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北方传统乡土民居节能精神的延续与发展
简介: 论述北方传统乡土民居节能优势,分析其存在的问题,从而提出改进乡土民居的途径与措施。
关键字:寒冷地区 乡土民居 节能

一 节能优势
  我国北方传统乡土民居积累了几百年的经验,当地的人们结合自然气候、因地制宜,以最简便的手法、极低的能耗创造了宜人的室内居住环境,与城市住宅相比,具有明显的热舒适及节能优势。主要表现在以下几个方面。
  (1)平面布局 北方传统乡土民居一般采用南北向布置,入口及生活用房设在南向最佳位置,辅助用房设在北向。入口设置门斗,减少冷风渗透。为便于各房间利用做饭的余热取暖,平面以厨房(热源)为中心布局,最大限度地减少了热能的损失,是一种有利于节能的布局形式。
  (2)窗 北方传统乡土民居南向开大窗,白天可以吸收大量的太阳能,提高室温。窗上设棉、毯子、茅草、牛皮纸等材料做成的保温帘子或窗板,白天卷起,晚间放下。方法虽然很简单,但保温效果的确很明显。有的民居采用铝箔窗帘,经实测窗的热阻值提高2.4倍,而其价格仅10元/ m2左右,是花钱不多、效果甚佳的保温节能措施。北向开高侧小窗,仅用于夏季通风,多数居民在冬季用草帘或土坯将其封闭。一些地区冬季在双层木窗上加设一层塑料薄膜,减少传热耗热量20%以上,且可以大量减少冷风渗透所造成的耗热量。门窗缝隙采用棉布条等封糊,以防止冷风渗透。
  (3)墙体材料 北方乡土民居拥有其独特的建筑材料体系,除使用实心粘土砖外,还使用大量与城市不同的地方材料,如火山浮石砌块、稻草板、粘土免烧砖、草泥拉合辫等节能保温材料。这些材料不仅节省其制作时所用的能耗,而且经测试,其保温效果均优于实心粘土砖。
  (4)供热系统与采暖方式 北方乡土民居靠火炕、火墙、地炕等,通过每天三顿饭的生活热来采暖,有时在睡前适量补烧火炕,所用燃料多为植物秸杆、茅草及少量的煤。此是对寒冷地区乡村某农户家冬季一昼夜各项温度测试结果。
  从此中可看出,尽管室内温度很低,但炕面温度却在45 ℃~33 ℃之间。也就是说,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的、比远炕区舒适的温度场空间。北方农民的冬季活动范围主要局限于火炕上。他们在炕上用餐、学习、做家务、会客、就寝等。人体对于气温最为敏感的部位是脚,而农民脚部常接触的是炕面。因此,尽管室内大部分空间气温较低,且处于温度不断变化的波动之中,但农民们的感觉仍是舒适的。火炕可以在不必特殊供热的条件下,将室内外气候、人体所处微气候环境及人体昼夜热舒适感合理结合起来,提供有益于人体健康的微小热舒适环境,较为科学地创造出相对舒适的室内热环境。此类做法已引起国际上的重视。
二 问题与缺陷
  与此同时,北方传统乡土民居还存在许多热工方面的缺陷:室内气温较低;因外墙内表面温度过低,人体长波热辐射失热量大而产生寒冷感;室内相对湿度大而产生不舒适感;四个外墙转角结霜、结冰较严重;外墙角 50 cm以外主体部位墙面结露、结霜亦多见。在每年最寒冷的二三个月时间里,上述问题更加严重:角部结冰厚度可达1 cm以上;每天中午过后,外墙主体部位内表面经常大面积淌水;墙体吸湿后,导热系数增大,保温状况更加恶化;厨房、仓库等辅助房间,结冰、结霜现象更为严重,且长时间不融化。虽然上述各部位造成现行状况的具体原因有差异,但均系各部位内表面温度低于露点和冰点所致。究其原因主要为:
  (1)墙体过薄,总热阻过小,有的甚至低于低限热阻;
  (2)供热能源不足,以及一日三把火的间歇式供热,导致夜间室温过低(常常在0 ℃以下),清晨墙体各部位内表面温度亦过低,清晨升火后热空气遇到低温墙面后,结露是必然的现象;
  (3)墙体内层材料的蓄热系数大,其对流的热量不足以使内表面温度高于露点和冰点。

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