王 雪 胡宗波

(1.西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院，陜西 西安 710055； 2.陜西省西部綠色建筑協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西 西安 710055； 3.陜西省(西部)綠色建筑重點實驗室，陜西 西安 710055； 4.武警后勤學(xué)院，天津 300309)

農(nóng)村住區(qū)熱環(huán)境演變趨勢與規(guī)劃策略研究★

王 雪1，2，3胡宗波4

(1.西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院，陜西 西安 710055； 2.陜西省西部綠色建筑協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西 西安 710055； 3.陜西省(西部)綠色建筑重點實驗室，陜西 西安 710055； 4.武警后勤學(xué)院，天津 300309)

通過對傳統(tǒng)農(nóng)村住區(qū)環(huán)境發(fā)展的分析，在對農(nóng)村住區(qū)物理環(huán)境測試基礎(chǔ)上，探討了農(nóng)村住區(qū)熱物理環(huán)境的變化和演變，通過研究對農(nóng)村住區(qū)規(guī)劃和建設(shè)，提出了在新農(nóng)村的規(guī)劃中應(yīng)該控制住區(qū)建筑密度，增加住區(qū)組團(tuán)間距，提高對庭院空間的重視等建議。

農(nóng)村住區(qū)，熱環(huán)境，演變趨勢，規(guī)劃策略

0 引言

2010年我國城市化率為50%，一半的人口還在農(nóng)村生活[1]。農(nóng)村住區(qū)環(huán)境決定了我國大部分人生活水平和居住質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)的增長和建設(shè)水平的加快，使人們對住宅的需求和建設(shè)都日益高漲，農(nóng)村居民也不例外。農(nóng)村住區(qū)建設(shè)發(fā)展也呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。這種趨勢如果不加干預(yù)盲目增長，會使農(nóng)村住區(qū)環(huán)境惡化，不利于居民工作生活甚至身心健康。

農(nóng)村住區(qū)環(huán)境是由多方面構(gòu)成的，其中便有住區(qū)物理環(huán)境。農(nóng)村住區(qū)物理環(huán)境主要包括農(nóng)村住區(qū)熱環(huán)境、住區(qū)聲環(huán)境和住區(qū)光環(huán)境。其中住區(qū)熱環(huán)境影響著居民的舒適、健康，以及家庭和住區(qū)的能耗等多個方面。本文對農(nóng)村住區(qū)熱環(huán)境影響要素作詳細(xì)分析，對我國農(nóng)村住區(qū)物理環(huán)境的發(fā)展做定性討論，并提出合理的規(guī)劃對策。

1 農(nóng)村住區(qū)熱環(huán)境影響要素的發(fā)展

影響農(nóng)村住區(qū)熱環(huán)境的要素有三：住區(qū)內(nèi)部人工環(huán)境、住區(qū)周邊環(huán)境和居民生活方式。

1.1 住區(qū)內(nèi)部人工環(huán)境變化與住區(qū)熱環(huán)境

1)住區(qū)規(guī)模。為了滿足生活需求提高使用空間，農(nóng)村居民在宅基地基礎(chǔ)上擴(kuò)建和改建的情況越來越多，宅基地上住房的面積和建設(shè)量在增加，2009年農(nóng)村新建住宅面積比2000年高2倍[2]，但大多數(shù)家庭的宅基地沒有變大，宅基地的變化趕不上居住的需求。這引起農(nóng)村住區(qū)局部建筑密度和容積率上升，尤其是建筑密度的上升。原本的庭院和建筑共生的住宅環(huán)境變?yōu)橐酝ピ嚎臻g越來越小僅以建筑為主的住宅環(huán)境。

住區(qū)規(guī)模不僅是衡量住區(qū)大小和建筑強(qiáng)度的量，也會影響住區(qū)熱環(huán)境。城市的發(fā)展和建筑建設(shè)對熱環(huán)境呈現(xiàn)出“城市熱島”現(xiàn)象[3]。熱島效應(yīng)的強(qiáng)弱以熱島強(qiáng)度ΔT來定量表示，表示方式為：

熱島強(qiáng)度ΔT=市區(qū)氣溫(te)-郊區(qū)氣溫(ta)

(1)[4]

與熱島強(qiáng)度相關(guān)的因素有：地區(qū)風(fēng)速v、城市建筑高度h、建筑間距W[5]、建筑能耗Qh、太陽輻射Q太[6]、下墊面反射率α和城市潛熱交換Q潛[3]。這些因素共同作用，城市熱島效應(yīng)最終表現(xiàn)為城市每日平均氣溫要比周邊開敞地區(qū)高3 ℃～6 ℃。

在2011年夏天對關(guān)中農(nóng)村住區(qū)熱環(huán)境的調(diào)研測試中發(fā)現(xiàn)，密度較高的農(nóng)村住區(qū)中心日平均溫度大于邊緣區(qū)，密度較高區(qū)比邊緣區(qū)的日平均溫度高0.5 ℃～1 ℃左右，即住區(qū)密度較高區(qū)和中心區(qū)的夜間通風(fēng)和降溫效果要差一些；住區(qū)邊緣區(qū)日溫差較大，在中心區(qū)日溫差在5 ℃左右，邊緣區(qū)日溫差達(dá)12 ℃左右，即住區(qū)邊緣地區(qū)熱環(huán)境受住區(qū)周圍空氣溫度的升降而相應(yīng)變化[7]。住區(qū)建筑密度和容積率對熱環(huán)境的影響還是比較明顯的，建筑密度的上升加強(qiáng)了住區(qū)中心的溫度的提升，農(nóng)村住區(qū)布局過于集中對炎熱地區(qū)較不利。

2)住區(qū)建筑材料和建設(shè)方式。農(nóng)村住區(qū)建設(shè)材料中以木材、竹材、土坯、石材、磚和粘土瓦等構(gòu)成住區(qū)住宅建筑的主體。由于交通等方面的原因，在以往農(nóng)村建設(shè)中，建設(shè)材料多選自當(dāng)?shù)卦牧?。而以木材、竹材、土和石材都只需天然材料?jīng)過較簡單的加工即可用于建造農(nóng)村住房。這種方式既節(jié)約了建筑材料在交通運輸中所需的能耗，原有的建筑材料也較適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀粴夂颦h(huán)境。

自1990年以來我國農(nóng)村住房建設(shè)材料和建設(shè)的方式發(fā)展的趨勢為：使用的建筑材料由以往的簡單加工自然材料向復(fù)雜加工工業(yè)材料發(fā)展，水泥、磚和混凝土等成為農(nóng)村建設(shè)的主要材料；磚木結(jié)構(gòu)建筑增長幅度下降，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住房迅速上升。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑其建筑材料中的鋼筋和水泥材料，需要大量的能量才能完成生產(chǎn)，比傳統(tǒng)住區(qū)建設(shè)能源浪費的多。

在住宅使用過程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住宅，并不比傳統(tǒng)住區(qū)節(jié)約能源，其熱工性能也不比傳統(tǒng)農(nóng)村住房表現(xiàn)優(yōu)異，例如陜北農(nóng)村傳統(tǒng)民居窯洞住宅要比新建普通鋼筋混凝土住宅在熱工方面的表現(xiàn)更好[8]。

3)住區(qū)道路環(huán)境。早期農(nóng)村住區(qū)一般道路寬度較小，路面寬度一般只有3 m～5 m。若兩車相向而行時，時而需要借助主路旁的路肩。路面鋪設(shè)方式為石子、石板鋪砌或灰土夯實。

發(fā)展較快的農(nóng)村內(nèi)部道路鋪設(shè)方式由原先的石板、石子或灰土路面，發(fā)展成水泥或瀝青路面。即原本的透水路面或半透水路面變?yōu)椴煌杆访?。而在夏季不透水路面水分很少，無法通過蒸發(fā)潛熱作用降低路面溫度，使住區(qū)內(nèi)的環(huán)境的空氣溫度和輻射溫度都有所上升，加強(qiáng)了住區(qū)夏季空氣溫度的升高，不利于夏季農(nóng)村住區(qū)降低其空氣環(huán)境溫度。

1.2 農(nóng)村住區(qū)周邊環(huán)境變化與住區(qū)熱環(huán)境

1)生態(tài)環(huán)境。除農(nóng)村自身的發(fā)展改變其物理環(huán)境外，周邊環(huán)境的發(fā)展也影響到住區(qū)物理環(huán)境。農(nóng)村住區(qū)外圍的自然環(huán)境對居民排放的廢氣、廢水和廢熱等有一定的稀釋和降解作用。

近年來國家實行了反哺農(nóng)業(yè)的政策，農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和產(chǎn)值出現(xiàn)增長，也促使農(nóng)村周邊的自然生態(tài)環(huán)境和人工生態(tài)環(huán)境狀況在不斷惡化。例如內(nèi)蒙古呼倫貝爾草原在18年的時間內(nèi)，牲畜頭數(shù)增長6倍以上，出現(xiàn)草原沙化等環(huán)境惡化趨勢[9]。沙漠化的土壤熱容量小，在夏季更容易升溫而冬季更容易降溫，且環(huán)境的熱穩(wěn)定差。

2)人工環(huán)境。農(nóng)村住區(qū)周邊的人工環(huán)境有水壩和公路等。水壩對熱環(huán)境會相對有利一些，但上游的水壩會給下游的生態(tài)和環(huán)境帶來負(fù)面影響，所以水壩在較大的一個范圍看，對熱環(huán)境的影響是平衡的。

農(nóng)村周邊的公路的通行量增多不僅會帶來噪聲，汽車排放的尾氣也有一定量的廢熱。同時新建的公路代替了原有的下墊面，公路對太陽輻射的吸收量比一般的空地要多，潛熱量下降。

1.3 農(nóng)村生活方式與住區(qū)熱環(huán)境

原本農(nóng)村居民以農(nóng)作物和家養(yǎng)禽、畜等為主要的經(jīng)濟(jì)來源；家庭生活中的能源消耗以炊事和取暖為主，采光、娛樂等項目為次之；生活中主要以柴、桔梗等植物為主要能源，使用煤炭較少。傳統(tǒng)農(nóng)村生活中釋放的熱量和污染物對住區(qū)物理環(huán)境的影響也較小，自然環(huán)境的負(fù)擔(dān)較輕。

近年來農(nóng)村居民在交通出行、起居飲食等生活方式都在逐漸改變。農(nóng)村與對外環(huán)境聯(lián)系也更緊密，汽車、摩托車和農(nóng)用機(jī)車等機(jī)動工作的使用率升高，交通方式由原先簡單的步行和非機(jī)動交通方式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動交通為主非機(jī)動方式為輔的交通形式，交通方式的轉(zhuǎn)變使交通排放的能耗升高。

2 農(nóng)村住區(qū)熱環(huán)境演變趨勢

1)農(nóng)村住區(qū)整體溫度升高，相對濕度降低。在住區(qū)人工內(nèi)部環(huán)境、外部周邊環(huán)境和生活方式的變化中，都預(yù)示著農(nóng)村住區(qū)整體平均溫度的上升。

2)住區(qū)中心平均溫度高于周邊溫度，這種溫度差會繼續(xù)增大。

3)住區(qū)通風(fēng)不暢，使室內(nèi)和室外人體熱舒適度降低。

4)住區(qū)的庭院空間變小，通風(fēng)不暢等會引起其溫度逐漸升高，導(dǎo)致室外環(huán)境不舒適，將使居民更多在住宅中停留。

3 農(nóng)村住區(qū)環(huán)境規(guī)劃對策

現(xiàn)階段與農(nóng)村建設(shè)相關(guān)的政府政策有中華人民共和國國務(wù)院令第116號《村莊和集鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)管理條例》，中共中央國務(wù)院關(guān)于推進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)的若干意見和地方農(nóng)村村莊規(guī)劃建設(shè)條例。其中大部分對農(nóng)村建設(shè)面貌、安全、衛(wèi)生、節(jié)地和節(jié)能方面都有其條文，但對農(nóng)村住區(qū)物理環(huán)境還沒有重視，還應(yīng)進(jìn)一步出臺促進(jìn)農(nóng)村物理環(huán)境建設(shè)的政策。

農(nóng)村住區(qū)環(huán)境規(guī)劃的對策如下：

1)合理控制住區(qū)建筑密度和容積率。根據(jù)農(nóng)村所在地的氣候特點，進(jìn)行相應(yīng)的建筑密度和容積率控制。對北方較冷地區(qū)可以適當(dāng)?shù)奶岣呓ㄖ芏群腿莘e率，提高住區(qū)熱環(huán)境的舒適度，而南方地區(qū)應(yīng)降低建筑密度和容積率，增強(qiáng)夜間通風(fēng)降溫的效果。

2)增加農(nóng)村住區(qū)各組團(tuán)之間的間距。整體密集的住區(qū)與自然環(huán)境的物質(zhì)和能量交流是有限的，其住區(qū)的物理環(huán)境也是不均衡的。應(yīng)適當(dāng)加大住區(qū)組團(tuán)之間的間距，縮短每個住宅與自然環(huán)境的距離。

3)控制引導(dǎo)住宅通風(fēng)。因農(nóng)村住宅建筑高度較低，住宅風(fēng)環(huán)境受周圍其他住房和院墻等影響的作用較大。在建筑密度較高的農(nóng)村住區(qū)規(guī)劃時應(yīng)注意住宅周圍風(fēng)場的通暢，保證住宅內(nèi)的有效通風(fēng)。

4)提高對庭院空間的重視。庭院空間是農(nóng)村住區(qū)比較特殊的空間，可以解決一定的生活所需空間問題，又是造價低廉的空間模式。同時它是住宅的外環(huán)境，對住宅內(nèi)的環(huán)境影響很大。應(yīng)對庭院空間進(jìn)行合理的設(shè)計和建設(shè)，使其功能和物理環(huán)境都滿足居民所需。

[1] 孫國華.“十二五”時期我國城鎮(zhèn)化水平探討[J].宏觀經(jīng)濟(jì)管理,2010(5):37-38.

[2] 中國農(nóng)業(yè)年鑒編輯部.中國農(nóng)業(yè)年鑒2008[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2008.

[3] Landsberg H E. The urban climate 1st ed.[M].New York:Academic Press,1981.

[4] 劉加平.城市環(huán)境物理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2011.

[5] Oke T. Overview of Interactions between Settlements and their Environment. WMO Expert Meeting on Urban and Building Climatology [C].WCP-37, World Meteorological Organization:Geneva, Switzerland,1982:65-66.

[6] 吉沃尼.建筑設(shè)計和城市設(shè)計中的氣候因素[M].北京:中國建工出版社,2010：193-194.

[7] 王 雪.新建農(nóng)村生態(tài)住區(qū)評價指標(biāo)體系研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2011.

[8] 劉加平,何 泉,楊 柳,等.黃土高原新型窯居建筑[J].建筑與分化,2007(6):39-41.

[9] 周民良.我國農(nóng)村環(huán)境的變化趨勢成因與解決路徑[J].學(xué)習(xí)與實踐，2007(4):20-23.

Research on evolution trend of thermal environment in rural settlement and planning strategy★

Wang Xue1,2,3Hu Zongbo4

(1.ArchitectureCollege,Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi’an710055,China;2.ShaanxiWestGreenBuildingCollaborativeInnovationCenter,Xi’an710055,China;3.Shaanxi(Western)GreenBuildingKeyLaboratory,Xi’an710055,China; 4.ArmedPoliceLogisticsCollege,Tianjin300309,China)

This paper discusses the change and evolution of thermal physical environment in rural settlement based on the test of physical environment in rural settlement， through the analysis on environmental development of traditional rural settlement and the research on the planning and construction of rural settlement: it is required to control the building density in the settlement, increase the space between clusters in the settlement and attach more importance to courtyard space in the planning of new countryside.

rural settlements, thermal environment, evolvement trend, planning strategy

2015-01-05★：國家創(chuàng)新研究群體(2013-2015)(項目編號：51221865)；陜西省重點科技創(chuàng)新團(tuán)隊(項目編號：2012KCT-11)；中國博士后基金(項目編號：2013M532021)

王 雪(1986- )，女，助教; 胡宗波(1985- )，男，講師

1009-6825(2015)08-0203-02

TU111

A