賈文輝 牛海洋 馮向陽 張鐘元 張 雨 劉喜平
(陜西理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院,陜西 漢中 723000)
我國(guó)幅員遼闊,地形復(fù)雜,南北氣候差異懸殊,建國(guó)初期由于經(jīng)濟(jì)水平落后,能源緊缺,為節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本,優(yōu)先考慮為氣候寒冷的北方地區(qū)集中供暖。近年來隨著經(jīng)濟(jì)條件的迅速提高,人們對(duì)供暖的需求也越來越迫切。面對(duì)迅速發(fā)展的供暖形勢(shì),許多南方地區(qū)也開始逐步探索并實(shí)施集中供暖。但是農(nóng)村居民由于一些劣勢(shì)原因,大部分農(nóng)村住房都為自建房,且存在許多施工不按標(biāo)準(zhǔn)的措施問題,使得住房的舒適度降低。中共十八大報(bào)告中也明確提出把城鎮(zhèn)化、農(nóng)村現(xiàn)代化納入全面建成小康社會(huì)的目標(biāo),而確保農(nóng)村住房安全、提高新農(nóng)村居民現(xiàn)代生活質(zhì)量,建設(shè)以提高房屋居住舒適度、滿足房屋保溫隔熱為要求的新型住宅已成為當(dāng)前新農(nóng)村建設(shè)的重要任務(wù)之一[7]。陜西南北作為典型的冬冷夏熱地區(qū),改善農(nóng)村房屋舒適度刻不容緩[4]。
漢中市,位于陜西省西南部,北有秦嶺山地,南有巴山山地,中有漢水,西接甘肅,南通四川,東北與安康、西安、寶雞相鄰。包括漢臺(tái)區(qū)、南鄭區(qū)、城固縣、留壩縣、勉縣、佛坪縣、略陽縣、寧強(qiáng)縣、西鄉(xiāng)縣、鎮(zhèn)巴縣、洋縣兩區(qū)九縣。
漢中屬于北亞熱帶氣候區(qū),北有秦嶺、南有大巴山脈兩大屏障,寒流不易侵入,潮濕氣流不易北上,溫暖濕潤(rùn)。漢中地區(qū)氣溫的分布,受制于地形,年均氣溫14℃,最冷月平均氣溫為2.3℃,最熱月平均氣溫為25.1℃。西部略低于東部,南北山區(qū)低于平壩和丘陵,海拔600m以下的平壩地區(qū)年均氣溫在14.2℃~14.6℃。
a.了解當(dāng)前漢中農(nóng)村居民房屋施工采取的常規(guī)構(gòu)造措施;b.選取漢中縣區(qū)有代表性的村鎮(zhèn),對(duì)農(nóng)民住戶進(jìn)行問卷調(diào)查和房屋溫、濕度測(cè)試。
本項(xiàng)目是之前研究項(xiàng)目的一個(gè)延續(xù),具體見2018年低溫建筑科技發(fā)表劉喜平《漢中市農(nóng)村房屋冬夏季舒適度探究》一文。鑒于之前研究調(diào)研地點(diǎn)曾在城固、西鄉(xiāng)和勉縣開展,也考慮到漢中市面積較大,包含兩區(qū)九縣,且地形以山區(qū)為主,丘陵、平川為輔,為了保證調(diào)研數(shù)據(jù)具有一定的代表性,綜合考慮到地理因素、經(jīng)濟(jì)因素以及統(tǒng)計(jì)學(xué)中數(shù)據(jù)合理選取的原則,所以本次調(diào)研工作決定在漢中市除前面三縣以外的漢臺(tái)區(qū)、洋縣、留壩開展。
根據(jù)漢中市氣象局提供的漢中市多年來各縣區(qū)一年內(nèi)最冷和最熱的時(shí)間分布段,在此分布時(shí)間段內(nèi),本次課題研究選取了漢臺(tái)區(qū)、留壩、洋縣3 個(gè)地區(qū)不同地點(diǎn)居民房屋室內(nèi)、室外同時(shí)段連續(xù)24h 的溫度和濕度,而且漢臺(tái)區(qū)屬于市內(nèi)城鎮(zhèn)地區(qū)與處于市內(nèi)較遠(yuǎn)地區(qū)的留壩測(cè)量數(shù)據(jù)做比較。由于數(shù)據(jù)量較大,加之分析結(jié)論的高度一致性,下面僅給出漢臺(tái)區(qū)城鎮(zhèn)和留壩縣農(nóng)村房屋冬、夏季溫、濕度的具體數(shù)據(jù)作為代表來說明舒適度調(diào)研結(jié)果,調(diào)研數(shù)據(jù)如圖1~圖4 所示(城鎮(zhèn)房屋代表漢臺(tái)區(qū),農(nóng)村房屋代表留壩縣)。
如圖1連續(xù)24h室內(nèi)外溫度觀測(cè)可知,城鎮(zhèn)地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)外溫度全天均值范圍在26.52℃~27.50℃。城鎮(zhèn)和農(nóng)村房屋室內(nèi)溫度變化幅度小,室外溫度變化范圍較大,夜晚室內(nèi)溫度均比室外溫度高,城鎮(zhèn)地區(qū)早晨6 點(diǎn)~10 點(diǎn)室內(nèi)仍比室外溫度高,而農(nóng)村地區(qū)白天室內(nèi)低于室外溫度。城鎮(zhèn)地區(qū)白天最高室內(nèi)外溫差為4.8℃,夜晚最高室內(nèi)外溫差為2.5℃。農(nóng)村地區(qū)白天最高室內(nèi)外溫差為3.7℃,此時(shí)室外溫度為30.7℃。兩個(gè)地區(qū)室內(nèi)外溫差都比較小但夏季白天農(nóng)村地區(qū)溫度高且農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)外溫差較小于城鎮(zhèn)地區(qū),房屋舒適度都較差,但相比城鎮(zhèn)地區(qū),農(nóng)村地區(qū)房屋舒適度則更差。

圖1 漢臺(tái)留壩2019夏季室內(nèi)外溫度圖表
如圖2,連續(xù)24h 室內(nèi)外濕度觀測(cè)可知,農(nóng)村房屋濕度較大且室內(nèi)大與室外,濕度范圍在70%~85%RH左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于漢臺(tái)區(qū)城鎮(zhèn)房屋濕度值,從下午到早上7 點(diǎn),濕度均緩慢上升,測(cè)試當(dāng)天天氣有風(fēng)所以早上7 點(diǎn)過后農(nóng)村房屋室外濕度又急劇下降。農(nóng)村房屋室內(nèi)濕度一整天一直處于70%~85% RH 左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人體適宜健康濕度,說明夏季農(nóng)村地區(qū)房屋室內(nèi)通透性差,室內(nèi)潮濕悶熱。

圖2 漢臺(tái)留壩2019夏季室內(nèi)外濕度圖表
如圖3連續(xù)24h室內(nèi)外溫度觀測(cè)可知,城鎮(zhèn)地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)外溫度全天均值在4.37℃~8.62℃,農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)溫度比城鎮(zhèn)地區(qū)一整天都低,城鎮(zhèn)地區(qū)天氣為陰且有微風(fēng),夜晚溫度開始回升至第二天6點(diǎn)溫度為10℃左右,之后天氣轉(zhuǎn)晴。下午1點(diǎn)-4點(diǎn),農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)外溫差范圍在1℃左右,同時(shí)段城鎮(zhèn)地區(qū)室內(nèi)外溫差為5.1℃~7.6℃;下午6點(diǎn),農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)外溫差達(dá)到最高為1.4℃,此時(shí)城鎮(zhèn)地區(qū)室內(nèi)外溫差為8.5℃且此溫差持續(xù)時(shí)間長(zhǎng);夜晚農(nóng)村地區(qū)溫差在0.6℃左右,農(nóng)村地區(qū)室外夜晚溫度僅有4.8℃,溫度較低;早上6點(diǎn),農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)外溫差為1.9℃,此時(shí)城鎮(zhèn)地區(qū)室內(nèi)外溫差為1.6℃,城鎮(zhèn)地區(qū)比農(nóng)村地區(qū)室內(nèi)外溫差僅小0.3℃。總體對(duì)比可知農(nóng)村地區(qū)房屋室內(nèi)外溫差較小且冬天夜晚溫度低,農(nóng)村房屋舒適度較差。

圖3 漢臺(tái)留壩2019冬季室內(nèi)外溫度圖表
如圖4 連續(xù)24h 室內(nèi)外濕度觀測(cè)可知,農(nóng)村地區(qū)濕度在75%~95%RH 之間,濕度值較穩(wěn)定且濕度大,城鎮(zhèn)地區(qū)濕度在35%~65%RH 左右,從下午開始城鎮(zhèn)天氣為陰天且有風(fēng),所以夜晚濕度下降且濕度較小,第二天早上6 點(diǎn)天氣轉(zhuǎn)晴濕度開始上升。總體上兩地冬季房屋潮濕寒冷且農(nóng)村地區(qū)比城鎮(zhèn)地區(qū)濕度大,舒適度更差。

圖4 漢臺(tái)留壩2019冬季室內(nèi)外濕度圖表
通過城鎮(zhèn)、農(nóng)村房屋數(shù)據(jù)對(duì)比,從冬、夏季溫、濕度數(shù)據(jù)分析,在室內(nèi)外溫濕度各個(gè)時(shí)段上的比較以及對(duì)比人體在室內(nèi)感覺最舒適的溫度為18℃~24℃和人體最適宜的健康濕度為45%~65%RH可知,留壩縣農(nóng)村房屋溫濕度差值小、通風(fēng)隔熱性能差、整體性差,即漢臺(tái)區(qū)留壩縣農(nóng)村房屋舒適度差。
漢中在氣候分區(qū)中屬于“夏熱冬冷”氣候區(qū),又是國(guó)家劃定的非集中供暖區(qū)域[1],冬天室內(nèi)沒有取暖設(shè)施,室外溫度比較低,干燥寒冷;我國(guó)夏季普遍高溫,漢中水域較廣,河流較多,空氣濕度極大,夏季非常潮濕悶熱,加之室內(nèi)濕度大。從漢中市漢臺(tái)區(qū)和留壩縣冬夏兩季室內(nèi)外連續(xù)24h溫度和濕度測(cè)量及數(shù)據(jù)圖表的分析對(duì)比可知,漢中市農(nóng)村房屋的室內(nèi)溫濕度與同時(shí)段室外溫濕度值相差很小,所以舒適度極差。因此,漢中農(nóng)民房屋舒適度較差的原因其一是自然氣候差,其二則在于房屋本身。本文主要從房屋本身出發(fā),經(jīng)調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)存在以下問題:
農(nóng)村房屋由于缺乏政府相關(guān)部門的整體規(guī)劃和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),居民房屋多分散化,為圖省錢、方便耕種,農(nóng)村居民在地勢(shì)低洼、距離河床較近處、靠近道路的農(nóng)田里建房,這些地方常年地下水位較淺,而農(nóng)民由于經(jīng)濟(jì)條件有限、缺乏一定的常識(shí),對(duì)于地基的處理不到位,導(dǎo)致自建的房屋來自地面的潮氣特別嚴(yán)重;依山、取原基而建房,樹高林密,信號(hào)差,交通、用水不便,常年日照、通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)較短;相信風(fēng)水,迷信建房,房屋朝向、選址、建筑尺寸等問題更為嚴(yán)重。以上可得出農(nóng)村房屋舒適度與房屋選址有著很大關(guān)聯(lián)。
房屋朝向影響采光、通風(fēng)、噪音和節(jié)能。房屋朝向的優(yōu)劣順序是正南、東南、東、西南、北和西。對(duì)于以山為主的漢中市大范圍的農(nóng)村區(qū)域,村莊建房規(guī)劃不夠整齊統(tǒng)一,村民建房朝向隨意化,很不合理,造成“夏天陽光直射到房間、冬天墻面曬不到陽光”的現(xiàn)象,導(dǎo)致房屋冬天陰冷,夏天潮熱,降低了房屋舒適度。
建筑節(jié)能一直以來是我國(guó)農(nóng)村建設(shè)忽略的一個(gè)重要問題,城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)中基本上還沒有節(jié)能建筑的概念,仍在使用單一結(jié)構(gòu)的燒結(jié)黏土磚而不是保溫墻(可節(jié)能30%),農(nóng)村施工技術(shù)人員偏少,村民由于自身水平的限制,任意改造,極少考慮建筑的標(biāo)準(zhǔn){2}。農(nóng)村房屋的修建質(zhì)量不達(dá)標(biāo),很多施工人員為農(nóng)民自己組織的修建隊(duì),缺乏節(jié)能意識(shí)及專業(yè)知識(shí),在墻體砌筑時(shí),磚的潤(rùn)濕程度不夠,導(dǎo)致與灰縫接觸不緊密;砂漿的飽滿度不達(dá)標(biāo),墻體中“瞎縫”“通縫”“透明縫”現(xiàn)象常見;農(nóng)村大多新建磚混房屋的門窗洞口過大,門、窗框材料大多為木窗或鋁合金單層平板窗,窗戶玻璃均為單層且無節(jié)能玻璃,門窗在安裝施工中洞口與門窗框體之間未進(jìn)行必要的密封處理,導(dǎo)致房屋室內(nèi)外熱量交換頻繁,房屋保溫性下降,室內(nèi)外溫濕度差異很小;農(nóng)村房屋的墻體及屋頂未進(jìn)行保溫處理,絕大多數(shù)人不懂得使用保溫材料,使得房屋舒適度極差。
造成漢中市農(nóng)村房屋舒適度差的原因有兩個(gè):首先,漢中是非集中供暖區(qū)域,處于“夏熱冬冷”的自然氣候區(qū);其次,農(nóng)村房屋本身沒有規(guī)范化設(shè)計(jì),施工技術(shù)水平較城市居民住宅落后。本文主要從農(nóng)村新建房屋和未建房屋作為出發(fā)點(diǎn),解決農(nóng)村房屋由于自身不足而導(dǎo)致房屋舒適度差的問題,從而改善農(nóng)村房屋建筑,提高房屋舒適度。目前改善漢中農(nóng)村房屋舒適度的有效措施就是改善房屋室內(nèi)的溫度和濕度,即提高房屋的保溫隔熱性能。而解決這一問題需要從兩方面著手,一方面是政府,另一方面是農(nóng)民自身。本文結(jié)合已建房屋和未建房屋,從政府和農(nóng)民自身兩方面出發(fā)提高農(nóng)村房屋舒適度。
國(guó)家需要大力開發(fā)農(nóng)村地區(qū),鼓勵(lì)大學(xué)生回鄉(xiāng)發(fā)展,提高農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和農(nóng)民知識(shí)水平,從而提高農(nóng)民建筑技術(shù)水平,推廣使用節(jié)能建筑,增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。
國(guó)家可以出臺(tái)相關(guān)農(nóng)民建筑技術(shù)規(guī)范文件,學(xué)校可以鼓勵(lì)大學(xué)生給農(nóng)民開展建筑知識(shí)講座以及節(jié)能建筑知識(shí)講座,并大力研發(fā)更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、方便的建筑材料。
普通磚混結(jié)構(gòu)房屋基本上是沒有保溫隔熱措施的,所以對(duì)于已建房屋,可以選擇保溫涂料來增強(qiáng)建筑的保溫性能,避免拆除重建;對(duì)于未建房屋,政府可以試點(diǎn)推行對(duì)新農(nóng)村房屋修建的規(guī)范管理,由政府對(duì)農(nóng)村的主要修建工人進(jìn)行短期的規(guī)范化施工培訓(xùn),持證上崗。同時(shí)由專門的部門免費(fèi)給農(nóng)村設(shè)計(jì)規(guī)范化的房屋施工圖紙,大力開展農(nóng)村房屋統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì),使建筑符合規(guī)范、節(jié)能、環(huán)保、舒適的標(biāo)準(zhǔn)。要求凡是報(bào)批修建新房的住戶,必須依據(jù)該規(guī)范圖紙施工,從源頭上保證農(nóng)民新建房屋的質(zhì)量。
對(duì)于農(nóng)民家庭本身,在修建房屋時(shí)應(yīng)該注重房屋維護(hù)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)墻體和屋頂?shù)谋馗魺嵝裕WC門、窗安裝時(shí)與周圍洞口的密閉性。而墻體保溫上國(guó)家大力推展外墻外保溫,在墻體的不同位置增加一些保溫材料,或者外墻體直接采用保溫材料,如加氣混凝土砌塊、蒸壓粉煤灰磚、混凝土空心砌塊等新型材料達(dá)到良好的保溫效果,基本上可以消除熱橋,絕熱層效率可達(dá)到85%~95%,室內(nèi)熱舒適度較好,不會(huì)對(duì)墻體承重結(jié)構(gòu)造成危害,既適用于新建建筑,又適用于舊房改造,施工中不影響正常使用。當(dāng)然最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方法還可以選擇在240mm實(shí)心磚或多孔磚墻的內(nèi)外涂抹一定厚度的保溫砂漿,該方式更適合于漢中農(nóng)村地區(qū)采用。同時(shí)可以在房屋的現(xiàn)澆混凝土平屋頂上加上高度較小的瓦屋面,減小屋頂和室外的空氣交流。如果采用平屋頂,也可以選擇倒置式屋頂保溫構(gòu)造形式[3][5][6]。
農(nóng)民在地下水位比較淺或者在距離河流較近的地方修建房屋時(shí),地基需要做防潮處理,且地面、外墻面一定高度范圍內(nèi)也要做防潮處理,外墻四周要做好排水,以防地面以下的潮氣進(jìn)入室內(nèi),增加室內(nèi)的濕度[4]。
通過對(duì)漢中市農(nóng)村房屋室內(nèi)外冬夏季溫濕度連續(xù)24h測(cè)量結(jié)果并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出:漢中農(nóng)民房屋舒適度較差,一方面是由自然氣候差導(dǎo)致,漢中市屬于夏熱冬冷地區(qū),且該地區(qū)不屬于國(guó)家冬季集中供暖區(qū)域,當(dāng)?shù)厮驈V、河流多,導(dǎo)致常年空氣中濕度大;另一方面在于房屋本身,農(nóng)民自建房施工措施存在問題,房屋密閉性不好,該地農(nóng)村房屋冬夏季室內(nèi)外溫差較小,造成冬季室內(nèi)陰冷、夏季室內(nèi)潮熱,使得房屋的舒適度極差。由測(cè)量數(shù)據(jù)分析可知,漢中市農(nóng)村房屋室內(nèi)舒適度中的溫濕度指標(biāo)均不在人身體適宜的范圍內(nèi),必須通過一定的措施來改善農(nóng)民居住的環(huán)境,提高房屋舒適度。而目前改善漢中農(nóng)村房屋舒適度的有效措施就是改善房屋的保溫隔熱性能, 解決這一問題主要從政府和農(nóng)民自身兩方面入手。政府需要引導(dǎo)農(nóng)民,自主建房要有規(guī)劃、有秩序,大力推廣農(nóng)民使用節(jié)能建筑,提高農(nóng)民建筑環(huán)保意識(shí),并給申請(qǐng)此類建房的居民一定的補(bǔ)償,爭(zhēng)取盡早實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)的目標(biāo);農(nóng)民自身要有提高房屋品質(zhì),節(jié)能環(huán)保的意識(shí),可投入較少的資金,在房屋的門窗、墻體、屋蓋等方面保證其密封性,較潮濕地區(qū)建房要做好防潮處理,改善漢中農(nóng)民房屋舒適度。