北方严寒地区农村建筑采光、照明现状研究

2011-07-04秦鑫杨振汪静姝

黑龙江八一农垦大学学报 2011年6期

秦鑫，杨振，汪静姝

（黑龙江科技学院建筑工程学院，哈尔滨 150022）

北方严寒地区的农村，具有冬季漫长并且气温低的特点，以黑龙江省为例，冬季日平均温度低于或等于＋5℃的天数大于等于145 d，最冷月平均温度小于－10℃。该地区具有夏天短促，凉爽舒适，冬季昼长夜短，一年中的大约半年时间处于严寒、黑暗、冰雪覆盖之下。这些地区的建筑的天然采光以及照明效果影响着生活、工作质量，同时，北方农村农民收入相对较低，良好的采光和照明除了可以实现节能的目的，对于减少农民在此环节上的花费也有着重要的现实意义。在北方寒地地区，住宅是农村主要分布的建筑形式，考虑研究的典型性和代表性，课题以农村住宅为主要研究对象。

目前，有关严寒地区的农村住宅，在围护结构保温节能材料、建筑规划布局等方面已经进行了大量的研究，一定程度上改善了农民的居住环境。但是由于该类地区冬季气候极其寒冷，如果农村住宅白天能够充分利用日照[1]，夜晚选择恰当的照明光源和方式[2]，对进一步减少能源消耗、降低农民投入[3]，改善农民生活质量具有重要的现实意义，对黑龙江省拜泉县和内蒙古阿荣旗所在地的2个农村住宅的采光、照明现状进行了实地调查。其中，问卷调查采用无记名方式，一共发放问卷80份，回收80份，未作答或者全部选择同一选项的问卷视为无效问卷，最后得到有效问卷76份，数据录入和统计分析采用SPSS13.0。

1 采光现状研究

1.1 住宅主要类型

如果按照外围护结构采用的材料来划分，严寒地区农村住宅主要以三种形式为主，它们分别是泥草房，一面青式住宅和砖房。泥草房（图1）是具有北方传统地域特色的建筑形式。它就地取材，墙体以泥草和匀砌筑，屋顶是在木架上覆盖泥草，地面为夯实土层或者红砖铺地，窗户主要采用双层木窗，窗底标高较低、面积不大，室内大多数采用南向布置火炕取暖、居住。目前，该类形式住宅由于外形简陋，需要定期维护，数量逐渐减少，但在经济落后的农村地区数量还是很普遍。第二种是在泥草房的基础上形成的“一面青”（图2）式住宅，该类住宅是在泥草房的基础上，在建筑的主要立面（一般为南立面）使用红砖砌筑而成，而其他立面仍然采用土坯砌筑的形式，窗户为木窗，这种形式的住宅在北方农村还有一定数量存在，住宅屋内大多数采用南向布置的火炕。第三种为近些年来新兴较为普遍的住宅形式——砖房，墙体主要采用砖砌筑，木屋架上覆铁板，近些年开始流行使用彩钢板，地面为水泥或者铺设地砖，窗户大部分为双层木窗，少量使用塑料门窗，火炕布置在住宅室内的北向，近些年新建的农村住宅，均采用这种形式。

1.2 住宅采光特点

我国寒地地区气候特点是：夏季盛行暖湿的东南风，冬季盛行寒冷的西北风，由此决定建筑的基本格局是坐北朝南，在北半球地区，南向是建筑最适合的朝向，能够充分利用太阳能。[4]所以，以上三种主要形式的住宅均在房屋的南向开大窗，这种做法一方面提供了良好的通风效果，同时，前后庭院通常种植的绿色植物，又遮挡了夏季过强的日照，也为人们提供了良好的视觉景观。[5]住宅的北向开小窗甚至不开窗户，避免了冬季主导北风引起室内过冷。这一点对于室内采暖、节能甚至人的身心健康都有着重要的意义。应该注意的是，严寒地区农村住宅90%以上都是独门独院的形式，每户之间间距较大，裸露在外的建筑表面积过多[6]，建筑体形系数大，不利节能，这里的体形系数指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。农村住宅在建设时应该注意建筑平面布局紧凑，避免体形曲折多变，一般控制体形系数在0.5以下[7]，因为控制体形系数，有助于减少散热损失，提高采光的保温效果。

通过比较发现，泥草房和一面青两种形式的住宅，都以泥草为主要材料，室内南向布置火炕，这主要是因为灶台位置靠近南向有关，相对砖房农村住宅，其开窗面积较小，但因火炕位于南向，所以保证能够获得充足的日照，又避免窗户过大带来过多的冬季冷风渗透；砖房形式的建筑，火炕布置在建筑室内北向，南向空间一般作为客厅用途，家人活动、饮食起居或者招待客人的场所。砖房形式农村住宅开窗面积大，层高较前两种形式高，所以，即使是北向的火炕也能够得到充足的日照。但是，由于玻璃保温隔热性能差，会出现靠近窗户的位置温度较低，有冷风渗透和冰霜凝结现象，所以，在外层窗上经常直接铺订塑料薄膜（图3），塑料薄膜质地薄，而且透明，价格经济，既能够防止冷空气渗透又不影响室内采光，在北方严寒地区城镇使用非常普遍，值得注意的是，铺订塑料薄膜时候，由于水蒸汽容易从内窗进入，但外层窗被塑料密封，导致水蒸汽无法排出，在气温较低的时候，凝结成液态水或者冰霜（图4），附着在塑料薄膜或者玻璃上，在冬季严重影响室内采光。所以，铺订塑料布应该注意在内层窗铺订，遵循使气流“进难出易”的原则，即水蒸汽轻易不能进入塑料与窗之间的空间，即使进入，也能够很快地排出。

另外，农村住宅相对城市住宅在建筑的功能布局上有着较大的灵活性，“简易式阳光间”的设置就是充分利用太阳能的被动式措施之一，它是在住宅南墙外面，搭起木架，侧面留门，冬季在其上覆盖塑料薄膜，以减少冷风渗透进入室内，形成室内和室外的温度缓冲区域，采取这种措施后比原来未设置之前室温提高2～3℃；夏季可以将塑料去掉，不影响正常通风。这种做法简单易行，造价低廉，冬季保温效果较好。

2 照明现状研究

2.1 照明光源使用状况

中国北方严寒地区昼长夜短，一年中有半年以上是漫长的冬季，充满了冰雪、严寒，黑暗，所以，室内照明与人们生活质量息息相关。通过调研发现，农村家庭照明目前主要使用2～3种类型的灯具，使用2种灯具的家庭占调研总家庭的近70%，不存在使用单一类型灯具的家庭。这些灯具分别是普通荧光灯、普通白炽灯或者节能灯。如果以家庭作为研究单位，其中，普通荧光灯（包括直管式和圆环式）在所有被调研家庭都有安装使用，大约80%的家庭在普通荧光灯基础上又选择普通白炽灯泡作为第二种家用光源，其余20%的家庭还选择使用节能型荧光灯。广大村民认为虽然普通荧光灯初始投资比较高，但是，这种光源使用寿命较长，光线柔和不刺激眼睛，普通荧光灯主要被安装在卧室（图5）。而普通白炽照明灯泡虽然光色差，有眩光。但初始投资低，使用方便，可在很宽的温度下工作，一般将其安装在走廊（图6）、厨房、仓库等不需要较高照明质量的场所。此外，有的家庭还同时安装普通荧光灯和白炽灯，他们认为普通荧光灯价格高，如果损坏，更换新品的花费较多，所以，平时生活中以使用普通白炽灯为主，在有来访者或者看书写字时才采用普通荧光灯照明。最后，在农村住宅照明中以节能灯为主的仅占全部调研家庭的37%。

2.2 照明现状分析

在农村住宅照明中，光源使用数量上以普通荧光灯最多，其次为普通白炽灯，而省电效果好、寿命长的节能型荧光灯只占有很小的比例。荧光灯的广泛使用，说明在农民心中对于光源选择开始侧重光源的使用寿命、光色等因素。但是，荧光灯管的价格要高于普通的白炽灯泡，普通的白炽灯泡虽然寿命短，但是其价格低廉，对于经济条件不是十分富裕的农民能够负担得起，所以，2种光源在农村住宅中都普遍地存在；而节能灯在农村住宅照明中并没有得到广泛使用，究其原因：节能灯价格相对于其他家用光源价格较高，调查表明：该农村有50%的农民考虑光源首先看其价格因素，在不了解节能灯具体的节能效果的情况下，较高的价格使农民大多不选择购买这种类型的光源；其次，89%的农民购买光源主要来自于集市或者附近的小卖店，这里的光源质量难以保证，约54%的农民认为节能灯节能效果一般或者是和其他光源比较能耗减少不大；第三，约37%的农民反映他们是通过熟人或朋友推荐了解节能灯的，47%是通过集市或者小卖店的售货人员介绍了解有关信息，可见，加大节能灯的宣传和推广，使更多的人了解它的具体功效，才会有可能选择使用这种光源。