丁勇，姚艷

(重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400045)

當前，針對村寨建筑的性能提升逐漸得到重視。2022年6月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家發(fā)展改革委印發(fā)了《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達峰實施方案》，針對“打造綠色低碳縣城和鄉(xiāng)村”的任務(wù)，明確提出了“提升農(nóng)房綠色低碳設(shè)計建造水平，提高農(nóng)房能效水平”“引導(dǎo)新建農(nóng)房執(zhí)行《農(nóng)村居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》等相關(guān)標準，完善農(nóng)房節(jié)能措施”“提高常住房間舒適性”等一系列要求[1]。由此可見，隨著城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域綠色發(fā)展的不斷深入，對于傳統(tǒng)村寨建筑的性能要求也將明顯提升，對于其室內(nèi)環(huán)境的品質(zhì)也將有本質(zhì)的改善?；趪椅髂厦褡宕逭夹g(shù)綜合示范課題，以西南地區(qū)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)村寨建筑為對象，開展了室內(nèi)環(huán)境現(xiàn)狀測試與分析，基于此，分析了當前基于村寨實際居住和感知狀態(tài)的村寨建筑冬季室內(nèi)熱環(huán)境性能要求。

當前，涉及村寨室內(nèi)環(huán)境的標準較少，目前只有《農(nóng)村居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》(GBT 50824—2013)[2]和《農(nóng)村住宅衛(wèi)生規(guī)范》(GB/T 9981—2012)[3]中有相關(guān)內(nèi)容提及，而其他的都是針對城鎮(zhèn)民用建筑適用的標準規(guī)范，例如《建筑環(huán)境通用規(guī)范》(GB 50016—2021)，雖然這些標準針對民用建筑，但在實際中，由于村寨建筑的建設(shè)特性，往往并不會執(zhí)行相關(guān)標準要求[4]。在涉及的針對性標準中，當前主要是針對農(nóng)村建筑節(jié)能方面，并沒有對農(nóng)村建筑室內(nèi)環(huán)境予以單獨規(guī)定，且對農(nóng)村建筑室內(nèi)環(huán)境的各個環(huán)境參數(shù)也沒有提出具體要求。而在一般的針對民用建筑的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量規(guī)范標準中，也并沒有針對村寨室內(nèi)環(huán)境的性能評價和指標要求予以確定。因此，對村寨室內(nèi)環(huán)境適宜水平開展研究，以盡快確定相關(guān)環(huán)境性能要求，是應(yīng)對國家發(fā)展目標的積極響應(yīng)和科學(xué)支撐。

在對農(nóng)村住宅的室內(nèi)熱環(huán)境狀況的研究領(lǐng)域，已有一些中外學(xué)者開展了相關(guān)研究。在熱環(huán)境狀態(tài)方面，Singh等[5-6]對印度東北部的農(nóng)村住宅的室內(nèi)環(huán)境進行研究，發(fā)現(xiàn)農(nóng)村住宅僅不能滿足居民冬季的熱舒適需求。Li等[7]對中國榆林地區(qū)農(nóng)村住宅進行測試研究，發(fā)現(xiàn)住宅不能完全滿足居民熱環(huán)境需求。Zhu等[8]研究發(fā)現(xiàn)中國寧夏中衛(wèi)地區(qū)農(nóng)村住宅熱環(huán)境不理想。譚良斌等[9]發(fā)現(xiàn)陜南商洛山區(qū)傳統(tǒng)民居內(nèi)部熱環(huán)境呈現(xiàn)出冬暖夏涼的熱性。任鑫佳等[10]研究了重慶地區(qū)的村鎮(zhèn)住宅，發(fā)現(xiàn)村鎮(zhèn)住宅的室內(nèi)熱環(huán)境大部分，都處于熱舒適區(qū)外，都不滿足人體熱舒適的要求。唐方偉等[11]對四川傳統(tǒng)民居進行了測試分析，表明傳統(tǒng)民居室內(nèi)存在常年結(jié)露現(xiàn)象，且傳統(tǒng)生土墻圍護結(jié)構(gòu)保溫作用不佳。宋冰等[12]研究發(fā)現(xiàn)安徽徽州地區(qū)民居的室內(nèi)熱環(huán)境不滿意率高達71%以上，熱舒適度低。丁勇等[13]針對重慶地區(qū)農(nóng)村建筑室內(nèi)熱環(huán)境開展了主客觀相結(jié)合的調(diào)研測試，發(fā)現(xiàn)當前冬夏室內(nèi)熱環(huán)境狀態(tài)較惡劣。鄭文亨等[14]對桂北山區(qū)鄉(xiāng)村新民居和舊民居的熱環(huán)境進行對比測試分析，發(fā)現(xiàn)民居夏季偏熱、冬季偏冷。周忍等[15]對黃梅縣的典型住宅的室內(nèi)熱環(huán)境進行測試，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)濕度水平偏高，總體熱濕環(huán)境不佳。芮靜雯[16]研究發(fā)現(xiàn)夏熱冬冷地區(qū)農(nóng)村住宅冬季低溫高濕，室內(nèi)最低溫度僅為4 ℃左右，由低溫導(dǎo)致的室內(nèi)相對濕度持續(xù)較高。彭小洪等[17]對湘中地區(qū)的3種典型傳統(tǒng)民居調(diào)查發(fā)現(xiàn)，民居在夏季和冬季室內(nèi)熱舒適度均較差，房間保溫隔熱性能不佳。丁勇等[18]分析了重慶地區(qū)農(nóng)村建筑的熱工性能，基于節(jié)能潛力分析了其性能差異。這些研究表明中國夏熱冬冷地區(qū)的傳統(tǒng)民居室內(nèi)熱環(huán)境狀態(tài)普遍較為惡劣，建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能較差。在室內(nèi)空氣品質(zhì)方面，當前研究主要針對城鎮(zhèn)開展，對于村寨，由于大家普遍認為環(huán)境優(yōu)美，因此往往忽略了其可能因為村寨生活習(xí)慣而產(chǎn)生的特有的空氣品質(zhì)問題[19-23]。

通過上述研究綜述，可見當前針對村寨建筑室內(nèi)環(huán)境的研究主要是在發(fā)現(xiàn)問題層面，大多數(shù)研究均是將測試結(jié)果與當前城鎮(zhèn)民用建筑領(lǐng)域的環(huán)境標準進行對標，尚未見針對村寨生活需求和生活條件的適宜性研究[24]?，F(xiàn)基于這一適宜性研究目的，通過主客觀相結(jié)合的實地測試與訪談分析方法，對重慶地區(qū)傳統(tǒng)村寨建筑冬季的熱環(huán)境特性與空氣品質(zhì)進行適宜性評估分析。

1 測試與調(diào)研

1.1 測試方案

為了解村寨傳統(tǒng)建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境分布特性，選取了重慶市武隆區(qū)后坪鄉(xiāng)文風(fēng)村天池苗寨、黔江區(qū)小南海鎮(zhèn)新建村十三寨各一棟具有代表性的傳統(tǒng)村寨木結(jié)構(gòu)建筑作為環(huán)境監(jiān)測對象，還分別選取了兩個地區(qū)各八棟具有代表性的木結(jié)構(gòu)建筑作為實測對象。村寨建筑一般有2～3層，大致由客廳、臥室、廚房構(gòu)成。在熱濕環(huán)境監(jiān)測中，采用Onset的UX100-011A溫濕度記錄儀對室內(nèi)溫度和濕度進行監(jiān)測，在每棟建筑的客廳各自布置一個監(jiān)測點，監(jiān)測周期為2021年12月1日—2022年3月1日，監(jiān)測數(shù)據(jù)間歇為10 min；對于空氣品質(zhì)，采用現(xiàn)場測試的方法，于建筑的客廳、臥室和廚房各設(shè)置測點一個，結(jié)合居民對房間的使用情況，分別對室內(nèi)空氣中PM2.5、PM10、總揮發(fā)性有機化合物(total volatile organic compounds，TVOC)、CO2的濃度，采用LX985溫濕度空氣品質(zhì)監(jiān)測儀器每日進行一次測試。

測試中相關(guān)測點布點原則和參數(shù)測試方法參考標準要求進行[25-27]。針對村寨居民大部分時間在客廳中度過，故選擇客廳作為長期監(jiān)測點，選擇客廳、臥室和廚房作為測試房間。為了反映村寨建筑居民生活習(xí)慣，測試期間，村寨民居雙扇門保持開啟，而對于監(jiān)測期間民居雙扇門的開啟與否則遵循居民的生活習(xí)慣，不做專門控制。

1.2 問卷調(diào)查

為了充分反映居民基于日常生活下對環(huán)境的主觀感受，分析環(huán)境狀態(tài)對應(yīng)的人員適應(yīng)性，研究在環(huán)境狀態(tài)測試的基礎(chǔ)上，還開展了主觀訪談?wù){(diào)研，調(diào)研內(nèi)容涉及建筑圍護結(jié)構(gòu)、建筑空間大小、居民的生活習(xí)慣、門窗的開啟習(xí)慣、居民對室內(nèi)熱濕環(huán)境的主觀評價以及居民對現(xiàn)有居住熱濕環(huán)境的期望等問題。

調(diào)研通過走訪的方式開展，分別針對生活習(xí)慣以及熱感覺，由調(diào)查者通過訪談被調(diào)查者完成并記錄相關(guān)信息。其中熱感覺調(diào)研等級劃分參考PMV指標，設(shè)定為-3、-2、-1、0、1、2、3共7個等級，其中(-1,1)為可接受區(qū)間。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱濕環(huán)境測試與調(diào)查

依據(jù)上述測試方案，通過監(jiān)測與測試，共收集到反映兩個地區(qū)傳統(tǒng)村寨建筑室內(nèi)熱環(huán)境分布狀態(tài)的一年數(shù)據(jù)，選取12月、1月和2月時間段進分析，數(shù)據(jù)分布如圖1所示。

經(jīng)統(tǒng)計整理的兩地區(qū)典型住宅室內(nèi)冬季溫濕度的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 兩地區(qū)溫濕度分布統(tǒng)計Table 1 Distribution statistics of two regions

以1 ℃為區(qū)間，可得到黔江地區(qū)測試期間溫度分布的頻譜圖如圖2所示，根據(jù)溫度分布頻率圖，8～9 ℃溫度范圍分布頻率為0.21、7～8 ℃溫度范圍分布頻率為0.18、9～10 ℃溫度范圍分布頻率為0.13、6～7 ℃溫度范圍分布頻率為0.12、10～11 ℃溫度范圍分布頻率為0.10，累計可以得到近似分布頻率70%的溫度范圍是6～11 ℃，平均溫度為8.73 ℃；以5%為區(qū)間，可以得到黔江地區(qū)測試期間濕度分布的頻譜圖如圖3所示，根據(jù)濕度分布頻率圖，70%～75%濕度范圍分布頻率為0.37，65%～70%濕度范圍分布頻率為0.32，累計可以得到近似分布頻率70%的濕度范圍是65%～75%，平均濕度為71.48%。

圖2 黔江地區(qū)空氣溫度分布Fig.2 Temperature distribution in Qianjiang region

圖3 黔江地區(qū)空氣相對濕度分布Fig.3 Relative humidity distribution in Qianjiang region

同理，對武隆地區(qū)，以1 ℃為區(qū)間，該地區(qū)測試期間溫度分布頻譜圖如圖4所示，根據(jù)溫度分布頻率圖，2～3 ℃溫度范圍分布頻率為0.16、5～6 ℃溫度范圍分布頻率為0.15、1～2 ℃溫度范圍分布頻率為0.13、3～4 ℃溫度范圍分布頻率為0.13、4～5 ℃溫度范圍分布頻率為0.11，累計可以得到近似分布頻率70%的溫度范圍為1～6 ℃，平均溫度為4.76 ℃；以5%為區(qū)間，可以得到測試期間濕度分布的頻譜圖如圖5所示，根據(jù)濕度分布頻率圖，82%～87%濕度范圍分布頻率為0.45、77%～82%濕度范圍分布頻率為0.19、87%～92%濕度范圍分布頻率為0.12，累計可以得到近似分布頻率70%的濕度范圍是77%～92%，平均濕度為83.29%。

圖4 武隆地區(qū)空氣溫度分布Fig.4 Temperature distribution in Wulong region

圖5 武隆地區(qū)空氣相對濕度分布Fig.5 Relative humidity distribution in Wulong region

通過對居民整個冬季熱感覺主觀調(diào)研，調(diào)研共獲得16份問卷，雖然數(shù)量不多，但由于調(diào)研采用的是一對一訪談方式，結(jié)果具有針對性。經(jīng)整理得到其熱感覺投票頻率分布如圖6所示，依據(jù)熱感覺等級劃分依據(jù)，冬季黔江地區(qū)有71.5%的居民認為可接受，武隆地區(qū)有71.4%的居民認為可接受，其中處于熱中性感覺的反饋分別為42.9%和71.4%。

圖6 兩地區(qū)居民冬季的熱感覺Fig.6 Thermal sensation of residents in two regions in winter

將這一主觀反饋結(jié)果與客觀狀態(tài)測試數(shù)據(jù)分布進行對照，可見在兩地區(qū)冬季室內(nèi)熱環(huán)境狀態(tài)的絕大部分(70%)分布區(qū)間(黔江6～11 ℃和武隆1～6 ℃)，居民對環(huán)境的可接受度均達到了70%以上的比例。可見，雖然兩地溫度分布范圍差異明顯，但人員的滿意程度并未出現(xiàn)明顯的差異，這充分說明了在農(nóng)村地區(qū)，由于對長期居住環(huán)境的適應(yīng)，以及受生活條件的限制，人們對熱環(huán)境的需求隨環(huán)境特性而呈現(xiàn)了顯著的趨同性。這一現(xiàn)象同樣在相對濕度的分布區(qū)間中得到了驗證，兩地村寨居民所反映出來的對熱濕環(huán)境空氣相對濕度的可接受區(qū)間分別為65%～75%和77%～92%。由此可見，對于村寨居住環(huán)境的適宜性狀態(tài)的研究，除了考慮健康因素外，還應(yīng)充分結(jié)合各地不同的居住環(huán)境特性予以確定[28]。

對上述數(shù)據(jù)進一步分析發(fā)現(xiàn)，圖6所反映出的熱中性狀態(tài)的比例，兩地區(qū)差異較大，其中，黔江地區(qū)為42.9%，武隆地區(qū)為71.4%，對比分析兩地區(qū)溫濕度狀態(tài)分布，從極端溫度分布而言，武隆地區(qū)的熱濕環(huán)境反而比黔江地區(qū)更為惡劣，其最低溫度為0 ℃左右，溫度處在0～5 ℃的分布頻率為54%，而黔江地區(qū)的最低溫度為2.5 ℃左右，溫度處在0～5 ℃的分布頻率僅為5%。但武隆地區(qū)人們對熱中性的反饋比例卻遠高于黔江地區(qū)，這一方面進一步充分說明人員對長期生活環(huán)境具有強烈的適應(yīng)性，雖然極端溫度差異大，但由于長期生活在該環(huán)境中，具備了較好的耐受度，其仍然具有較高的滿意度；而另一方面則表明雖然在某一狀態(tài)上存在一定差異，但兩地區(qū)在不同的低溫環(huán)境下的整體熱反饋卻基本相同，說明低溫環(huán)境達到某一狀態(tài)時，人員的整體反饋具有一定的一致性。

上述測試分析表明，村寨由于生活環(huán)境和生活習(xí)慣的特殊性，居民對于村寨室內(nèi)熱環(huán)境的感覺明顯有別于城鎮(zhèn)建筑的熱環(huán)境要求，其所感受的可接受熱環(huán)境狀態(tài)范圍與其長期生活環(huán)境有著密切關(guān)系，而且基于研究可見，不同區(qū)域間的差異巨大甚至沒有出現(xiàn)交集。

2.2 空氣品質(zhì)

針對農(nóng)村的室內(nèi)空氣質(zhì)量，根據(jù)相關(guān)研究表明，農(nóng)村由于存在能源利用水平低、經(jīng)濟水平低、缺少機械排煙設(shè)備、通風(fēng)條件差等特點，因此，其空氣質(zhì)量問題主要反映在由于人員活動引起的室內(nèi)空氣污染方面[22,29]。

通過測試調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在冬季，傳統(tǒng)村寨普遍采用秸稈、薪柴和煤等作為燃料進行取暖和炊事，且廚房沒有機械排煙設(shè)備，加上臥室、起居廳通風(fēng)條件不好，導(dǎo)致重慶傳統(tǒng)民居室內(nèi)空氣質(zhì)量影響因素并不是甲醛、苯、氨等，而是人員活動產(chǎn)生的CO、CO2、顆粒物等[30-31]；而總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)是反映室內(nèi)空氣品質(zhì)的重要代表性參數(shù)。因此選擇PM2.5、PM10、TVOC、CO2作為測試的對象，分別代表室內(nèi)燃燒活動水平和人員活動水平。

經(jīng)統(tǒng)計整理的兩地區(qū)典型住宅冬季室內(nèi)污染物的測試數(shù)據(jù)，以50 μg/m3為區(qū)間，可以得到兩地區(qū)測試期間污染物濃度分布頻譜如圖7～圖10所示，可知兩地區(qū)冬季室內(nèi)PM2.5濃度集中分布在38.33～139.024 μg/m3，黔江地區(qū)平均濃度為84.45 μg/m3，武隆地區(qū)PM2.5平均濃度為112.61 μg/m3。對標《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB 3095—2012)[26]，黔江地區(qū)測試建筑室內(nèi)PM2.5的超標率為16.7%，武隆地區(qū)測試建筑室內(nèi)PM2.5超標率為52.6%。同理可得黔江地區(qū)測試建筑室內(nèi)PM10的超標率為5.6%，而武隆地區(qū)測試建筑室內(nèi)PM10的超標率為26.3%。還可知兩地區(qū)冬季室內(nèi)TVOC濃度集中分布在0～0.999 9 mg/m3，黔江地區(qū)平均濃度為0.51 mg/m3，武隆地區(qū)平均濃度為0.21 mg/m3。

圖7 兩地區(qū)PM2.5濃度實測分布Fig.7 Measured distribution of PM2.5 concentration in two regions

圖8 兩地區(qū)PM10濃度實測分布Fig.8 Measured distribution of PM10 concentration in two regions

圖9 兩地區(qū)TVOC濃度實測分布Fig.9 Measured distribution of TVOC concentration in two regions

圖10 兩地區(qū)CO2濃度實測分布Fig.10 Measured distribution of CO2 concentration in two regions

對標《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》(GB/T 18883—2002)[32]，兩地區(qū)測試建筑室內(nèi)TVOC超標率均為11.1%。兩地區(qū)冬季室內(nèi)CO2濃度集中分布在(400～548.92)×10-6，對標《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》(GB/T 18883—2002)，黔江地區(qū)的測試建筑的室內(nèi)CO2的超標率為5.6%，而武隆地區(qū)測試建筑室內(nèi)CO2均無超標，且平均值為標準限值的46.6%。

綜上，依據(jù)本次研究測試的4種污染物分布狀態(tài)，黔江地區(qū)測試建筑室內(nèi)污染物超標率排序為PM2.5>TVOC >PM10>CO2，室內(nèi)空氣質(zhì)量問題主要反映在PM2.5和TVOC兩方面，但PM10和CO2的仍然存在一定的超標情況；武隆地區(qū)測試建筑室內(nèi)超標率污染物排序為PM2.5>PM10>TVOC >CO2，室內(nèi)空氣質(zhì)量問題主要反映在顆粒物方面，但TVOC也存在一定的超標情況。

通過對兩個地區(qū)典型的村寨建筑室內(nèi)環(huán)境代表性污染物測試數(shù)據(jù)的分析，可見雖然農(nóng)村地區(qū)整體環(huán)境質(zhì)量較好，但由于村寨居民的生活習(xí)慣，會導(dǎo)致對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響的顆粒物濃度存在較大的超標情況出現(xiàn)，其首要污染物為PM2.5，PM10濃度整體情況較好，但隨著生活習(xí)慣所采用的燃燒物不同，其也存在不同程度的超標狀態(tài)。而對于表征空氣整體質(zhì)量的TVOC而言，由于村寨建筑往往存在通風(fēng)欠佳、空氣潮濕以及人畜共處的現(xiàn)象，TVOC也根據(jù)不同的生活習(xí)慣存在較大的超標現(xiàn)象。對于表征空氣清新程度的CO2的超標率相對較低，甚至無超標，說明基于農(nóng)村優(yōu)良大氣環(huán)境，以及村寨居住人數(shù)較少、習(xí)慣開門等特征，整體室內(nèi)空氣較為新鮮。

鑒于上述測試與分析，雖然村寨大氣環(huán)境質(zhì)量較好，但由于生活習(xí)慣和條件所產(chǎn)生的顆粒物污染卻不容忽視。對于當前重慶地區(qū)典型的村寨建筑室內(nèi)環(huán)境的改善，首先應(yīng)該改善其生活燃料，減少甚至杜絕木材、煤炭等使用，并進行廚房、采暖方式的改造，以改善室內(nèi)顆粒物超標的現(xiàn)象。另一方面，在新農(nóng)村建設(shè)過程中，應(yīng)積極引導(dǎo)村民實施人畜分處的模式，改變可能存在的生物細菌等的污染，最終改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。在建筑設(shè)計方面，還應(yīng)更突出強調(diào)建筑的自然通風(fēng)應(yīng)用，進一步優(yōu)化室內(nèi)空氣流通。

3 結(jié)論

對重慶市黔江地區(qū)和武隆地區(qū)的村寨建筑的室內(nèi)物理環(huán)境冬季現(xiàn)狀進行了測試分析，并針對居住者進行了主觀訪談，了解掌握了重慶市典型村寨建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境和室內(nèi)空氣品質(zhì)現(xiàn)狀，根據(jù)測試訪談結(jié)果分析，可以得到如下主要結(jié)論。

(1)同一地區(qū)村寨建筑室內(nèi)熱環(huán)境狀態(tài)分布具有明顯的差異，而不同地區(qū)對于熱環(huán)境的可接受狀態(tài)的區(qū)間也差異明顯，這一方面說明當前在城鎮(zhèn)建筑中廣泛應(yīng)用的標準，并不適合村寨居民；另一方面通過相關(guān)數(shù)據(jù)分析，由于村寨居民對熱環(huán)境的適應(yīng)性，不同的地區(qū)可接受熱濕環(huán)境狀態(tài)分布也因此具有明顯差異。對于村寨建筑室內(nèi)熱環(huán)境標準的定量研究應(yīng)充分考慮這一特性。

(2)村寨建筑由于所處的室外環(huán)境和居民生活習(xí)性特點，影響其室內(nèi)空氣品質(zhì)的對象也與城鎮(zhèn)建筑存在明顯區(qū)別。在當前，重慶地區(qū)村寨建筑的室內(nèi)空氣質(zhì)量主要受生活習(xí)慣的影響，具體反映在燃料應(yīng)用、畜牧業(yè)養(yǎng)殖等方面，空氣質(zhì)量的改善更應(yīng)從生活模式方面出發(fā)予以改善。