2西安-赵西平-武汉会议论文0805

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121°38′～131°19′，北纬40°52′～46°18′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：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，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。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，图1吉林地区的夯土住宅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：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，两侧各抹20厚草泥；0.005.0010.0015.0020.0025.0020:0321:3323:030:332:033:335:036:338:039:3311:0312:3314:0315:3317:0318:33ThetimeofonedayTemperature(℃)Outdoortemperature(℃)Bedroomtemperature(℃)Outroomtemperature(℃)0.0020.0040.0060.0080.00100.0020:0322:030:032:034:036:038:0310:0312:0314:0316:0318:03ThetimeofonedayHumidity(%)Outdoorhumidity(%)Bedroomhumidity(%)Outroomhumidity(%)图2夯土住宅温度和湿度日变化趋势图门窗：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：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。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。051015202519:0021:0023:001:003:005:007:009:0011:0013:0015:0017:00时间温度（℃）室外卧室堂屋02040608010019:0021:0023:001:003:005:007:009:0011:0013:0015:0017:00时间相对湿度（%）室外卧室堂屋图4温度和湿度变化曲线图5住宅南立面图6温度和湿渡变化曲线0.005.0010.0015.0020.0025.0015:1317:4320:1322:431:133:436:138:4311:1313:43ThetimeofonedayTemperature(℃)Outdoortemperature(℃)Bedroomtemperature(℃)Middleroomtemperature(℃)0.0020.0040.0060.0080.0015:1317:1319:1321:1323:131:133:135:137:139:1311:1313:13ThetimeofonedayHumidity(%)Outdoorhumidity(%)Bedroomhumidity(%)Middleroomhumidity(%))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