一、節(jié)能優(yōu)勢(shì)

　　我國(guó)北方傳統(tǒng)鄉(xiāng)土民居積累了幾百年的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)?shù)氐娜藗兘Y(jié)合自然氣候、因地制宜，以最簡(jiǎn)便的手法、極低的能耗創(chuàng)造了宜人的室內(nèi)居住環(huán)境，與城市住宅相比，具有明顯的熱舒適及節(jié)能優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

　�。�1）平面布局北方傳統(tǒng)鄉(xiāng)土民居一般采用南北向布置，入口及生活用房設(shè)在南向最佳位置，輔助用房設(shè)在北向。入口設(shè)置門斗，減少冷風(fēng)滲透。為便于各房間利用做飯的余熱取暖，平面以廚房（熱源）為中心布局，最大限度地減少了熱能的損失，是一種有利于節(jié)能的布局形式。

　�。�2）北方傳統(tǒng)鄉(xiāng)土民居南向開大窗，白天可以吸收大量的太陽(yáng)能，提高室溫。窗上設(shè)棉、毯子、茅草、牛皮紙等材料做成的保溫簾子或窗板，白天卷起，晚間放下。方法雖然很簡(jiǎn)單，但保溫效果的確很明顯。有的民居采用鋁箔窗簾，經(jīng)實(shí)測(cè)窗的熱阻值提高2.4倍，而其價(jià)格僅10元/m2左右，是花錢不多、效果甚佳的保溫節(jié)能措施。北向開高側(cè)小窗，僅用于夏季通風(fēng)，多數(shù)居民在冬季用草簾或土坯將其封閉。一些地區(qū)冬季在雙層木窗上加設(shè)一層塑料薄膜，減少傳熱耗熱量20%以上，且可以大量減少冷風(fēng)滲透所造成的耗熱量。門窗縫隙采用棉布條等封糊，以防止冷風(fēng)滲透。

　�。�3）墻體材料，北方鄉(xiāng)土民居擁有其獨(dú)特的建筑材料體系，除使用實(shí)心粘土磚外，還使用大量與城市不同的地方材料，如火山浮石砌塊、稻草板、粘土免燒磚、草泥拉合辮等節(jié)能保溫材料。這些材料不僅節(jié)省其制作時(shí)所用的能耗，而且經(jīng)測(cè)試，其保溫效果均優(yōu)于實(shí)心粘土磚。

　�。�4）供熱系統(tǒng)與采暖方式，北方鄉(xiāng)土民居靠火炕、火墻、地炕等，通過天天三頓飯的生活熱來(lái)采暖，有時(shí)在睡前適量補(bǔ)燒火炕，所用燃料多為植物秸桿、茅草及少量的煤。此是對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)鄉(xiāng)村某農(nóng)戶家冬季一晝夜各項(xiàng)溫度測(cè)試結(jié)果。

　　從此中可看出，盡管室內(nèi)溫度很低，但炕面溫度卻在45℃～33℃之間。也就是說，炕面區(qū)域始終處于較舒適的溫?zé)釥顟B(tài)，貼近炕面區(qū)存在一定范圍的、比遠(yuǎn)炕區(qū)舒適的溫度場(chǎng)空間。北方農(nóng)民的冬季活動(dòng)范圍主要局限于火炕上。他們?cè)诳簧嫌貌�、學(xué)習(xí)、做家務(wù)、會(huì)客、就寢等。人體對(duì)于氣溫最為敏感的部位是腳，而農(nóng)民腳部常接觸的是炕面。因此，盡管室內(nèi)大部分空間氣溫較低，且處于溫度不斷變化的波動(dòng)之中，但農(nóng)民們的感覺仍是舒適的�；鹂豢梢栽诓槐胤欠补�熱的條件下，將室內(nèi)外氣候、人體所處微氣候環(huán)境及人體晝夜熱舒適感合理結(jié)合起來(lái)，提供有益于人體健康的微小熱舒適環(huán)境，較為科學(xué)地創(chuàng)造出相對(duì)舒適的室內(nèi)熱環(huán)境。此類做法已引起國(guó)際上的重視。

　　二、問題與缺陷

　　與此同時(shí)，北方傳統(tǒng)鄉(xiāng)土民居還存在許多熱工方面的缺陷：室內(nèi)氣溫較低；因外墻內(nèi)表面溫度過低，人體長(zhǎng)波熱輻射失熱量大而產(chǎn)生嚴(yán)寒感；室內(nèi)相對(duì)濕度大而產(chǎn)生不舒適感；四個(gè)外墻轉(zhuǎn)角結(jié)霜、結(jié)冰較嚴(yán)重；外墻角50cm以外主體部位墻面結(jié)露、結(jié)霜亦多見。在每年最嚴(yán)寒的二三個(gè)月時(shí)間里，上述問題更加嚴(yán)重：角部結(jié)冰厚度可達(dá)1cm以上；天天中午過后，外墻主體部位內(nèi)表面經(jīng)常大面積淌水；墻體吸濕后，導(dǎo)熱系數(shù)增大，保溫狀況更加惡化；廚房、倉(cāng)庫(kù)等輔助房間，結(jié)冰、結(jié)霜現(xiàn)象更為嚴(yán)重，且長(zhǎng)時(shí)間不融化。雖然上述各部位造成現(xiàn)行狀況的具體原因有差異，但均系各部位內(nèi)表面溫度低于露點(diǎn)和冰點(diǎn)所致。究其原因主要為：

　�。�1）墻體過薄，總熱阻過小，有的甚至低于低限熱阻；

　�。�2）供熱能源不足，以及一日三把火的間歇式供熱，導(dǎo)致夜間室溫過低（經(jīng)常在0℃以下），清晨墻體各部位內(nèi)表面溫度亦過低，清晨升火后熱空氣碰到低溫墻面后，結(jié)露是必然的現(xiàn)象；

　�。�3）墻體內(nèi)層材料的蓄熱系數(shù)大，其對(duì)流的熱量不足以使內(nèi)表面溫度高于露點(diǎn)和冰點(diǎn)。

　　三、改進(jìn)探索

　　1、“問題”的啟示實(shí)踐及理論分析

　　靠火炕采暖的鄉(xiāng)村民居，無(wú)論370磚墻，還是490磚墻，所出現(xiàn)的熱工問題基本相同。顯然，單一材料墻體不適于北方鄉(xiāng)村民居，應(yīng)尋求一種新型構(gòu)造的墻體。這種新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)（主要指外墻和屋頂）的熱工設(shè)計(jì)不僅應(yīng)具備足夠的熱阻，而且應(yīng)依據(jù)現(xiàn)行鄉(xiāng)村住宅的實(shí)際熱環(huán)境之特征，能在升火后盡量短的時(shí)間內(nèi)使圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度迅速提高至高于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，以清除露水。這就要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面在熱的作用下，應(yīng)對(duì)諧波熱作用反應(yīng)敏感。由此我們引入室內(nèi)空氣到圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的衰減倍數(shù)υ作為鄉(xiāng)村住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。顯然衰減倍數(shù)υ越小越好。由衰減倍數(shù)υ計(jì)算可知，墻體內(nèi)側(cè)第一、第二層材料熱物理性能對(duì)其影響最大。這提示我們：在確定外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式時(shí)，輕質(zhì)高效保溫材料須設(shè)在內(nèi)兩層。若第一層采用重質(zhì)材料，其外側(cè)再加保溫層，效果均不明顯。項(xiàng)目組將該理論應(yīng)用于工程實(shí)踐，通過對(duì)試點(diǎn)住宅的實(shí)測(cè)分析及使用調(diào)查發(fā)現(xiàn)：該構(gòu)造形式節(jié)能保溫效果很好，消除了傳統(tǒng)住宅的熱工質(zhì)量問題。

　　2、實(shí)例對(duì)照

　　由上述分析可以看出，解決北方傳統(tǒng)鄉(xiāng)土民居熱工問題的要害是：在圍護(hù)結(jié)構(gòu)具備足夠熱阻的同時(shí)，還應(yīng)控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的衰減倍數(shù)υ；衰減倍數(shù)υ控制值的確定須經(jīng)得起傳熱傳濕理論及實(shí)踐檢驗(yàn)。為此筆者選擇兩幢具有代表性的住宅進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定分析。其一為試點(diǎn)住宅，位于哈爾濱市呼蘭縣。此住宅南向開窗1.35m×1.4m，其外層為單框雙玻窗，內(nèi)層為單層木窗；南向戶門設(shè)有門斗；東西向均不開窗，北向開1.2m×1.4m窗，但冬季封閉。

　　測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)晝間平均氣溫達(dá)15℃，夜間平均氣溫達(dá)7℃。夜間圍護(hù)結(jié)構(gòu)均無(wú)結(jié)露現(xiàn)象，清晨5：00升火做飯，6：00墻面發(fā)現(xiàn)少量露水，7：00露水消失。

　　通過一個(gè)冬天的使用，用戶反映：外圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本處于干燥狀態(tài)，更無(wú)結(jié)冰霜現(xiàn)象，室內(nèi)熱舒適環(huán)境良好。實(shí)踐表明，此住宅節(jié)能保溫效果很好，消除了傳統(tǒng)鄉(xiāng)土民居的熱工質(zhì)量問題；又因在纖維板內(nèi)表面貼了墻壁紙，使整個(gè)住宅既節(jié)能、保溫又舒適宜人，并具有良好的視覺效果，因此深受當(dāng)?shù)卮迕駳g迎。

　　作為對(duì)比，選定同樣平面形式、外墻為370磚墻（衰減倍數(shù)υ＝2.09）的住宅進(jìn)行測(cè)試及分析。該住宅室內(nèi)除設(shè)有火炕外，還設(shè)有效率不錯(cuò)的土暖器。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然暖器燒得燙手，但其結(jié)露及結(jié)冰霜的嚴(yán)重程度無(wú)明顯改善。