地區新型夯土民居室內熱環境測試
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摘要:以甘肅省會寧縣的“現代夯土綠色民居建造研究示范項目”為例，對當地新型夯土民居的室內熱環境進行測試及能耗模擬分析，并與當地傳統夯土民居和傳統磚混民居進行比較，得出新型夯土民居的室內熱環境要優于后兩者，是值得繼續大力推廣的綠色民居模式。
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，并利用現代化夯筑設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夯土民居的固有缺陷，且具有施工簡單、綠色環保、造價低廉等優點，是滿足現代社會經濟、安全、綠色、環保等需求的新型民居形式，尤其適合西北黃土高原等環境惡劣、經濟貧困的鄉村地區。國內針對新型夯土民居的研究，主要集中在結構的抗震性和營建技術等方面，尚未有人針對其室內熱環境進行系統性研究，研究新型夯土民居的室內熱環境和節能效果對于其進一步的推廣應用具有重要的意義。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，在全國熱工分區上屬于寒冷地區，在建筑節能方面應著重考慮冬季保溫。當地傳統的民居形式主要有三大類，分別是年代較久遠的傳統夯土民居、較現代的磚混民居，以及當地所特有的夯土和磚混相結合的民居形式。由于會寧縣毗鄰蘭州，利用WeatherTool軟件，以蘭州市的全年氣溫數據為參考，可得知當地夏季最熱月為7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行重點研究。而為了對新型夯土民居和傳統民居的室內熱環境進行對比，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(住宅類型為傳統夯土民居)以及李祥家廂房(住宅類型為磚混民居)作為傳統民居的對比對象。
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室內外溫濕度自記儀，主要測量的內容為各選定房間的室內外空氣溫濕度。
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。作為當地首座示范宅，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傳統民居中測點布置方案
在所選擇用于對比的傳統民居中，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熱環境測試分析
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行數據分析，其測得結果如圖5，圖6所示。經表1可得出:1)當地氣候冬季較寒冷，需做好保溫節能;2)老岳家正房經火爐采暖后滿足GB/T50824—2013農村居住建筑節能設計標準中規定的舒適要求;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熱環境測試分析
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行數據分析，其測得結果如圖7，圖8所示。經表2得出:1)當地夏季室外氣候較為涼爽，可較少考慮夏季隔熱;2)根據GB/T50824—2013農村居住建筑節能設計標準可知，老岳家各個房間的夏季室內熱環境基本是舒適的;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民居對比分析
通過對新型夯土民居的室內熱環境進行冬季和夏季的實測分析，可以得出當地夏季較為涼爽，而冬季非常寒冷，且在熱工分區中，當地處于寒冷地區，建筑應主要考慮冬季保溫，因此此處僅對新型夯土民居與傳統民居的冬季室內熱環境進行測試比較，在比較對象的選擇中，老岳家廂房為新型夯土形式，老岳老宅為傳統夯土形式，李祥家廂房為磚混形式，這三個房間均為不采暖房間，且朝向相同。測得的對比結果如圖9，圖10所示。經表3得出:1)在相似的情況下(房間均不采暖，且大小、朝向相似，僅構筑方式不同)，新型夯土房間的室內熱環境最好，傳統夯土房間的次之，磚混房間的最差;2)新型夯土房間的室內溫度波動幅度最小，其熱穩定性最好;3)三種房間內的空氣濕度都是舒適的。
5能耗模擬分析
為了更加清晰、準確的評判新型夯土民居的節能效果，利用能耗模擬分析軟件DeST-h對其進行冬季采暖季能耗分析，獲得新型夯土民居的耗熱量指標，并將之與傳統民居的進行對比，以此得到新型夯土民居的節能效果。在DeST-h軟件中建立新型夯土民居、傳統夯土民居及傳統磚混民居的對比模型，為了方便對比，將三者的建筑形式、朝向及尺寸設為一致，僅在圍護結構的構造形式上有所不同，它們各自的構造做法完全參照當地民居的真實情況進行設置，如表4～表6所示。此外，軟件中的模擬參數根據調研得到的當地居民的生活及活動狀況進行設置。最終DeST-h軟件得出的能耗模擬結果如表7所示。通過表7可得，新型夯土民居的耗熱量指標比傳統磚混民居的低了44%，比傳統夯土民居的低了39%，這反映了新型夯土民居的節能效果顯著，是一種節能、環保的綠色民居形式。
6結論與展望
通過現場測試及能耗模擬分析可知，新型夯土民居的室內熱環境要優于傳統夯土民居及傳統磚混民居，且節能效果顯著，再結合其在經濟性、抗震性和耐久性等方面的優點，可以得出新型夯土民居是值得繼續大力推廣的綠色民居模式。
參考文獻:
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作者：劉成琳 單位：山東科技職業學院建筑工程系
