陕北窑洞潮湿成因及改造措施探析★

赵江明 杨 瑞 李 丹

(延安大学建筑工程学院，陕西 延安 716000)

0 引言

窑洞是一种古老的生土建筑形态，具有几千年的历史[1]。陕北窑洞作为整个黄土高原最具代表性的民居形式，积淀着一代又一代劳动人民的智慧。以其冬暖夏凉、经济实用、节约耕地、耗材少、使用寿命长等优点深受人们喜爱，其建造过程充分体现出人与自然和谐共生的绿色建筑理念，具有重要的传承意义和借鉴价值。但窑洞内部存在的潮湿问题不仅会使实际居住体验大打折扣，长时间的居住还会危害到居住者的身体健康。窑洞本身在长时间水分的侵蚀下，黄土节理也会随之发生改变，使得窑洞自身的安全性能降低，甚至会出现窑毁的现象。仅2003年秋季陕西省就因连绵阴雨造成15万孔窑洞坍塌，使20万窑洞居民沦为灾民[2]。国内外目前针对建筑防水防潮开展过不同程度研究，但针对于陕北窑洞潮湿成因及相应改造措施的研究则很少。在对陕北窑洞开展问卷走访与实地调研的基础上，本文对陕北窑洞潮湿成因展开分析，并提出相应的改造措施，使得陕北窑洞得以更好的传承和发展。

1 陕北窑洞现状调查

陕北地区位于黄土高原中心，以黄土塬、梁、峁、沟为基本地形地貌，地表基本被黄土所覆盖。而黄土具有直立性较好，强度较高的特性，故居民窑洞大多依地顺势建造靠崖式窑洞[3]。据统计，在陕北地区90%乡村建筑为窑洞建筑，其中最常见的是靠山式窑洞，约占总数的70%以上[1]。针对延安市窑洞潮湿问题开展问卷调查中，发放共75份问卷，收回有效问卷72份。数据结果表明：1)靠崖式窑洞占调查总量78%，独立式窑洞占调查总量22%，在河南地区分布较广的下沉式窑洞在陕北地区较为少见。2)如图1所示，超过55%以上窑洞居民表示窑洞内部长时间处于潮湿或比较潮湿状态中。

2 窑洞潮湿成因分析

2.1 气候影响

延安市位于陕北地区南部，位于黄河中游。气候特点是春季干旱多风，夏季气候温热，多雷阵雨，秋季凉爽多雨，冬季寒冷干燥，雨雪稀少。降水主要集中在秋季，6月～9月降 水量占多年平均年降水量的70%左右，多年年平均相对湿度在59～66之间。在对于窑洞内部出现潮湿状况的问卷分析中发现，窑内潮湿现象主要集中在夏季和秋季，在秋雨季表现的尤为明显。在持续性降水的影响下，雨水沿着黄土节理入渗，黄土被逐渐湿化。如不及时采取措施，窑洞内部的潮湿状况也会愈加明显。长此以往，窑洞内壁会局部出现水域侵蚀、扩大的现象。在常年周期性降水的影响下，窑洞内湿度增加明显，甚至出现窑面剥落现象，如图2所示。

2.2 窑洞构造影响

靠崖式窑洞大都依山而建或者沿沟修造，有避风向阳之利。因此靠崖式窑洞相较于独立式窑洞而言有着更久的平均日照时长，但靠崖式窑洞仅依靠于窑脸处的门窗作为采光口，使得窑洞内部光照时长受季节影响和窑洞朝向影响较大。即使在日照最充足的夏季，窑洞内部天然光照度随着进深加大而衰减迅速，对于与光线形成角度的区域而言，照度低至几乎不可见[5]。而黄土优良的保温隔热性能一方面保证了窑洞内部舒适的热环境，但同时也使窑洞内外形成了较大的温差。夏季时，窑洞室内外温差可达到10 ℃左右，这使得窑洞外部的热空气在进入窑洞内部后迅速遇冷液化，形成了附着在窑洞内壁上的小水珠。实地观测的结果显示：随着窑洞进深的增加，水珠的含量也随之增加。肖婷等人在《窑洞内部环境初探——以三门峡唐洼村窑洞内部窑洞潮湿问题为例》中通过实验研究发现窑洞内部平均湿度与窑洞的进深呈正相关，随着窑洞进深增加，其内部湿度也增加[4]。此外，为了增强窑洞内部的保温性能，窑洞顶部通常设有1 m～3 m厚的覆土层。而黄土天然的蓄水能力，导致被覆土吸收的雨水不能及时被蒸发，在窑洞顶部排水体系不够完善的状态下，便会使得雨水对窑洞内部的潮湿状况影响更加显著。

2.3 其他因素影响

受到经济条件和地域因素制约，现居窑洞的居住时长基本都在20年以上，但窑洞居住者表示均未对窑洞进行过定期的修缮或改造，而窑洞内部的潮湿状况也随时间的推移而不断加重。在调研过程中也发现：只有约30%的居民为窑洞增添了外加的排水或通风设施，而此外的70%居民因为不知道采用何种改造方案或因为改造成本过高或没有意识到潮湿的危害而忽略了窑洞的潮湿状况。

3 窑洞防潮改造措施

针对陕北窑洞潮湿病害问题，有多种措施可以加以实施。1996年西安建筑科技大学课题组在延安枣园窑洞建筑示范项目中，运用多项现代化节能技术，有效改善了窑洞内部潮湿环境，但由于其造价高、后期维护困难等问题，难以在居民中进行推广。因此结合经济和可行性，笔者提出以下两种窑洞潮湿的改造措施。

3.1 排水及采光改造措施

通过在窑顶铺设防水卷材，疏通窑洞周围的雨水排放设施，增设雨水收集回用方案，促进雨水的收集和排放畅通。在窑洞顶部铺设防水卷材，盖塑钢瓦片，并设置雨水收集管道，如图3所示，将雨水引入院内水井。在窑洞的内壁土坯层表面及窑脸处涂抹防水材料，设立有效的防水层，内部用轻质防水材料进行吊顶装饰。完善的排水体系不仅可以有效减少因为水分渗入造成的潮湿，还可以对雨水进行收集，用于旱季农作物的灌溉。

通过改善窑内采光，增加光照，减少湿度。一般宜采用浅色装饰材料，并用细直分隔的花格窗代替传统的木窗，达到增加自然采光量的目的。我国GB 50034—2013建筑采光设计标准值规定，住宅建筑的卧室、起居室、厨房应有直接采光，室内天然光照度不低于300 lx[8]。在窑洞进深较大，阴雨天室内天然光照度明显低于标准的窑内增加照明设施，可采用人工光源加以补充。

3.2 内部通风改造措施

对于独立式窑洞，在窑洞尽端开孔安设换气扇或壁挂式新风机，加强窑洞内部空气流通；针对靠崖式窑洞，利用太阳能烟囱加强室内自然通风[1]。此外，借鉴新型窑洞通风设计策略，笔者设计出以下新型通风方案，如图4所示。在窑洞顶部安装用固体吸附剂填充的空气干燥箱，内部安装细纱网管进风通道，并连接窑洞内部新风机设备。当窑洞内部湿度较大时，打开新风机加速室内外空气交换以减少湿度。由于固体吸附剂具有吸附饱和度，故空气干燥箱工作一段时间后，需定期打开箱盖利用太阳的照射烘干内部水分，使吸附剂达到循环利用的目的。

4 结语

建筑民居的潮湿问题是建筑中常见病害之一，而陕北窑洞作为一种生土建筑，在其特殊的地理位置下使得潮湿问题的研究有较为明显方向。本文针对陕北窑洞潮湿成因开展了具体分析，并在排水及采光、通风策略方面提出了对应的改造措施，是对陕北特色民居建筑的一种继承和发展。