地區(qū)新型夯土民居室內(nèi)熱環(huán)境測試
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摘要:以甘肅省會寧縣的“現(xiàn)代夯土綠色民居建造研究示范項目”為例，對當(dāng)?shù)匦滦秃煌撩窬拥氖覂?nèi)熱環(huán)境進(jìn)行測試及能耗模擬分析，并與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)夯土民居和傳統(tǒng)磚混民居進(jìn)行比較，得出新型夯土民居的室內(nèi)熱環(huán)境要優(yōu)于后兩者，是值得繼續(xù)大力推廣的綠色民居模式。
關(guān)鍵詞:甘肅地區(qū)；新型夯土民居；室內(nèi)熱環(huán)境
引言
新型夯土民居是指使用新型夯土材料———一般為土、砂和石子的混合物，并利用現(xiàn)代化夯筑設(shè)備及夯筑方式夯筑而成的民居形式。它不僅在抗震性、耐久性等方面改善了傳統(tǒng)夯土民居的固有缺陷，且具有施工簡單、綠色環(huán)保、造價低廉等優(yōu)點，是滿足現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)、安全、綠色、環(huán)保等需求的新型民居形式，尤其適合西北黃土高原等環(huán)境惡劣、經(jīng)濟(jì)貧困的鄉(xiāng)村地區(qū)。國內(nèi)針對新型夯土民居的研究，主要集中在結(jié)構(gòu)的抗震性和營建技術(shù)等方面，尚未有人針對其室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)性研究，研究新型夯土民居的室內(nèi)熱環(huán)境和節(jié)能效果對于其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用具有重要的意義。新型夯土民居示范基地位于甘肅省會寧縣，屬于黃土高原地區(qū)，在全國熱工分區(qū)上屬于寒冷地區(qū)，在建筑節(jié)能方面應(yīng)著重考慮冬季保溫。當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的民居形式主要有三大類，分別是年代較久遠(yuǎn)的傳統(tǒng)夯土民居、較現(xiàn)代的磚混民居，以及當(dāng)?shù)厮赜械暮煌梁痛u混相結(jié)合的民居形式。由于會寧縣毗鄰蘭州，利用WeatherTool軟件，以蘭州市的全年氣溫數(shù)據(jù)為參考，可得知當(dāng)?shù)叵募咀顭嵩聻?月，8月，冬季最冷月為1月，2月，此次研究僅選取最冷和最熱兩個時間段進(jìn)行測試研究。
1測試對象
在本次測試中，選擇會寧縣馬岔村首座示范房老岳家進(jìn)行重點研究。而為了對新型夯土民居和傳統(tǒng)民居的室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行對比，以相似的朝向、形式和大小為條件，選擇了位于同村的老岳家老宅(住宅類型為傳統(tǒng)夯土民居)以及李祥家?guī)?住宅類型為磚混民居)作為傳統(tǒng)民居的對比對象。
2測試說明
此次研究的測試時間為2015年1月3日～8月30日，所采用的測試儀器主要是HOBO室內(nèi)外溫濕度自記儀，主要測量的內(nèi)容為各選定房間的室內(nèi)外空氣溫濕度。
3測點布置
3．1新型夯土民居(老岳家)中的測點布置方案
老岳家是會寧縣馬岔村的首座新型夯土民居示范宅，它的建成后的效果如圖1所示。作為當(dāng)?shù)厥鬃痉墩?，老岳家所有的墻體材料均為新型夯土，院落布局為三合院式，屋頂形式有兩種，其中正堂和廂房為單坡頂，儲物間為平屋頂，此外正堂外有加設(shè)附加陽光間。在采暖方面老岳家僅正堂靠火爐采暖，其他房間均不采暖。具體測點位置及布置形式如圖2所示。
3．2傳統(tǒng)民居中測點布置方案
在所選擇用于對比的傳統(tǒng)民居中，具體測點布置如圖3，圖4所示。
4測試分析
4．1新型夯土民居冬季室內(nèi)熱環(huán)境測試分析
在整個測試期間，選擇1月8日～1月15日為期一周的時間進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其測得結(jié)果如圖5，圖6所示。經(jīng)表1可得出:1)當(dāng)?shù)貧夂蚨据^寒冷，需做好保溫節(jié)能;2)老岳家正房經(jīng)火爐采暖后滿足GB/T50824—2013農(nóng)村居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的舒適要求;3)廂房和儲物間有較大差別，推其原因，可能由屋頂形式及朝向的不同而造成;4)陽光間白天升溫作用明顯，對正房起到了保溫的作用，但夜晚降溫較快;5)相對濕度除了儲物間外，均是舒適的。
4．2新型夯土民居夏季室內(nèi)熱環(huán)境測試分析
在整個測試期間，選擇7月26日～8月1日為期一周的時間進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其測得結(jié)果如圖7，圖8所示。經(jīng)表2得出:1)當(dāng)?shù)叵募臼彝鈿夂蜉^為涼爽，可較少考慮夏季隔熱;2)根據(jù)GB/T50824—2013農(nóng)村居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可知，老岳家各個房間的夏季室內(nèi)熱環(huán)境基本是舒適的;3)由于陽光間白天明顯的升溫作用，造成老岳家正房的室內(nèi)平均溫度要比廂房高，溫度波動范圍也偏大，這也是陽光間在夏季的不利影響。
4．3新型夯土民居與傳統(tǒng)民居對比分析
通過對新型夯土民居的室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行冬季和夏季的實測分析，可以得出當(dāng)?shù)叵募据^為涼爽，而冬季非常寒冷，且在熱工分區(qū)中，當(dāng)?shù)靥幱诤涞貐^(qū)，建筑應(yīng)主要考慮冬季保溫，因此此處僅對新型夯土民居與傳統(tǒng)民居的冬季室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行測試比較，在比較對象的選擇中，老岳家?guī)繛樾滦秃煌列问?，老岳老宅為傳統(tǒng)夯土形式，李祥家?guī)繛榇u混形式，這三個房間均為不采暖房間，且朝向相同。測得的對比結(jié)果如圖9，圖10所示。經(jīng)表3得出:1)在相似的情況下(房間均不采暖，且大小、朝向相似，僅構(gòu)筑方式不同)，新型夯土房間的室內(nèi)熱環(huán)境最好，傳統(tǒng)夯土房間的次之，磚混房間的最差;2)新型夯土房間的室內(nèi)溫度波動幅度最小，其熱穩(wěn)定性最好;3)三種房間內(nèi)的空氣濕度都是舒適的。
5能耗模擬分析
為了更加清晰、準(zhǔn)確的評判新型夯土民居的節(jié)能效果，利用能耗模擬分析軟件DeST-h對其進(jìn)行冬季采暖季能耗分析，獲得新型夯土民居的耗熱量指標(biāo)，并將之與傳統(tǒng)民居的進(jìn)行對比，以此得到新型夯土民居的節(jié)能效果。在DeST-h軟件中建立新型夯土民居、傳統(tǒng)夯土民居及傳統(tǒng)磚混民居的對比模型，為了方便對比，將三者的建筑形式、朝向及尺寸設(shè)為一致，僅在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式上有所不同，它們各自的構(gòu)造做法完全參照當(dāng)?shù)孛窬拥恼鎸嵡闆r進(jìn)行設(shè)置，如表4～表6所示。此外，軟件中的模擬參數(shù)根據(jù)調(diào)研得到的當(dāng)?shù)鼐用竦纳罴盎顒訝顩r進(jìn)行設(shè)置。最終DeST-h軟件得出的能耗模擬結(jié)果如表7所示。通過表7可得，新型夯土民居的耗熱量指標(biāo)比傳統(tǒng)磚混民居的低了44%，比傳統(tǒng)夯土民居的低了39%，這反映了新型夯土民居的節(jié)能效果顯著，是一種節(jié)能、環(huán)保的綠色民居形式。
6結(jié)論與展望
通過現(xiàn)場測試及能耗模擬分析可知，新型夯土民居的室內(nèi)熱環(huán)境要優(yōu)于傳統(tǒng)夯土民居及傳統(tǒng)磚混民居，且節(jié)能效果顯著，再結(jié)合其在經(jīng)濟(jì)性、抗震性和耐久性等方面的優(yōu)點，可以得出新型夯土民居是值得繼續(xù)大力推廣的綠色民居模式。
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作者：劉成琳 單位：山東科技職業(yè)學(xué)院建筑工程系
