能，保证了室内气温的稳定。

图9 平面图及其测试点布置图

图10 作者实地测试

图11 室内外空气温度变化

通过对以上测试结果的分析可知，在实地测试的1月份，巴中当地昼夜温差比较大，而夯土建造的民居当未采用任何采暖设备时，其室内温度依旧维持在一定范围，全天温度变化幅度非常小，由此不难得出，夯土墙体热稳定性非常显著，能够保证建筑良好的室内热环境。

3 结论

调研中发现，得阳村居民普遍对以生土为墙体材料的传统民居室内热环境表示满意，认为其冬暖夏凉，性能远优于砖混结构，但不美观，因此，对具有现代审美价值的夯土民居的研究需要更多投入；通过实地测试得知，即使当地夯土民居在未采用任何采暖设备时，其室内温度依旧维持在一定范围，科学的评价了夯土民居优良的热稳定性，且当生土地资源丰富，结合因地制宜的修建原则，夯土建筑仍在当地具有保留和推广的意义。