李效梅，黃 帥

(貴州大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，貴陽(yáng) 550025)

關(guān)于傳統(tǒng)民居熱環(huán)境、熱工性能及節(jié)能方面的研究近幾年已比較成熟，但在貴州地區(qū)對(duì)傳統(tǒng)民居進(jìn)行研究的部分學(xué)者仍停留在實(shí)地調(diào)查、測(cè)繪分類(lèi)階段，幾乎沒(méi)有學(xué)者從多個(gè)角度對(duì)傳統(tǒng)民居進(jìn)行研究，也未注重傳統(tǒng)民居熱環(huán)境、熱工性能的量化研究。本文從量化的角度研究貴州安順市鎮(zhèn)寧縣傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居熱工性能，從深層次開(kāi)始探索鄉(xiāng)土建筑的繼承與發(fā)揚(yáng)模式。

1 高蕩村布依族傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居現(xiàn)狀

高蕩村位于貴州省安順市鎮(zhèn)寧布依族苗族自治縣城關(guān)鎮(zhèn)，離縣城13.5Km，有千年古寨之稱(chēng)，海拔為1186.2米。高蕩村傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居是布依族傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居的典型代表。高蕩村所在的鎮(zhèn)寧縣一年中，最高氣溫39.4℃，最低氣溫為零下9.2℃。該縣一部分地區(qū)全年無(wú)霜，大部分地區(qū)的無(wú)霜期在297-345天，總體來(lái)說(shuō)該縣無(wú)霜期較長(zhǎng)，該縣年平均氣溫為14.4℃-19.7℃。鎮(zhèn)寧縣在熱工分區(qū)上屬于溫和地區(qū)，冬季寒冷、夏季涼爽，建筑設(shè)計(jì)主要考慮保溫[1]。

高蕩村布依族傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居是安順地區(qū)典型的石木結(jié)構(gòu)建筑如圖1，外墻由石頭砌筑，屋頂為石板，石頭屬于石灰?guī)r，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為木結(jié)構(gòu)穿斗式。高蕩村布依族傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居功能布局和鎮(zhèn)寧縣其它地區(qū)

圖1 傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居

布依族傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居布局基本一致，屬于古老的干欄式建筑。一層是喂養(yǎng)豬、牛的牲畜圈，二層中間為堂屋，兩邊為廂房，堂屋后面用木板隔開(kāi)做火塘，通常布依族人家冬季在此烤火并熏臘肉。廂房有隔成兩間或三間。三層是閣樓層用于儲(chǔ)存雜物。鎮(zhèn)寧縣布依族傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居是石木混合結(jié)構(gòu)體系，支承體系是木結(jié)構(gòu)和兩邊的山墻。兩邊山墻處屋面荷載自上而下傳至檁，再到山墻，最后傳遞給屋基；中間木構(gòu)架處屋面荷載自上而下傳至檁，再到柱，最后傳遞給屋基。整個(gè)木構(gòu)架是卯榫體系，沒(méi)有一顆釘子。

2 鎮(zhèn)寧縣傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居熱環(huán)境實(shí)測(cè)研究

2.1 傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居熱環(huán)境實(shí)測(cè)

在高蕩村選取了一棟典型的傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居，修建年代為明朝中后期，溫濕度測(cè)點(diǎn)均設(shè)置在被測(cè)房間中間，距離地面1.5米高。本次測(cè)試用到的儀器有黑球溫度計(jì)，用黑球溫度計(jì)測(cè)試空氣溫度、空氣相對(duì)濕度。每一個(gè)小時(shí)對(duì)測(cè)點(diǎn)測(cè)試一次，并進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)不間斷監(jiān)測(cè)[2]，測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示。

圖2 傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居平面、立面圖

2.2 傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居實(shí)測(cè)結(jié)果分析

(1)溫度分析

冬季測(cè)試期間，高蕩村冬季室外平均溫度在10℃以下，民居室內(nèi)平均溫度同樣在10℃以下，不符合《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50376-2012)要求的民用建筑室內(nèi)熱舒適溫度為18℃-24℃的要求；夏季測(cè)試期間室外平均溫度在23.9℃，居室內(nèi)平均溫度為22.9℃-23.9℃，符合《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50376-2012)要求的民用建筑室內(nèi)熱舒適溫度為18℃-24℃的要求。鎮(zhèn)寧縣屬于溫和地區(qū)，夏季無(wú)需采取降溫措施。冬季較冷，傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居的居民冬季室內(nèi)溫度低，石木結(jié)構(gòu)民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能差，居民需采暖；同樣通過(guò)實(shí)地調(diào)研走訪(fǎng)，居住在傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居冬季均有采暖，也否定了石木結(jié)構(gòu)民居冬暖夏涼的觀(guān)點(diǎn)，冬季石木結(jié)構(gòu)民居并不保暖，夏季涼爽是安順本屬溫和地區(qū)夏季并不炎熱，因此石木結(jié)構(gòu)夏季室內(nèi)涼爽[3]。

圖3 傳統(tǒng)民居冬季溫度對(duì)比圖

圖4 傳統(tǒng)民居夏季溫度對(duì)比圖

圖5 傳統(tǒng)民居冬季濕度對(duì)比圖

(2)濕度分析

高蕩村布依族傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居在冬季測(cè)試時(shí)期室外相對(duì)濕度為60%-80%，夏季相對(duì)濕度為60%-74%。傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居冬季室內(nèi)相對(duì)濕度基本維持在60%-70%，夏季傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居室內(nèi)相對(duì)濕度為60%-75%。傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居室內(nèi)相對(duì)濕度和室外相對(duì)濕度相差不大，高蕩村石砌傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居隔濕能力較差。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，室內(nèi)最舒適的濕度為30%-60%，高蕩村傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居冬季及夏季室內(nèi)濕度均超過(guò)了舒適值[4]。

圖6 傳統(tǒng)民居夏季濕度對(duì)比圖

3 鎮(zhèn)寧縣傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居熱工性能及節(jié)能改造研究

3.1 鎮(zhèn)寧縣傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能分析

從高蕩村冬季調(diào)研結(jié)果得出以下結(jié)論：一方面，高蕩村冬季需要采暖，夏季無(wú)需采取降溫措施；另一方面，高蕩村石木結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能較差，保溫隔濕能力差。對(duì)高蕩村圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算[5]如表1所示。

表1 傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居熱工性能

可知墻體、屋頂、窗戶(hù)傳熱系數(shù)均不滿(mǎn)足《貴州省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ52-49-2008)規(guī)定要求[6]。因此，需對(duì)傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，由于當(dāng)?shù)卣疄榱吮Ｗo(hù)傳統(tǒng)建筑文化，無(wú)論是新建當(dāng)代鄉(xiāng)土建筑還是傳統(tǒng)鄉(xiāng)土建筑，必須保留外立面文化肌理，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能改造時(shí)，外墻保溫首先考慮采用外墻內(nèi)保溫的構(gòu)造形式。綜合考慮文化、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及后期維修等原則[6]，提出了改造方案，地面構(gòu)造為石頭+50mm素混凝土+塑料薄膜+30mmxps+塑料薄膜+50mm素混凝土+20mm水泥砂漿，改造后地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為0.923W/m2·K，其余圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造如表2所示。

3.2 建筑耗熱量指標(biāo)及節(jié)能率

按《貴州省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ52-49-2008)建筑耗熱量指標(biāo)計(jì)算方法，對(duì)傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居耗熱量指標(biāo)及改造后傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居耗熱量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居耗熱量指標(biāo)為140.48W/m2，建筑耗煤量為114.59Kg標(biāo)準(zhǔn)煤/m2,建筑耗熱量指標(biāo)不符合《貴州省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ52-49-2008)規(guī)定的42W/m2。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，改造后傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居耗熱量指標(biāo)為35.11W/m2，建筑耗煤量指標(biāo)為28.64Kg標(biāo)準(zhǔn)煤/m2，改造后建筑耗熱量指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范《貴州省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ52-49-2008)要求且節(jié)能率(以未改造傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居建筑耗煤量為基準(zhǔn))達(dá)到75%。

表2 傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居改造后熱工性能

表3 傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居耗熱量、耗煤量對(duì)比

圖7 傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工改造構(gòu)造

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)地調(diào)研實(shí)測(cè)傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)溫濕度數(shù)據(jù)，得出布依族傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)冬季需要保溫夏季無(wú)需降溫，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能較差，并否定了石木結(jié)構(gòu)冬暖的觀(guān)點(diǎn)，提出了相應(yīng)的熱工性能改造措施。通過(guò)計(jì)算比較改造前和改造后傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居耗熱量及耗煤量，可知改造后建筑相對(duì)于改造前建筑節(jié)能率達(dá)75%(以未改造傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居建筑耗煤量為基準(zhǔn))，因此，建議鎮(zhèn)寧傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造措施如下(圖7)：屋頂為檁+木板20mm+sbs防水卷材3mm+XPS30mm+木枋30mm+石板30mm；外墻為石墻(石灰?guī)r)400mm+水泥砂漿15mm+界面劑+XPS30mm+抗裂砂漿5mm；地面構(gòu)造為石頭回填+50mm素混凝土+塑料薄膜+30mmxps+塑料薄膜+50mm素混凝土+20mm水泥砂漿；窗戶(hù)窗框(普通鋼鋁合金)+單框中空玻璃-6+6A+6。上述研究為鎮(zhèn)寧縣布依族傳統(tǒng)石木結(jié)構(gòu)節(jié)能改造提供了依據(jù)和思路。