全国中文核心期刊 钎 建 中国科技核心期刊 闽南地区既有农房绿色改造技术及 工程应用 贾春霞 ，李忠 ，冯爱荣 ，张明珍 （１．中国建筑科学研究院有限公司，北京１０００１３；２．东南乡村建设发展中心，福建厦门３６１０００） 摘要：从气候适应性角度分析了闽南地区农房围护结的构热工性能、室内热湿环境情况，结合当地气候、资源，针对农房因地 制宜地提出了墙体、屋顶、窗户绿色改造技术及室内热湿环境提升措施，并在闽南地区的既有农房中进行了工程实践，可为气候适 应性农房的建造提供参考。 关键词：气候适应性；绿色农房；节能改造；闽南地区 中图分类号：ＴＵ１ｌ１．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—７０２Ｘ（２０１８）０７—００７８—０４ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒｕｒａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎ ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｆｕｊｉａｎ ＪＩＡ Ｃｈｕｎｘｉａ ，ＬＩ Ｚｈｏｎｇ￣，ＦＥＮＧ Ａｉｒｏｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇｚｈｅｎ （１．Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１３，Ｃｈｉｎａ： ２．Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｒｕｒａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｘｉａｍｅｎ ３６１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｎｖｅｌｏｐｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｉｎｄｏｏｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ｒｕｒａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎ ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｆｕｊｉａｎ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｃｌｉｍａｔｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｃｌｉｍａｔｅ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒｕｒａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｌｌ，ｒｏｏｆ ａｎｄ ｗｉｎｄｏｗ．Ａｎｄ ａ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｏｆ ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｆｕｊｉａｎ．Ｉｔ ｗｉｌｌ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌｉｍａｔｅ ａｄａｐｔｉｖｅ ｒｕｒａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｌｉｍａｔｅ ａｄａｐｔｉｖｅ，ｇｒｅｅｎ ｒｕｒａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｒｅｆｏｒｍ，ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｆｕｊｉａｎ Ｏ引言 态智慧，采用低成本、低造价或者是造价适当的技术组合与材 料，对既有农宅进行改造，建设气候适应性的绿色农房。 近年来，我国夏热冬暖地区居住建筑的建设量增速迅猛， 但是既有农房普遍缺乏节能措施，围护结构几乎不考虑保温 活水平的不断提高，农民对居住环境有了更高的要求，逐渐对 农村地区一般都存在经济承受能力较低的特点，新技术的应 １ 闽南地区的气候特征与农房基本情况调查 闽南地区位于福建省的南部沿海，属于亚热带海洋季风 区的Ａ区，即夏热冬暖地区南区。闽南地区夏天长冬天短，天 隔热，自然通风和采光差，室内舒适度普遍较差。随着农民生 １．１闽南地区气候特征 健康舒适、经济实用、生态环保等方面提出了新的要求。由于 气候。按照《建筑气候区划标准》中的分类属于第Ⅳ建筑气候 用都会带来技术的复杂性和成本的增加，因此在农村地区推 气多晴热，由于有海风和午后雷雨的调节，无酷暑。但日辐射 广新技术难度较大。本项目以闽南地区农宅为研究对象，在调 量大，并时有热带风暴侵袭，伴有狂风暴雨。春季雨水多，时有 查研究当地既有农房的基本特征、使用需求及存在问题的基 连绵阴雨，湿度较高。这种气候环境对区域热环境的影响主要 础上，力求充分考虑环境气候状况，继承传统建筑中蕴含的生 是降雨、日晒、潮湿和台风侵袭。 １．２既有农房围护结构及材料调查 基金项目：国家科技支撑计划课题（２叭５ＢＡＬ０３Ｂ０４） 收稿日期：２０１７—１２一ｌ１ （１）墙体结构及材料 闽南地区农房围护结构种类多样，既有历史悠久的木结 构，又有近代典型的石结构，还有２０世纪７０、８０年代建成的 砖混结构等。传统木结构的墙体和屋架体系由木材构成。也有 作者简介：贾春霞，女，１９７７年生，山西大同人，副研究员。地址：北京 市朝阳区北三环东路３０号，Ｅ—ｍａｉｌ：ｒｅａｌｊｃｘ一１６３＠１６３∞ｍ。 ·７８· 新型建筑材料 ２０１８．７ 贾春霞，等：闽南地区既有农房绿色改造技术及工程应用 一些砖木、石木结构，墙体由砖或石砌体做成，柱子、梁，屋盖 筑空调能耗，对于湿热气候具有良好的适应性。 由木结构做成。石砌体房屋遍及闽南各地。石材因自重大，刚 度大，对于台风的抵抗能力强。但是其地震作用也大，而且变 和１８０ ｍｍ厚的黏土实心砖，部分房屋水平向设有圈梁，竖向 承重墙经常会出现因砂浆强度不足引起的裂缝。 （２）屋顶 闽南地区传统农房一般采用双坡屋顶形式。双坡屋顶非 （２）天井通风 闽南地区传统古厝每个落厅前都有天井，保证厅堂通风 少，比较阴凉，此时室内气温较高，院内冷空气在热压作用下 空冷空气下沉，并渗透到建筑内，有效改善室内热环境。 形能力又很小，抗震能力不足。砖结构墙体主要为２４０ ｍｍ厚 采光。白天太阳辐射被四周墙壁遮挡，天井得到的太阳辐射较 设有构造柱。但是有相当一部分房屋没有设置圈梁、构造柱。 流向室内；夜晚，院内空气受到周边建筑影响加热上升，而上 ２既有农房热环境提升策略 常适应于夏热冬暖地区降雨量大的特点。该屋顶透气性好，在 潮湿闷热的夏季，可以不断地将室内湿气排出，有利于改善当 地室内空气潮湿的现象。坡屋面可以把屋面做成双层，从檐口 处进风，屋背处排风，利用空气流动，带走屋面的热量，降低屋 面温度。闽南地区现代民居的屋顶以平屋顶为主，平屋顶施工 难度小，造价相对较低，为广大农民广泛采用。但是从热工性 能角度出发，相对坡屋顶，太阳直接照射平屋顶，没有缓冲空 间，隔热性能差，夏季会使农房室内闷热。 （３）门窗 闽南传统民居窗户的开口比较小，主要有２种形式：窗洞 和窗户。在一些古厝中会有一些小面积的窗洞，而且没有玻 璃。窗户又有２种：带窗棂的和不带窗棂的。带窗棂的常出现 在一楼。普通窗户的窗扇一般选用木材。新建建筑或新更换的 窗户也有选用铝合金的。调研发现，闽南农宅窗户面积小不仅 不利于自然通风，而且室内采光也较差。 １．３既有农房采光遮阳调查 （１）自然采光 夏热冬暖地区建筑的进深大，建筑采取侧窗采光方式，不 能满足房间深处的采光要求，一般在屋顶开设天窗采光。由于 天窗安装位置和数量不受墙面，因此能在室内形成较高 而均匀的照度，并且不易形成直接眩光。 （２）屋顶遮阳 闽南农村现代民居的屋顶大部分都是预制水泥板，一般 没有隔热措施。少部分居民在平屋顶上铺装隔热材料，也有部 分居民在屋顶平台上架空隔热材料，起到遮阳降温的作用。闽 南农村应用较多的是简易架空隔热，在屋顶上直接架空敷设 黑色的遮阳布。这种隔热的原理非常简单，就是利用架空留出 空间不让阳光直射屋顶。 １．４既有农宅通风防潮调查 （１）底部架空 夏热冬暖地区多见建筑底部架空，这也是借鉴传统民居 防潮通风构造。建筑底部架空，既能扩大景观环境的可见性， 又能使架空环境风场流畅、改善室外热环境质量，间接降低建 闽南地区既有农房的调查显示，农宅目前存在的主要问 题是室内环境品质差，由于没有有效的隔热、防潮、通风、采光 措施，夏季室内空气潮湿闷热，人体舒适感差。因此，为了保证 住宅居住的舒适性，在湿热地区既有农房改造，应该改善、控 制气候的不利因素，特别需要注意防过热、防潮。全面的农房 热环境的提升策略，包括降温措施、防潮措施、强化自然采光 措施等。 ２．１屋顶隔热降温措施 夏热冬暖地区，在夏季太阳辐射和室外气温的综合作用 下，从屋顶传入室内的热量要比从墙体传入室内的热量多得 多。因此，文献［１】指出，屋顶的隔热是夏热冬暖地区的重点节 能措施。 屋顶隔热降温主要的做法有：通风屋顶、反射降温屋面、 蓄水屋面、种植屋面圜。通风屋顶在夏热冬暖地区应用较为广 泛，但由于夏热空气温度较高，所以通风屋顶的隔热效果并不 是很理想。夏热冬暖地区目前采用的反射降温屋面一般比较 简单，选择浅色或者光滑度高的材料铺设在屋顶上，将太阳对 屋顶的热辐射进行反射，或者在屋顶的基层上加铺一层铝箔， 其隔热效果更加显著。蓄水屋面利用水受到太阳辐射和室外 空气热交换时，水分蒸发带走大量的汽化潜热，进而控制作用 于屋面上的太阳辐射，减弱室外综合温度对室内热环境的影 响。种植屋面则是依靠表面种植层的水分吸热蒸发带走作用 于其上的热量，降低室外热作用而达到隔热效果。 ２．２改善自然采光措施 （１）增设反光板 可以在侧窗的内侧或者外侧增设反光板。反光板最主要 的作用是降低近窗处的照度值，避免产生炫光，同时室外反光 板可以将经过衰减的光线，反射入室内天花板，提高远窗处、 室内深度照度值。增设反光板可以改善整个室内空间均匀性， 但对于提高室内总的采光量要视情况而定。 （２）设置导光管采光系统 导光管采光系统是通过室外的采光装置捕获室外的自然 光，然后经过导光管强化并高效传输后，由漫射器将自然光均 Ｎ ＥＷ ＢＵｌ ＬＤＩＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ·７９· 贾春霞，等：闽南地区既有农房绿色改造技术及工程应用 匀导入室内需要光线的任何地方。导光管系统不需要电力，绿 求的前提下，尽可能采用适应当地气候的、被动的、绿色的设 色环保，但是对ｆ农房来说，初期投入的成本偏高。 计及建造方法，充分利用当地的建筑材料，来改善室内环境， 节约商品能源的消耗。 夏热冬暖地区农房的突出问题就是夏季室内高温、高湿， ２－３防潮措施 （１）通风除湿 通风除湿需要的通风幂较大，初期投资和运行费用较高。 尤其是到了梅雨季节，地面、墙体湿漉漉的。此外，由于房间窗 湿热地区室内空气湿度过高，通常是由于室外空气湿度高且 洞面积小，室内采光尤其是首层效果差。基于以上问题，既有农 持续时间长导致，采用直接通风方式不但不能降低室内空气 房主要围绕降温、防潮、采光来实施改造，包括屋顶绿化、地面 湿度，反而有可能引起室内含湿量过高。 （２）冷却除湿 对丁二湿热地区室内环境而言，湿度调节和温度调节同等 和墙面防潮处理、首层增加斗型窗。整体改造效果图见图２。 重要。【］前普遍采用的调湿方‘式是利用空调冷却调湿，这种方 法虽然除湿效果好，能准确控制温湿度，但是污染环境，同时 消耗大‘最电能，对农房而言，初期投资和运行费用都较高。 （３）调湿材料除湿 调湿材料除湿是一种生态调节湿度的技术１３ｌ。在一定的 自然通风条件下，利用调湿材料自身的吸放湿特性来被动调 节湿度。虽然被动除湿的能力有限，但是调湿材料除湿无需消 图２改造后的农宅效果图 耗能源和机械设备，而且在不同季节可以实现气候资源的调 ３．２示范工程改造关键技术 配，因此越来越受到重视。常用的调湿材料有天然的木材、竹 炭、人ｒ的硅胶、硅藻土、有机高分子材料及复合调湿材料 等。 （１）隔热降温技术 夏热冬暖地区屋顶得热占比较大，尤其对于没有任何隔 热措施的水泥屋顶来说，夏季炎热的天气，屋顶吸收太阳辐射 后，对室内辐射放热，严重影响了室内人体的舒适度。因此，做 好屋顶隔热，是夏热冬暖地区有效的降温措施。因为示范建筑 ３既有农房改造工程实践 ３．１工程概况 本文以福建省泉州市南安市向阳乡坑头村某住宅为示范 建筑，通过对建筑屋顶、外窗、内墙面、地面等部位进行节能改 造，探讨适合当地农宅的节能改造技术和材料。 所在地绿植丰富，所以示范工程选择了种植屋顶，对二层小楼 的平屋顶进行了改造。 本示范工程改造考虑到夏热冬暖地区保温需求不大，因 此种植屋面构造层次不考虑保温层，具体构造如下：结构层、 示范农房如图１所示，是建于２０世纪９０年代的一座砖 找平层、普通防水层、耐根穿刺防水层、排水层、种植介质层以 结构二 层小楼，建筑面积约２６０ ｍ 。该建筑具备闽南地区现代 及植被层。 民居的特点，墙体是１８０ ｍｍ厚的砖墙，屋顶是１５０ ｍｍ厚的 预制水泥板。墙体和屋顶均没有保温。一层外窗直接在墙上开 一考虑到房屋的承重、施工工期，示范工程选用了反应粘结 型高分子防水卷材，这种轻型高分子防水卷材遇水泥凝胶反 个方形窗洞，窗洞带有石制格栅， 层采用带有玻璃的木 应粘结，形成界面密封层杜绝窜水，遇穿刺撕裂冲击等外界破 窗。结合农户的要求，改造方案遵循以下原则：在满足功能要 坏，可通过保护层有效防御。种植介质层主要来源于当地田间 的土，并添加农户自产的腐熟有机肥。这种利用本地材料的方 法，大大降低了工程建设成本。考虑到屋顶承重，示范工程选 用了易施工、易维护的草坪，采用铺栽法对屋顶进行了绿化。 施工过程见图３、图４。 （２）防潮技术 闽南地区春夏之交多阴雨天气，甚至有暴雨，空气湿度 大。当地面、墙面温度低于露点温度时就会出现泛潮现象。常 用的防潮措施有很多，如加强地面保温、选用微孔吸湿材料做 图１二层农宅 饰面材料、加强通风、争取日照等。本示范工程选用微孔吸湿 ·８０· 新型建筑材料 ２０１８．７ 贾春霞，等：闽南地区既有农房绿色改造技术及工程应用 图３防水层施工 图４植被层铺栽 材料上 ０『Ｊ‘ ，微扎材料７ｎ｝｛多种，如微孔地砖、入阶砖、『ｔ 合１ 等，考 剑造价成小，结合 １地Ｉ 材牛¨对丰富的现状，选 川＿一合ｌ √５［ Ｉ 浆作为饰 材料，分刖对建筑 层窬易进水 的 地 、川 休进行防潮 造。 合 址以 ／火、孙Ｉ 为ｊＩ 成分，添加糯米等仃机物的 传统址筑村 。这种材料存强度、耐久‘ 、耐水性和环境友 好 仃炎…ｎ勺优点，能很好地抵御雨水仪蚀。既仃农膀 ·个过 ，为Ｊ 避免悔ｌ：１：『季 频繁的ｍ水对过廊Ｊ Ｊ：地 的 冲刷，水 １ 利川 ｛ 对过廊Ｊ Ｊ：的地 进行了改造。辩人 捶打…求ｆ『Ｊ ｛ 地 色泽光北． 、ｒ祭＿义／ｆ 滑。 ｛１Ｊｆ过 ，｛ 技 ，闽南地 农利仃 分现代民 的墙体 ｆ 满Ｊ，瓷砖，这｛Ｉｌｌ做法会导致 人热、冬人冷，审内热湿环 境 。 ｆ 址冲ｆ『｛‘统ｎ勺建筑材料， 仃良好蓄热能力，可以 渊 审【大】， 艘， 材便利， ，Ｃ ＬＸＩ￣环使用。但赴传统的 ｛：墒…１ 孙ｔ 比例过“、分筑崭 度小够，导致墙休容易开 裂，Ｉ， 蚬代【 －㈨，ｊ应用。农 的绿色改造旨 通过一 定改良，吸收化统 念建筑技术的优点，采用低成本、被动的 技术， ＊ Ｊｆ１ 境。 此，永范】 采Ｊ】Ｊ改良 的 砂浆 刈‘埔休进 Ｌ 造 Ｊ化 Ｅ；Ｌ小川， １ 范ｌ 采川的改良泥 ｝：， －，ｊ ｉ Ｌ ｝ －入 ／支适与 ， 过充分搅拌均匀， ＿Ｊｆ以 ‘设ｆＯ，ｉ￣决 ）『裂、掉上等 题，ｊ｝具备一定的渊 窜 内 瞍ＩＩ＇，ｊ Ｊｈ￣ｌ 。 （３）嵌化『ｊ然乐光 闽 地Ｉ≮ｌｒ『０ ｆ Ｉ｝ ｆＪ 商ｉ 较小，审内通风 ）匕 遍 较差。永范ｌ一 采用 层增ｌ』ＪＪ ｌｌ＿｝Ｉ 筒的办法，强化 书 Ｉ Ｉ然采 光。将窗内ｌ建砹汁成外小内人的 ｝ ＿，小仪 增火 比范 围，而儿也减小了窗口 其附近内墙 之 的亮搜刈比ｆ辽．仃 利于提崩审内视觉的舒适度。改造 后 内采光效 ５。 图５斗形采光窗改造前后效果 闽 地 农村建筑、庭 蚪境的州 ㈨ 农Ｊ 仃 存较多的 ４题，如通 １ 够、 光１ 址、审内潮湿等。＂埘以 问题，示范１ 以保持农村特色的原则，结合当地的 种资 源， 使川被动技术如种１＝ＩＩ【 顺 热、 ｛＿肜窗，允分利¨Ｊ １ 地适用的绿 材料，传承传统】 『』【 Ｉ合１ 、改良 １ 技术， 改造既仃农房， 保持建筑ｆ０统 的琏础ｌ：，提 ｊ ｆ 的 室内舒适艘。 绿色农房气候适应 技术的研究 应用，是进 Ｌ ＊ 人们生｝ 环境，促进人与自然协州、 Ｉ『持续发展的ｔ。 ’ ｛ｌｌｆ之 卜。＿卜一步Ｊ、 该利用示范］＿ 带功十｝ｌ父Ｊ 、Ｉ 存当地的发腱，收 府应该通过税收优惠、财政补 ，擞恸币【＿＿支持农民技 他 统建材、绿色建材，为绿色衣 建设提供保障，ｌ【ｉｊ时’ 办免 培训， Ｉ、Ｉ１地培养技术过硬的施ｌ 队仉，推动农利建筑标准化 发展。 参考文献： Ｉ１】ＧＢ ５０１ ７６ ２Ｏ１６．民ｆ．ｔｊ建筑 １．改汁ｋ ｝ Ｉｓｌ 【２】籍仃德．郝瑞珍，际雄夏热冬ｌ嚷地Ｉｘｌ 顺 热构造ｊｌｌｆ施 ＩＪｆ 施Ｉ 技术，２００６，３５（１Ｏ）：７９—８０． ｆ３］嘲：¨ 义．建筑 能 ｌ 蒴 １计十：… Ｊ Ｊ 川搜删 进Ｊ 『ＪＩ．化１．羽ｆ’ 十 料…．２０ｌ０，３８ Ｌ７）：２０—２２． ｆ４ｌ周维． 热地Ｉｘ农 夯Ｉ 它１ 能瞍汁研究——【＿“ｆ１＇１１建｝楼” 为 ０ＩＤＩ． 弋 义： ·１ ｆ ｝技人 ，２００７ Ｉ５ｌ张ｌ 珍，ｆ Ｉｊ ．１ ． 个 ｍ］叫、 八ｌ 的址筑 ’ｉ ·。 念ｌ 届十旗』＾＝分目 Ｉ Ｊ１．建筑 ±搬．２０１３（７）：３８—４３ Ａ Ｎ ＥＷ ＢＵＩ ＬＤＩＮＧ ＭＡＴ Ｅ ＲｌＡ ＬＳ ·８ｌ·
