建筑学视角下的元阳哈尼族传统民居室内物理环境研究_解维锋.pdf

76本文研究的是建筑学视角下的元阳哈尼族传统民居室内物理环境，旨在探究室内温度、湿度及空气质量等方面的问题。随着社会的发展和技术的进步，民居的设计与建造也在不断更新和改进，为了更好地保护和传承哈尼族传统文化，同时为村民创造更舒适的居住环境，本文对室内物理环境进行了深入研究和分析。通过实地考察和数据统计，发现民居室内湿度较高，光环境质量较差等问题，本文提出了相应的优化方案，并进行了比对和分析。1 哈尼族传统民居物理环境民居物理环境是村民最常接触到的空间物理环境，所以在进行民居设计时，应当综合考虑民居建设所形成的空间物理环境，同时考虑环境对使用者的“刺激”在最佳范畴，以达到最优的环境舒适度，为村民营造最佳的居住环境。对物理环境进行解读，主要包含热环境、声环境和光环境三个层面，而热环境又可分为热湿环境和风环境，每个层面又可划分室内和室外两个部分，本文所涉及的民居物理环境主要为室外环境部分，受规划、景观设计的影响较大，建筑物单体内部物理环境以及设施设备等对室外环境的影响较小，因此在此不考虑建筑单体的影响。哈尼族“蘑菇房”的空间构成，主要由正房、走廊、耳房、晒台和院落构成。2 元阳哈尼族传统民居物理环境实测为了掌握元阳地区哈尼族民居物理环境整体变化趋势与局部物理环境的优劣、影响因素，在测试方案的制定上，选择24h民居整体连续测试方案，根据所需要获得的最终数据，合理安排测点，以通过较少的测点获取较为全面的民居物理环境信息，节省人力、物力；优选测试仪器，以精确测量数据与记录物理环境数据。2.1 测试地点为了解哈尼族民居内热环境、光环境的现状特点、变化规律，及其受周围环境的影响情况，同时也为后续物理环境优化研究做准备，挑选同一地区的两个村庄分别进行物理环境参数实测。建筑学视角下的元阳哈尼族传统民居室内物理环境研究解维锋赵应丽王佳云南经济管理学院建筑工程学院云南昆明650300摘 要：本文研究了建筑学视角下的元阳哈尼族传统民居室内物理环境，主要研究了室内温度、湿度及空气质量三个方面。通过对室内物理环境的分析，发现民居室内湿度较高，提出了使用新型钢制门窗进行优化的方案。本文的研究结果可为民居设计提供参考，为哈尼族村民创造更舒适的居住环境提供借鉴。关键词：哈尼族；传统民居；物理环境DOI:10.19569/119313/tu.202321026图1 全福庄地理位置图全福庄地处于元阳县新街镇上，在整个县城的南部，海拔较高1900m左右，整个村子中有四个大大小小的寨子。本次选用民居位于四个寨子的中部，始建于上个世纪60年代，在建寨初期只有五户人家，发展到现在的360多人，其中寨子中的居民主要姓李和卢，村子里保留至今的哈尼族传统民居还剩17户。在全福庄这个村子中，有一条主路，大部分的分居都坐落于这条路的两侧。在这个村寨中的哈尼族传统民居在建筑朝向、建筑材料、外观造型和功能布局上也有着比较明显的统一性。它们大多是坐南向北的，以木结构作为承重体系，墙体都是土坯墙，用茅草作为屋顶材料1-2。图2 新街镇地理位置图上主鲁老宅坐落于新街镇上，距离镇政府5km左右，海拔较高1800m。上主鲁老寨是一个小型村寨，生活条件较差。但村寨中的哈尼族传统民居确实十分具有传统特色的，村寨中的民居都具有自己的特色，也是选择作为分析测试的主要原因。2.2 测试设备温 度 测 试 仪 器 为 美 国 雷 泰 M T 4 红 外 线 测 温 仪RAYMT4U，测试温度范围为-18400，该设备类型为单激光瞄准。湿度测试使用的是湿度测试仪（仪特诺174H），二氧化碳浓度测试使用的是自动气象站（TRM-ZS2）。建筑设计772.3 测试方法及内容观测方法主要采用的是定点观测法，定点观测法是在民居内部设置固定的测点，并安置仪器进行测试，每隔2小时记录一次物理环境数值，如：室内温度、室内湿度、二氧化碳浓度等。其他部分物理环境数据每隔4个小时测试一次，如室内辐射量和自然采光情况。表1 现场实测地点情况80%左右。室内的平均湿度在70%-80%之间，其中起居室的湿度较大，卧室湿度较小，由于二楼起居室相比三楼卧室更加接近地面，所以使得湿度产生较大变化。世界卫生组织规定“室内湿度要全年保持在40%-70%之间”，人生活在相对湿度45%-65%的环境中最感舒适。起居室的湿度变化速度较快，从24%到54.3%，平均的相对湿度为38.7%。卧室的相对湿度变化较慢，变动范围从31.5%到47.6%，平均湿度可以达到38.1%。观察室内湿度变化的规律可以看出，冬季室内的湿度变化与室外相对温度有关系，室外温度越高室内湿度越低，室外温度降低室内湿度随之提高。同时起居室与卧室白天通过阳光的照射，使得室内温度升高，适度降低。夜晚来临，冷空气通过缝隙进入室内，室内的空气湿度便大大提高。3.3 空气质量李宅起居室在夏季室内二氧化碳浓度整体低于卧室的浓度，但也维持在360ppm左右，也是较为舒适的状态。在冬季二氧化碳浓度变化较为剧烈，在入夜后二氧化碳浓度的变化极具增加，平均浓度接近500ppm，也处于人体可以接受的程度。发生这种情况的主要原因使由于冬季室内温度较低，需要在起居室点燃火塘提高室内舒适度，这样使得室内二氧化碳浓度极大提升，随着主人休息后浓度逐步降低至280ppm。李宅的室内空气质量较好，是十分适合人们居住的环境。4 上主鲁老寨哈尼族传统民居物理环境分析（张宅）上主鲁老宅坐落于新街镇上，距离镇政府5km左右，海拔较高1800m。上主鲁老寨是一个小型村寨。村寨中的哈尼族传统民居确实十分具有传统特色的，村寨中的民居都具有自己的特色，也是选择作为分析目标进行测试的主要原因。村寨中民居的朝向各不相同，有的民居向东，有的向西，有的民居只开侧门，有的民居有耳房和院子。室外最高温为15，出现在午后时间。室外最低温度7，出现再清晨时段。日平均气温为11。张宅在夏季室内温度变化极小，温差只有3。起居室是张宅的主要活动空间，一般每天上午的时间，主人和家人都在起居室，由可知起居室温度变化很小，平均温度19.7，最高温为21，出现时间为下午5:30，最低气温18出现在清晨4:27。张宅由于自家主人白天需要务农，卧室的主要使用时间是在19：00pm之后，在夏季，张宅卧室的温度变化同样较小，平均温度可达21.7，其中最高温度21.5出现在下午5:48，最低温20.3出现在清晨的9:13，卧室的日温差为2.7。起居室与卧室的温度变化在夏季基本相同。张宅卧室与起居室都没有空调风扇这种主动降温措施，夏季张宅的室内热舒适度扔仍于良好的状态，说明哈尼族民居对气候有较强的适应性，是民居生态性性能的体现。建筑设计3 全福庄哈尼族传统民居物理环境分析（李宅）该民居户主姓李，接下来该住宅称为李宅。李宅的功能布局上是传统的哈尼族民居布局，典型的“下畜上人”。李宅始建于1982年，建筑共有三层，平面为长方形，是基于木构结构外围土坯墙的“蘑菇房”。面宽9.8m，进深6.8m。室内的最底层没有设置隔墙，主要用于饲养牲口、摆放农具。第二层是人们的生活空间，在三层有个阁楼用于放置粮食，在三层存在一个平实的晒台，目的是晾晒谷物。李宅民居李宅BIM模型如图3。图3 李宅BIM模型3.1 温度分析起居室的温度变化较小，同时起居室的温度高于室外温度，平均温度为21.2。李宅由于家庭原因，白天很少在家中休息，卧室的使用时间是晚上19:00到次日的早上8:00，卧室温度高于起居室温度。卧室的温度差为2。李宅内部没有任何空调或风扇，所以该室内环境则视为无主动式降温措施。李宅内起居室温度在冬季变化较小，最大温差为2，起居室的温度最高为14，最低为11；19点至此日2点的时间内温度一直维持在15。通过观察温度曲线，清晨3:00-7:00和下午15:00-19:00的变化较大，但是平均温度均高于10，虽然低于室内热环境标准的16，但李宅室内居住温度基本满足人体热舒适度的要求。按照标准的16，李宅在夜晚休息时的室内热环境，也基本满足需求。3.2 湿度分析室外湿度最小值48%，最大值为92%，平均的湿度在村落地点定点观测内容全福庄李宅室内温度、湿度、二氧化碳浓度（1 小时记录一次）室内辐射量、自然采光（2 小时记录一次）上主鲁张宅78张宅的起居室即使在冬天的温度变化也是很小，同时温度变化有规律，这和张宅的居住者张氏夫妇的生活习惯有很大的关系，由于晚上19：00以后起居室需要升起火塘直到半夜休息，在起居室室内升起火塘的时间内，起居室一直保持着14。张宅的卧室没有任何主动式采暖措施，温度变化主要集中在清晨时段，卧室最大温度差距也为3.5左右，但由于元阳地区气候特性，冬季室内温度可以维持在室内舒适温度标准线附近，张宅卧室的室内热舒适度较好。同时也说明张宅民居的维护结构热稳定性较好，使得张宅在冬季的室内舒适度使人满意3-4。4.1 湿度分析张宅的室外空气湿度变化较大，最小46%出现在下午的14:30以后，最大湿度91.6%出现在凌晨，平均空气湿度可以达到81%。其中卧室的平均空气湿度65%小于起居室的70.4%，且卧室与起居室的湿度均小于室外湿度。通过与李宅室内湿度的对比，张宅室内湿度大的原因：（1）居整体的气密性较差，由于建筑建造时间久远，技术与经济条件限制。（2）宅墙体的材料吸湿性较差。该地区室外空气湿度在下午15:00开后开始升高，室外平均湿度接近48%，一般在中午之后，由于太阳直接辐射的原因使得湿度下降，且从清晨到上午是呈现一个上升的趋势。张宅起居室（客厅）在冬季空气湿度变化与室外很相似，升高降低的时间与室外相一致，卧室由于没有主动采暖措施，空气湿度大于起居室，客厅平均湿度45.5%稍微高于室外，卧室的冬季平均室内湿度为42%，主要原因是卧室没有采暖，起居室有火炉间歇采暖。从数值上分析张宅冬季室内空气湿度基本处于40%50%之间，也符合世界卫生组织的最低要求，可以说在没有被动调节措施的情况下，根据建筑自身和地区气候条件综合作用下，张宅的室内空气湿度处于可以接受的情况。4.2 空气质量张宅的卧室无论在冬季还是在夏季，卧室空气质量都十分良好，二氧化碳浓度很低，最高可以到到820ppm，参照前文的空气清新标准（3501000ppm：空气良好，呼吸舒适）。张宅的起居室的二氧化碳浓度夏季最高630ppm，最低值245ppm，冬季最高值574ppm，最小值290ppm，都小于卫生组织规定的650ppm，所以张宅的起居室室内空气情况较好。区别较大的物理环境数据有建筑湿度与室内二氧化碳浓度差别较大。造成物理环境数据差别较大的原因如下:张宅与李宅建造年代不同，破损程度不同，相比张宅，李宅的门窗气密性更好。也导致李宅室内湿度较低。李宅室内居住人口多与张宅，是夜间二氧化碳浓度高于张宅的主要原因。5 结论通过分析发现民居室内湿度较高，优化方案是选择新型钢制门窗，模拟优化后的数据发现，使用钢制门窗降低室内湿度是可行的。通过对室内光环境的调研发现，室内光环境质量较差，选择加大开窗和添加室内电光源两种方式进行优化，比对后发现添加室内电光源可以有效改善室内光环境，且不会影响其他物理环境。2020年教育部第二批新工科研究与实践项目：面向建筑行业新业态多专业协同新工科人才培养模式研究与实践-以建筑学、土木工程专业为例（E-TMJZSLHY20202148）参考文献：1张欣宇.东北严寒地区村庄物理环境优化设计研究D.哈尔滨工业大学,2017.2刘祥.川西北嘉绒藏族传统民居建筑形态及其生态性能研究D.西安建筑科技大学,2015.3杨璐.基于BIM-LCA的绿色建筑优化设计方法研究D.天津大学,2016.4陈珊.欧洲“高技型”生态建筑的技术和设计策略研究D.清华大学,2004.作者简介：通讯作者：解维锋，研究生，云南经济管理学院 建筑工程学院，讲师/工程师，研究方向：建筑设计。赵应丽，硕士研究生，云南经济管理学院 建筑工程学院，讲师/工程师，研究方向：建筑历史与理论。王佳，硕士研究生，云南经济管理学院 建筑工程学院，助教，研究方向：园林建筑。建筑设计