《2西安-赵西平-武汉会议论文0805.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2西安-赵西平-武汉会议论文0805.docx（7页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、吉林省平原地区不同时期农村住宅建造情况及热工分析赵西平，周景石， 郭 华,靳亦冰（西安建筑科技大学建筑学院 陕西西安 710055）摘要：在众多的建筑类型中，民居是最具有地域特征的形式。本文选取处于严寒地带的吉林省平原地区的农村住宅作为研究对象，介绍在当地农村住宅发展过程中，形式及材料在选用上的变化情况。同时选取典型案例进行温湿度的测试，以测得的数据为依据分析该地区农村住宅的室内热环境。希望在新农村建设的前提下，为适应当地条件的新形式住宅的研究提供依据。 关键词：吉林；农村住宅；建造情况；热工分析1吉林省自然条件及平原地区农村住宅的特点吉林省大部分属于平原地区，地势平坦，气候四季分明。吉林民居
2、具有严寒地区民居的显著特点。1.1 地理位置吉林省是中国东北地区中部的边疆近海省，地处欧亚大陆东部，位置在东经1213813119，北纬40524618区间，东西长约750公里，南北宽约600公里，总面积为18.74万平方公里。吉林省地势东高西低，长白山白云峰耸立在东南边境，西部平原湖滨洼地海拔约120米，东西辽河汇合地区，海拔106米。从东南向西北渐次越过东北-西南走向的诸山群峰、台地、丘陵、平原、洼地，直达西北部的大兴安岭山前台地。1.2气候特点吉林省位于中纬度欧亚大陆的东侧，属于温带大陆性季风气候。由于长白山地与东南季风的方向直交，虽然距日本海很近，但大陆性气候仍很显著。吉林省的气候特点
3、：四季分明，气温年、日差较大，雨热同季，干湿分明，冬季寒冷而漫长，夏季温热多雨，春季气旋活动频繁，天气多变，干燥多大风，秋季秋高气爽，天气晴朗。全省气候地域差异明显，从东南向西北由湿润气候过度到半湿润气候再到半干旱气候。使吉林省的气温、降水、湿度、气压、风、霜冻甚至气象灾害都有明显的季节变化和地域差异。1.3吉林省农村住宅的特点住宅形式为以户为单位的独立式住宅。每户一个院落，在平原区土地较多，所以农民每户院子的面积都很大，但用于房建和室外活动的面积只占整个院子一小部分，其余的地方夏季多作为菜园用来耕种。当地典型住宅形式一般是三开间，中间是堂屋，作为过厅和厨房，两侧是居室。居室内设有火炕，火炕与
4、厨房中的灶台只隔一墙，实际是相连的。农民的冬季活动范围主要局限于火炕上。炕面区域始终处于较舒适的温热状态，贴近炕面区存在一定范围比远炕区较舒适的温度场空间。北方是降雨多和降雪量大的地区，所以屋顶都有一定的坡度，以加快泻水和减少屋顶积雪。以前的房屋虽不是坡屋顶，但也都设有“滚水”，即屋面中间部位要比南侧檐口高出30厘米左右。近期建造的住宅都是坡屋顶，坡度约为1：2。气温低的地方，往往墙壁较厚，外墙最薄也得是三七墙，有的还要设置保温层。房屋南侧窗子较大一些，采光效果较基金项目: 西安城乡建设委员会“2007年西安市建设科技项目”（2007KJ11）作者简介：赵西平（1963-），男，陕西咸阳人，西
5、安建筑科技大学建筑学院教授，主要从事建筑技术科学研究。好；兼顾考虑夏季通风和冬季冷风风向的影响北侧开很小的窗户，但是在较早的夯土住宅中由于进深小有的北侧不开窗；东侧和西侧不设窗子。当地农村住宅都是一层，存储用的仓房另建，与正房有一定的距离，不存在相互遮挡的问题。2不同时期典型住宅案例介绍及其热工性能建国以来，吉林省平原地区农村住宅在发展过程中根据材料和形式可以分为四个主要的类型：夯土墙平顶房、半砖墙平顶房、全砖平顶房和全砖坡顶房。夯土墙平顶住宅一般为两间、三间，五间以上者较少见。卧室均设有南炕，也可根据家庭成员的多少以及房间的尺寸设计成南北炕（对面炕）或者“万”字炕（三面设炕）。这种房子的建筑
6、材料大致包含石、土、木、草等。房架由柱子、梁柁、檩子、椽子等构成，在横向檩子的基础上再纵向的按一定距离固定若干椽子，然后再在椽子上铺以秫秸或苕条编成的房笆。最后在房笆上再涂上笆泥，并趁其未干时苫草，厚厚的泥土和草层是屋顶保温的有效措施。这种住宅一般建造时间都在四五十年之前。半砖墙平顶形式的住宅在当地被称为“一面青”，所谓“一面青”就是指住宅南墙用砖砌，而其它外墙仍然用土夯筑的形式，南墙多用三七墙，立面规整，夯土墙的截面还是上窄下宽的梯形。它的屋顶构造与以前的平顶有所不同，以前的草屋顶是在椽子上铺一层秫秸或苕条编成的笆帘，笆帘很薄，对保温不起作用，对保温作用最大的是屋面的稻草；“一面清”形式住宅
7、的屋顶是在椽子上加上草帘，草帘较厚利于保温，在草帘上墁上厚厚的草泥。全砖平顶形式的住宅出现在二十多年之前，持续的时间不长。它的内外墙都用砖砌，屋顶与“一面青”形式的屋顶基本相同，但是窗子多用木制的平开窗，支摘窗基本被淘汰，并且冬季在窗子内侧加上一层玻璃，形成双层窗。另外，由于房屋尺寸加大了一些布局也随之有所改变，主要是在进深方向上有所分隔，一般在里间屋北侧隔出一小间作为储物间，火炕布置在隔墙南面，在整个房间来看炕处于中间位置，所以这种炕被称为“腰炕”。全砖坡顶形式的住宅普遍开始在吉林平原地区兴建还只是近二十年的事情，它的外墙由最初的三七墙、四零墙、一直发展到现在的五零墙，有的还在墙体上加上保温
8、板；屋面选取的材料主要有铁皮、陶瓦和近两年常用的彩钢瓦；顶棚还是主要使用草和泥。 在下面的论述中就上面介绍的四种类型住宅选取典型的案例进行房屋热工性能的测试与分析。测试时间选在4月份，此时吉林地区农村除了火炕之外已经停止了其它的采暖措施，但是此时当地室外的气温仍然较低。测试中采用的设备是温湿度自动记录仪，在同一时间段内（24个小时）测量了室外、卧室和堂屋三处的温湿度变化，每隔半小时记录一次。记录仪的位置都选在了距地1.5米的高度处，并且避免太阳直晒和远离热源。2.1早期的夯土住宅（1）所选住宅情况简介图1是建于上世纪五十年代的夯土住宅。该房东西宽约7.3米（外墙底边，以下同），南北约5.4米，
9、平屋顶，平面两开间，里间为卧室，设有火炕；外间为厨房，设有灶台，是该地区两间房的典型布局形式。 图1 吉林地区的夯土住宅此房没有进行地基处理，只是在基址上做了简单的平整；东西山墙截面呈梯形，上窄下宽，最窄处约400mm，最宽处约800mm，在墙表面抹有20mm厚的草泥；内墙是约200mm厚的土坯墙，两侧同样抹20mm厚的草泥；在横墙上放有柁，柁上放檩子，檩子上放椽子，椽子上密排木柈子，最上面是厚厚的草泥；在传统的做法中檐口有老檐出头和老檐不出头两种，此房采用的是后一种做法，即中间的柁伸出一些，檐檩外露；该房屋只在南侧开有门窗，窗户是传统的单层支摘窗，图1中窗户外覆盖有塑料薄膜，是为了防止冷风渗
10、透；户门为约900x2100mm的木门，外包铁皮（铁皮为后期所加，本来只是木门）。（2）实测数据与结果房间日温湿度变化曲线如图2所示：图2 夯土住宅温度和湿度日变化趋势图从图2中的温度变化曲线可以看出在室外气温变化较大，湿度较低，但是波动不大。室内相对波动范围更小一些。通过计算得出卧室的日温度平均值是18.8，最大差值为2.56，全天温度标准差值0.580，室内平均湿度是56.48%，波动不大，应该是比较舒适的。堂屋温度与室内相比各个时刻都低一点。室内的相对湿度变化曲线较为平滑，除午炊时间湿度有所波动外，全天的湿度没有大的起伏。2.2半砖平顶住宅（1）所选住宅简介 图3是一所“一面青”形式的住
11、宅，该住宅建于二十世纪七十年代，具有当时所建造住宅的典型特征。住宅三开间，中间堂屋靠南侧设置两个灶台，两边的卧室均设有火炕，烟囱贴于两侧的山墙。图3（a）是住宅南立面的照片，房屋平屋顶，南高北低。为了增加稳定性，两侧边缘有类似壁柱的凸出部位，屋檐前面有封檐板，在垛子顶和窗台部位有简单的修饰。图3（b）是山墙的照片，“一面青”的形式一目了然。 a.南立面 b.东侧山墙图3 姜宅照片该住宅的构造形式：地基、基础：没有地基、基础措施，只是在基址上做了简单的找平处理；南侧外墙：240厚粘土实心砖，砂土粘结，水泥勾缝；其它外墙：夯土墙，外面抹20厚草泥底宽约1米，上面宽约半米；内 墙：200厚土坯墙，两
12、侧各抹20厚草泥；门 窗：木门，木制支摘窗；屋 顶：在横墙上放置“柁”，柁上放檩子，檩子上铺一层草制帘子，帘子上抹约200mm厚草泥。（2）温湿度测试情况图4是一天中室外、卧室和堂屋三处的温度和湿度变化曲线：图4 温度和湿度变化曲线 从图4中的温度的变化曲线可以看出在室外温度波动较大的情况下，室内气温仍然在较小的范围内波动。波峰出现在十二点与十四点之间，最小值出现在两点到六点之间。通过计算得出室外平均温度是8.03，卧室和堂屋的平均温度分别是18.02和16.32，室内外温度平均值相差近十度。室外、卧室、堂屋的标准差分别为6.29、1.11和0.94。图4中的湿度变化曲线显示了室外、卧室和堂屋
13、三处的湿度变化情况，室内外湿度大体上呈现同样的变化趋势，但是程度上差异却较大。卧室和堂屋的湿度平均值分别是53.95%和59.41%，而室外的是31.33%；室外、卧室、堂屋的标准差分别为14.91%、5.93%、10.21%。2.3全砖平顶住宅（1）所测住宅构造形式概况选取的测试对象是一周姓人家居住的房屋，该房屋建于1987年，平顶，三开间（图5所示）。东西宽约11米，南北约8米。明间分为门厅、厨房南北两部分；东屋是腰炕，炕北侧是一个小的储物间；西屋是北炕，较为宽敞。整体上看这种分隔方式比以前的住宅功能分区要细化一些。 图5 住宅南立面该房屋的构造形式较以前也改变了许多：东西山墙和南墙是三七
14、砖墙，北墙是双层墙（外测三七墙，内侧一二墙，中间是约4厘米厚的空气层）。窗子是木制双层窗。户门是木制门，外包一层铁皮。地面铺实心粘土砖。屋顶的形式是在檩子上铺一层苇草编制的帘子，苇帘上直接抹200mm厚草泥作为屋面，天棚是用纤维板和木条钉制。 （2）实测数据分析图6 温度和湿渡变化曲线 测得的周宅的室内卧室、室内次要房间和室外的温度和湿度如图6所示。由此图我们可以看出，春季室内的卧室和次要房间的温湿度曲线平滑，差别不大，昼夜的温差和湿差也不大，室内与室外的平均温度相差约6，而相对湿度相差24%；相对湿度能说明空气对人体热舒适度、房间及围护结构对湿状况的影响，最适宜的湿度范围大致是50%60%，
15、此房屋卧室的平均相对湿度为56%左右，室内平均温度为20左右，并且波动不大，应该说是比较舒适的。相对而言，室外温度曲线的波谷大致出现在早上5点，这一点是非常符合当地气候特点的，但是它的波动较大，一天内的温度相差二十度以上；同样，室外湿度曲线的波峰也出现在早上5点，且波动较大。2.4 新型的坡顶住宅（1）测试对象介绍被测房屋建于2001年，坡屋顶，四开间。东西宽16米，南北9米。西侧一间为车库，东侧第二间是门厅、厨房，剩下的两间是卧室，均设有火炕（腰炕）。图7 被测住宅北立面房屋地基为两米深的水沉砂；地基上砌宽500mm的四皮砖作为基础；东西山墙和南墙是400mm厚的砖墙，北墙是双层墙（外测三七
16、墙，内侧一二墙，空气层约4厘米）；室内在夯实的地面上铺一皮实心粘土砖，砖上墁水泥用以粘接地面砖；屋顶是坡屋顶，铁皮屋面，用直径1015cm的木材钉制的屋架，在屋架下面的横木上绑天棚杆，天棚杆上铺苇草帘，草帘上墁草泥；户门是防盗铁门；窗子是塑钢窗，双层。（2）测试结果分析图8 室内外温湿度变化曲线图8是2007年4月24日18时13分到2007年4月25日17时57分对卧室、堂屋及室外的温度和湿度测试结果。其中卧室的温度最高值出现在上午9时58分，为22.53，最低值出现在早上4时58至5时13分，为20.61。卧室日平均温度为21.64。起居室的温度最高值出现在晚上21时12分，为22.30，
17、最低值出现在早上7时27分，为18.77。室外日平均温度为14.6。卧室的相对湿度范围是22.07%49.77%,起居室的相对湿度为29.05%98.08%，室外的相对湿度为11.09%62.44%。卧室和起居室的温度比较稳定，卧室温度略低于次要用房温度。卧室温度日波幅为1.91,起居室日温度波幅为3.62,而室外温度波幅则为16.82。卧室的相对湿度在22%到50%之间，室外空气相对湿度起伏比较大，早上4时到5时能达到60%以上，而到了中午时，还不足10%。3.测试结果原因分析 某一状态情况的产生都不是单一因素作用的结果，理解问题要多方面的考虑。下面从几个角度分析产生以上结果的主要原因。3.
18、1厚重的围护结构 之所以会出现图3中室内外温差和温度波动程度都较大的情况，是因为建筑本身厚重的围护结构。它使室内的温度处于一个舒适的范围内，白天室外湿度偏低时室内相对湿度大部分时间仍然在45%55%之间。这是建筑物自身建造因素的影响。3.2风从图4可以看到室外的相对湿度从九点到十七点都低于20 %，一方面是因为白天室外气温升高，而另一方面的原因是因为这一时期当地白天刮大风导致空气干燥。这是气候因素的影响。3.3居民的生活活动 湿度变化曲线显示出室内的相对湿度会出现几个个异常的波峰，且峰值非常高，其中堂屋的情况更加明显，从波峰出现的时间可以看出这正是做饭的时候，相对湿度突然增高原因有二：一是由于
19、锅灶较大，产生的蒸汽多；另一方面是因为门窗紧闭导致蒸汽排不出去。同时这种情况又反映出被测住宅平面布局上的不合理性。这不得不让人们在做新形式住宅的设计时充分考虑人为因素的影响。4. 结论4.1对材料使用的思考 从吉林省平原地区农村住宅五十年来的发展来看，最明显的变化就是材料的使用。不同的材料对应不同的构造形式，不同的构造形式直接影响居室的舒适情况，所以材料的使用值得进行深入的思考。从上面数据结果显示出传统材料与新材料相比在某种程度上仍然具有较好的性能，所以传统材料使用方式的改进还是应该做一些必要的研究。但是，目前市场上各种材料的产品琳琅满目，许多新型产品性能优良，它对于改善室内环境效果很好，因此
20、，在挖掘当地传统材料使用价值的同时，还应该积极探索新产品的使用效果，综合考虑各种材料在住宅建造中的作用。4.2构造措施的问题农村住宅的建造主要由农村的工匠完成，他们采取的方式主要是沿袭传统的做法或者是把城市中建筑的构造措施简化后用于农村住宅的建造，当然当中也有许多合理的地方，但是很大一部分还存在着缺陷。例如墙体不做保温处理，用许多钉子把保温板固定在墙上等等这些问题都有待于解决。4.3对该地区农村住宅发展趋势的探讨当地农村住宅合理的形式应该是一种符合该地区自然条件的规范化的模式，这种模式是在大量的研究和求证的基础之上建立起来。它不仅要求建筑本身达到一定的生态标准，还应该把建筑与其他的相关系统联系起来进行考虑。参考文献：1张驭寰：吉林民居M. 北京:中国建筑工业出版社，1985；2金虹，赵华：关于严寒地区乡村住宅节能设计的思考J.哈尔滨建筑大学学报.2001，34（3）：96100；3章熙民：传热学M.北京:中国建筑工业出版社,20014宋海宏：寒区农村人居环境生态问题分析及探索J.低温建筑技术，2006；5陈滨，彭菲菲：大连沈阳夏季室内热湿环境状况的实测调查J.暖通空调，2003，33（4）：2326；
