農村住宅建筑節能與生態環境探討
時間:2022-06-27 03:11:35
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摘要:為了降低農村住宅達到建筑節能與生態環境的關系,達到新型農村住宅提高室內熱舒適性,以新型農村住宅建筑節能與生態環境的關系為探討方向,設計了外墻保溫、外窗優化、屋頂保溫、增加氣密性等節能改造方案,通過分析,比較各項優化措施及整體節能潛力。結果表明,建筑新型農村住宅后的節能率提高,節能潛力較大,各項措施中外墻和外窗的節能率分別得到提高,顯然應作為節能改造的重點。結合新型農村住宅的特點和農民使用習慣,對節能改造的具體措施進行了探討。
關鍵詞:農村住宅;節能潛力;能耗模擬;節能改造
隨著中國科技和經濟的高速發展,中國房屋建筑面積已經達到非常大的面積,但由于農村建筑房屋的面積受傳統理念的影響,還存在著缺少保溫措施,尤其是門窗氣的保溫性能差,目前的供暖能耗是城市地區1.5倍~2倍[1-2],在市場經濟發展中,農民的生活要大幅度的提高。因此,如何改變農村房屋建筑結構的保溫能力,是降低農村冬季供暖能耗的關鍵問題。文章以新型農村住宅建筑為典型農村住宅為例,在建設過程中,采用創新的材料,對原有建筑進行節能改造,對新型農村住宅建筑的改造內容包括外墻、外窗、屋頂等,近些年來通過對新型農村住宅建筑單項措施及整體節能效果的對比分析,來探討在新世紀新型農村住宅建筑適合的節能方案,為生態環境的綠色做出貢獻。
1傳統的農村住宅能耗現狀
中國傳統的農村住宅建筑能耗,由于中國還處于第三世界,與相同氣候條件下發達國家的農村住宅建筑能耗相比,大約是發達國家的2倍~3倍,可見中國傳統的農村住宅還需要創新。中國現在農村建筑形成的能耗約為社會能耗的20%,與其他發達國家的農村住宅相比,中國是相同氣候條件下發達國家的5倍以上[3],顯然,存在著很大的差距,因此農村地區能源消耗對中國的社會主義建設負擔很重。這不符合生態環境的要求。中國把改革開放40多年來,中國廣大農村的經濟有了很大的改變。但農村地區住宅建筑能耗的增加[4],也對我們提出了考驗。尤其是隨著中國農村居民生活的提高,廣大農村人口對農村住宅的室內供暖也提出了更高的要求,因此新型農村住宅建筑節能已經成為農村節能的重要任務。陜西榆林市2018年全市具有資質等級的建筑施工企業的企業個數是464個,其中國有及國有控股企業是7個,它們的總產值是300.58億元。國有及國有控股企業67.93億元,房屋建筑竣工面積是297.5萬平方米。房屋建筑竣工率是25.5%。圖1榆林市2018年建筑工業總產值如圖1所示,榆林市2018年建筑工業總產值已經達到300.58億元。顯然農村地區能耗較大的原因現在依靠城市建筑的技術規范已經可以解決,尤其是在市場經濟中,農民的節能意識得到重視。因此,今天探討農村如何降低供暖能耗已經可以得到支持。改善的主要問題是如何提高農村住宅圍護結構的保溫性能,只要這個問題解決了,就可以降低農村住宅建筑的本體能耗。近些年來,對于降低農村住宅建筑的節能一些學者提出了一些建議,有的學者丁勇等對農村建筑室內熱環境問題進行了分析,他們在試驗的基礎上提出,在沒有熱源的情況下,如何保證對農村建筑的保溫隔熱能力進行優化,通過他們在農村的實驗結果可以證實,在農村住宅的冬季,白天室內平均溫度升高0.5℃,到了夜晚,這時候由于門窗關閉,室內平均溫度可升高2.1℃,可見這個結果,可以證實,如果減少農村住宅建筑門窗的開放,就會使室內外的傳熱效果得到極大的減少,就會使農村住宅建設在夜間,使農村住宅建筑的溫度得到提高[5]。這種觀點驗證了節能保溫技術在寒冷地區農村建筑的適用性[6]。因此要節約農村住宅建筑的能耗,就要在農村住宅的門窗保溫性上下功夫。
2對榆林市農村住宅建設能力的研究
對農村住宅建設能力的研究,可以以分析榆林市的建設能力為標尺。榆林市屬于寒冷地區,對榆林市農村住宅的建筑主要是以南北朝向,最高層數是2~3層,農村住戶冬季需要對臥室供暖。從2018年榆林市各縣市區建筑施工的能力可見表1。對于榆林市農村住宅建設的外墻為傳統的磚墻,這種墻面保溫性就較差,如果住宅的外部不只是具有水泥砂漿抹面,而且鋪設創新材料的外墻保溫擠塑聚苯板普通隔熱防潮擠塑泡沫板非阻燃擠塑保溫板,作為保溫層,這時候農村住宅的外墻傳熱系數就增加了較大的數值,它們的傳熱能力大約可以在2.1W/(m2·K),另一個傳熱較大的農村住宅是屋頂,這種由木屋架結構支撐的屋頂,它們是散熱的主要部分,因為屋頂的保溫主要是通過較厚的麥草泥、油氈等保溫和防雨。這種農村住宅的木屋架結構,利用這些屋面的材料,它們的傳熱系數大約為1.8W/(m2·K),與外墻相比低了一些已經超出了GB/T50824-2013《農村居住建筑節能設計標準》的限值,因此,新型農村住宅建筑節能與對生態環境的保護,必需結合農村住宅建筑情況,要在農村住宅的節能上下功夫。首先要確定創新的改造方案。如采取創新的新材料,對外墻進行外保溫,這種方法就是在農村住宅的外墻上增加70mm的聚苯板保溫層,增加了這一層保溫板,農村住宅的外墻傳熱系數就可以大大降低,實驗證實可以降為0.564W/(m2·K)。對于農村住宅建設節能的另一個途徑,就是將農村住宅的外窗玻璃改變傳統的做法,換成雙層中空玻璃,出于保證生態環境的目的,還要將農村住宅的木質窗框更換為塑鋼窗框,這種創新的改造,農村住宅的外窗傳熱系數就可以得到2.5W/(m2·K),這時候它們的氣密性等級就可以提高到4級。這樣的改變就可以大大提高農村住宅的能量消耗。提高農村住宅的室內溫度,使廣大農民在寒冷的冬季住在溫度較高的農村住宅之中,享受溫暖的幸福。顯然,解決農村住宅的氣密性較差是提高農村住宅節能的重要因素,在農村住宅的模擬過程中,可以將傳統農村住宅的換氣次數設為1.5次/h,這時候由于農村住宅門窗更換,它們的氣密性就可以得到提升。為了增大氣密性,可以將換氣次數設為0.5次/h,它們的氣密性就可以得到更大的提升。這樣就可以達到廣大農村居民的需求,這個結果既可以達到農民的愿望,又達到了保護生態環境的目的。
3對農村住宅改造措施的分析
對農村住宅改造措施的分析,主要同外墻保溫,屋頂的保溫,門窗的氣密性和農村住宅的遮陽問題。我們對這些問題,進行分析和探討。對農村住宅改造措施后的節能效果進行分析,尤其是對農村住宅節能改造中的幾個問題進行探討,可以得到如下的結論。
3.1農村住宅的外墻保溫
對于農村住宅的外墻節能改造,是高科技時代已經得到大面積的應用。這種外墻的外保溫材料,是高科技的創新。這主要是保溫材料的創新給農村住宅創造了機會。這種農村住宅的保溫形式具有較強的保溫性,而且可以保護農村住宅建筑主體結構,同時這種保溫材料還具有施工方便,也不影響室內裝修。在農村,由于農村住宅的供暖形式不同。有些住宅需要連續供暖,有些需要單獨供暖,就可以利用外墻體的材料共同蓄熱,進一步提高農村住宅室內熱環境的穩定性。對于那些單獨供暖的農戶,可以根據需要控制供暖系統的啟停。這樣就可以減少能耗浪費[7]。這樣更有利于農村住宅的節能與生態環境的保護。
3.2農村住宅屋頂的保溫
對于農村住宅屋頂的保溫的措施,要考慮到農村住宅的成本問題,在研究中提出這樣的方案。采用農村住宅在室內增加吊頂的形式,這樣就使農村住宅屋頂形成空氣層,這種農村住宅屋頂的空氣層,可以提高農村住宅屋頂的保溫隔熱能力。當然對農村住宅空氣層需要有良好的封閉性。如果農村住宅屋頂的封閉性好了,它的保溫性能就一定會好,常見的保溫方法,可采用對吊頂增加聚苯乙烯泡沫塑料板,利用這種方法,可以提高屋頂的保溫性能。還有一種是增加通風口,這種通風口可以使農村住宅屋頂空氣層得到人為地控制,這樣可以使農村住宅屋頂形成通風屋面,冬季農村住宅的通風口關閉,這時候由于利用空氣層保溫,可以達到節能。夏季農村住宅可以打開通風口,這時候就可以利用自然通風帶走熱量,這樣也可以降低吊頂上方的空氣溫度,使農村住宅屋頂達到隔熱額狀態。顯然屋頂的保溫措施,同時滿足冬夏季不同的要求,顯然可以利用這種方法達到農村住宅屋頂的建設。
3.3農村住宅門窗的氣密性
農村住宅外窗也是能耗損失的部位,它可以從傳熱和冷風滲透兩方面影響農村住宅的能耗損失,也會影響農村住宅的供暖能耗,因此對于農村住宅門窗來說,也具有較大的節能潛力。目前農村住宅的節能窗產品已經較為成熟,只要把農村住宅的門窗更換了,就解決了能耗問題。但農村住宅門窗的更換,需要注意在農村住宅門窗更換時要注意與外墻保溫連接的保溫處理,做好了門窗與外墻的保溫處理,就可以避免農村住宅的保溫性能,節約能耗。對于農村住宅與室外接觸的外門,從保溫的角度考慮,農村居民要注意使用習慣,盡量的減少對外門進行頻繁開啟,這樣就可以減少能耗。如果冬季,農村住宅室外冷風滲透量大增,農村住宅的門窗,也可以采用增設門簾和窗簾的方式,這樣門窗就可以增強保溫性能,減少室內熱量的散失。當然,為了加強農村住宅室內的保溫,有條件的可以在農村住宅外設置門斗,這樣可以將農村住宅的室內外環境得到緩沖,達到降低能耗,保證生態平衡的目的。
3.4農村住宅的遮陽問題
利用太陽能是農村住宅節能的重要手段。目前農村住宅大多在建房時用鋼筋混凝土做成永久性遮陽板,這樣可以得到一些效果,但這種遮陽板如果設置不當,就會使遮陽板在冬季的使用受到影響,因為冬季農村住宅需要陽光,但遮陽板降低了太陽輻射的能量,降低了農村住宅室內的溫度。因此,可以采用活動遮陽板,這樣就可以使遮陽板在不同的季節變換使用,達到遮陽板可以兼顧夏季遮陽和冬季熱源的需求。我們在研究中,在農村住宅中采用了活動遮陽板,這時候農民用戶可以在寒冷的冬季白天打開遮陽簾,可以增加室內太陽輻射的熱量,提高農村住宅的室內溫度。這樣就可以節約許多熱量,保證生態環境的損失。
4結論
通過對榆林市農村住宅的能耗分析,在各級政府的積極支持下,使用創新的節能建筑材料,對農村住宅的節能潛能很大,隨著在廣大農村使用創新的節能材料,已經將農村住宅的節能需要引起廣大農民的重視。因此,在農村住宅建設中,通過創新材料節能,農村住宅屋頂的節能,農村住宅門窗的節能和冬季在農村住宅的遮陽節能,為農村住宅的節能做了許多工作,從而大大降低能源的使用,這樣農村住宅的節能,就可以降低當地的節能,可以使農村住宅在冬季變得更加溫暖舒適。達到了生態環境的保護。
參考文獻:
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作者:賀甜甜 薛瑜 單位:榆林學院 西安市環境監理處