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村镇住宅建筑节能的适用技术研究
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内容提示：介绍了夏热冬冷地区的气候特点。简述了我国目前农村住宅的现状。对现有农村住宅在节能保温方面存在的问题进行仔细分析。详细介绍了我国针对夏热冬冷地区在墙体、窗户、屋面等部位的建筑节能保温的一些适用技术和各种技术的优缺点。针对农村住宅的特点和农村的施工技术条件,提出从规划设计开始就充分考虑建筑朝向、布局、体形,墙体采用易于施工的自保温墙体,窗户采用带遮阳的双层窗,屋面采用保温构造等,提高农村住宅的节能特性,改善农民的居住环境。
0 引言
随着国家节能规范的强制执行与推广，夏热冬冷地区的城市民用建筑，特别是住宅建筑的节能设计得到了迅速和全面的展开，节能工作也取得了很大的成效。由最初的纸上节能一步步推广、落实到每个具体的单项。从开发商、设计院、施工单位到监理单位、质检监察部门都对节能工作高度重视。（参考《建筑中文网》）
但是在该地区半数以上的广大农村，节能标准的执行与推广却陷入了尴尬的境地，究其原因，有以下几点：①由于建筑节能的政策对农村普及得不够，有的农民根本没有建筑节能的概念，自建房屋时还是按照老一辈的传统模式，没有改造创新；②即使有的农民听说过这个概念，但是自建房屋时会因顾虑成本造价而放弃；③村民建房一般请当地施工队，这些施工队由于自身条件局限一般都缺乏建筑节能的施工技术。这些都是节能工作在农村推广所面临的最实际的问题。因此，积极向农村推广建筑节能理念，总结一套对村镇住宅切实可行的节能技术成了改善该地区广大农村住宅节能问题的当务之急。
1 夏热冬冷地区村镇住宅的现状
随着经济条件的不断好转，农村居民都在不断改善其居住条件，村镇住宅产生了两种形式。一种是保留了原有住宅的传统，居民独门独户自建住宅，满足生产生活需要；还有一种是居民集中住宅，它是新农村建设的产物，把农民都集中到一起由政府统一建设安置小区，集中生活、集中管理。这两种方式，除了由政府统一建造的安置小区的节能配套设施一般尚可外，居民自建住宅根本就沿用传统建筑做法，没有任何节能概念。
在这一地区，单体建筑墙体结构一般采用 240mm普通黏土砖墙，屋顶一般采用坡屋顶或上人屋顶。屋顶构造简单，坡屋面由现浇屋面板、挂瓦条、防水卷材、机制平瓦组成。其构造为在现浇屋面板上粉上挂瓦条，铺设防水卷材和机制平瓦。上人屋面为防水卷材加炉渣找坡层，上面再做一个刚防层。窗户则通常为单层玻璃的推拉铝合金窗。整个围护结构既不重视夏季隔热又无冬季保温措施。墙体、屋面和窗的传热系数一般只能达到 1.96 W/(m2·K)、1.66 W/(m2·K)、6.6 W/(m·2K)，离江苏省的保温构造要求相差甚远。而且农村住宅只追求面积大、层高高，户型设计有很多不合理的地方，造成了很大程度上的浪费。现阶段又有不少村民为了改善生活质量、提高居住的舒适度，纷纷购买空调、电热器等设备进行室内温度调节。结果造成尽管村民对能源费用支出增加，但建筑室内的热环境改善却极为有限，能源浪费严重[1]。
2 村镇建筑节能技术的适用技术
从我国开始在全国范围内大力推广建筑节能技术至今，也将近 10 个年头了。在此期间夏热冬冷地区一方面借鉴北方寒冷地区较成熟的保温做法；一方面不断研究开发适合我们这个地区气候特点的节能技术。经过不断的发展，节能构造越来越完善，节能产品更新换代推陈出新。在众多保温产品中，怎样因地制宜选择适合在农村地区推广的构造和材料就显得尤为重要了。
2.1 规划及建筑设计
农村住宅的规划和用地一般都受到宅基地的限制，布局和朝向的调整余地不大，但是相对来说也比较合理。宅前屋后可以适当种植经济作物或适合当地气候条件的树木花草，减少周围硬质地面。通过改善建筑周围环境的方法来改善室内小气候。
建筑单体的设计要遵循以下 3 个原则：
(1)不要追求过于花哨的立面进退关系，应尽量减小建筑的体形系数；
(2)控制每个房间的开窗面积，不要一味追求房间的敞亮而扩大开窗面积。开窗面积和房间的能耗是成正比的，减小开窗面积是减小建筑能耗的最简单的方法之一；
(3)严格控制房间的层高。底层作为家庭会客区，层高可以适当加高，但是还是以 3.5 m 以下为宜，卧室的层高应控制在 2.9 m 以下，比较经济合理。
2.2 围护结构
2.2.1 墙体节能技术
根据农民经济能力以及现有施工队技术水平，在农村住宅墙体节能设计时建议采取以自保温墙体代替传统砖墙为主、局部冷桥使用外保温为辅，两种技术相结合的外墙保温技术。自保温墙体材料在夏热冬冷地区已经具有一定的发展历史，江苏省在这一方面技术相对成熟，因地制宜生产出了多种自保温墙体材料。江苏省建设厅也在 2008 年发苏建科[2008]206 号文，大力加强节能建筑墙体自保温推广应用。自保温墙体材料分为两种，一种是单一自保温墙体，即用热工性能较好的墙体材料作为基层墙体，该墙体无需进行额外的保温处理也能符合节能建筑设计标准中的热工指标要求。如加气混凝土砌块、轻集料混凝土砌块、江湖淤泥烧结砖等；另一种是夹芯保温砌块，即用热导率低的高效保温材料填充混凝土空心砌块的孔洞而得到的砌块，如煤矸石砌块内填膨胀板、混凝土砌块内填膨胀珍珠岩和复合混凝土空心砌块等。
笔者使用过一种夹芯保温砌块产品是煤矸石砌块内填膨胀板。煤矸石多孔砖(规格 240 mm×240 mm×115 mm)的热导率为 0.54，砖内两孔填充 50 mm 的膨胀聚苯板，热导率为 0.21。如果采用双面抹灰墙体，该墙体的传热系数为 K≤0.75 W/(m·2K），可以满足夏热冬冷地区 3 层及 3 层以下居住建筑外墙的热工性能要求。3 层及 3 层以下就是村镇自建住宅通常采用的层数。DGJ32/J71—2008《江苏省居住建筑热环境和节能设计标准》于 2008 年 3 月 1 日发布实施，其中墙体的传热阻按照≥6 层、4～5 层、≤3 层进行划分，住宅层数越低，对于墙体的热阻值要求越高。≤3 层的住宅，在 D＞2.5 时，要求墙体热阻值应≥1.00)。
对于自保温墙体，冷桥处理有一定难度。采用以自保温墙体代替传统砖墙为主，局部冷桥使用外保温为辅，两种技术相结合的外墙保温技术能很好地解决这个问题。在保温结构设计时主体墙用自保温砌块砌筑，梁、板、柱用外保温做法。砌筑砌体时留出冷桥处保温层的厚度，即梁、板、柱外保温做完后外轮廓线与砌体平齐，再同时做装饰层。这样就可以有效地阻断冷桥[2]。在笔者接触到的实际工程操作中，这种施工方法也具有很强的可行性。一般冷桥处采用 20～30 mm的聚苯颗粒保温砂浆粉平就可以满足冷桥处的设计要求。
注：传热系数是两面各抹 20 mm 水泥砂浆砌体的计算值，水泥砂浆的热导率取 0.93 W/(m·2K)，干容重 1 800 kg/m3。
自保温墙体有专用的配套砌筑砂浆。普通的砌筑砂浆热导率大，用于砌筑自保温墙体在灰缝处易形成大量的冷桥，从而降低了自保温墙体的保温隔热效果，必须采用热导率小的配套专用砂浆。自保温墙体必须采取有效的防水措施和抗裂措施。墙体与不同材料(如梁、板、柱)交接处和门窗洞口四角应采用加强网加强。采取以上措施能有效预防建筑质量通病。
2.2.2 窗户节能
窗户节能，主要从减少渗透量、热传量、太阳能辐射 3 个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换而增加设备负荷，可通过采用密封材料增加窗户的气密性；减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递，建筑物的窗户由镶嵌材料(玻璃)和窗框、扇型材组成，通过采用节能型窗框(如塑性窗框、断热铝型框)来增大窗户的整体传热系数以减少传热量；减少太阳辐射则可以通过选择不同种类的玻璃(Low-E 单银玻璃、Low-E 双银玻璃)来降低玻璃的遮阳系数[3]。
根据农村经济实力，性能最好的断热铝型框由于价格较高一般不会采用。塑钢窗由于耐久性差，虽然价格不高但是采用也不多，铝合金窗性价比较高，深受广大农民喜爱，在农村地区广泛使用。对于窗户玻璃，农村尚停留在单层白玻的使用上。对于隔热性能优良的中空玻璃，在农村地区还要加大推广力度，改变村民的观念，逐步接受新事物新产品。
减少太阳辐射一方面可以通过选择遮阳系数高的窗户玻璃来实现；另一方面，对于农村更加可行的方法是给东、南、西 3 个方向的窗户增加外遮阳。通过建筑外窗所得的热量中，占窗面积 80%的玻璃得热是造成室内空调冷负荷的主要组成部分。附加了外遮阳后，绝大部分太阳辐射被阻隔在室外，夏季可减少玻璃得热 50%以上。通过建筑能耗计算，如果室内仅挂上浅色布窗帘，太阳辐射消耗的空调负荷至少为采取外遮阳手段后的 1 倍。这是因为太阳能已经进入室内了。试验表面，使用外遮阳后，夏季太阳辐射热就不会直接从窗户大量进入房间，原来运行4 匹空调的房间只需不到 2 匹的空调就可以达到同样的舒适程度，而且供冷时间越长，其节能效益越显著。因此，提高窗户的遮阳性能，能较大幅度地降低空调负荷，特别是运行负荷，且室内温度波幅值较小，温度场发布均匀[3]。
随着国家节能规范的强制执行与推广，夏热冬冷地区的城市民用建筑，特别是住宅建筑的节能设计得到了迅速和全面的展开，节能工作也取得了很大的成效。由最初的纸上节能一步步推广、落实到每个具体的单项。从开发商、设计院、施工单位到监理单位、质检监察部门都对节能工作高度重视。（参考《建筑中文网》）
但是在该地区半数以上的广大农村，节能标准的执行与推广却陷入了尴尬的境地，究其原因，有以下几点：①由于建筑节能的政策对农村普及得不够，有的农民根本没有建筑节能的概念，自建房屋时还是按照老一辈的传统模式，没有改造创新；②即使有的农民听说过这个概念，但是自建房屋时会因顾虑成本造价而放弃；③村民建房一般请当地施工队，这些施工队由于自身条件局限一般都缺乏建筑节能的施工技术。这些都是节能工作在农村推广所面临的最实际的问题。因此，积极向农村推广建筑节能理念，总结一套对村镇住宅切实可行的节能技术成了改善该地区广大农村住宅节能问题的当务之急。
1 夏热冬冷地区村镇住宅的现状
随着经济条件的不断好转，农村居民都在不断改善其居住条件，村镇住宅产生了两种形式。一种是保留了原有住宅的传统，居民独门独户自建住宅，满足生产生活需要；还有一种是居民集中住宅，它是新农村建设的产物，把农民都集中到一起由政府统一建设安置小区，集中生活、集中管理。这两种方式，除了由政府统一建造的安置小区的节能配套设施一般尚可外，居民自建住宅根本就沿用传统建筑做法，没有任何节能概念。
在这一地区，单体建筑墙体结构一般采用 240mm普通黏土砖墙，屋顶一般采用坡屋顶或上人屋顶。屋顶构造简单，坡屋面由现浇屋面板、挂瓦条、防水卷材、机制平瓦组成。其构造为在现浇屋面板上粉上挂瓦条，铺设防水卷材和机制平瓦。上人屋面为防水卷材加炉渣找坡层，上面再做一个刚防层。窗户则通常为单层玻璃的推拉铝合金窗。整个围护结构既不重视夏季隔热又无冬季保温措施。墙体、屋面和窗的传热系数一般只能达到 1.96 W/(m2·K)、1.66 W/(m2·K)、6.6 W/(m·2K)，离江苏省的保温构造要求相差甚远。而且农村住宅只追求面积大、层高高，户型设计有很多不合理的地方，造成了很大程度上的浪费。现阶段又有不少村民为了改善生活质量、提高居住的舒适度，纷纷购买空调、电热器等设备进行室内温度调节。结果造成尽管村民对能源费用支出增加，但建筑室内的热环境改善却极为有限，能源浪费严重[1]。
2 村镇建筑节能技术的适用技术
从我国开始在全国范围内大力推广建筑节能技术至今，也将近 10 个年头了。在此期间夏热冬冷地区一方面借鉴北方寒冷地区较成熟的保温做法；一方面不断研究开发适合我们这个地区气候特点的节能技术。经过不断的发展，节能构造越来越完善，节能产品更新换代推陈出新。在众多保温产品中，怎样因地制宜选择适合在农村地区推广的构造和材料就显得尤为重要了。
2.1 规划及建筑设计
农村住宅的规划和用地一般都受到宅基地的限制，布局和朝向的调整余地不大，但是相对来说也比较合理。宅前屋后可以适当种植经济作物或适合当地气候条件的树木花草，减少周围硬质地面。通过改善建筑周围环境的方法来改善室内小气候。
建筑单体的设计要遵循以下 3 个原则：
(1)不要追求过于花哨的立面进退关系，应尽量减小建筑的体形系数；
(2)控制每个房间的开窗面积，不要一味追求房间的敞亮而扩大开窗面积。开窗面积和房间的能耗是成正比的，减小开窗面积是减小建筑能耗的最简单的方法之一；
(3)严格控制房间的层高。底层作为家庭会客区，层高可以适当加高，但是还是以 3.5 m 以下为宜，卧室的层高应控制在 2.9 m 以下，比较经济合理。
2.2 围护结构
2.2.1 墙体节能技术
根据农民经济能力以及现有施工队技术水平，在农村住宅墙体节能设计时建议采取以自保温墙体代替传统砖墙为主、局部冷桥使用外保温为辅，两种技术相结合的外墙保温技术。自保温墙体材料在夏热冬冷地区已经具有一定的发展历史，江苏省在这一方面技术相对成熟，因地制宜生产出了多种自保温墙体材料。江苏省建设厅也在 2008 年发苏建科[2008]206 号文，大力加强节能建筑墙体自保温推广应用。自保温墙体材料分为两种，一种是单一自保温墙体，即用热工性能较好的墙体材料作为基层墙体，该墙体无需进行额外的保温处理也能符合节能建筑设计标准中的热工指标要求。如加气混凝土砌块、轻集料混凝土砌块、江湖淤泥烧结砖等；另一种是夹芯保温砌块，即用热导率低的高效保温材料填充混凝土空心砌块的孔洞而得到的砌块，如煤矸石砌块内填膨胀板、混凝土砌块内填膨胀珍珠岩和复合混凝土空心砌块等。
笔者使用过一种夹芯保温砌块产品是煤矸石砌块内填膨胀板。煤矸石多孔砖(规格 240 mm×240 mm×115 mm)的热导率为 0.54，砖内两孔填充 50 mm 的膨胀聚苯板，热导率为 0.21。如果采用双面抹灰墙体，该墙体的传热系数为 K≤0.75 W/(m·2K），可以满足夏热冬冷地区 3 层及 3 层以下居住建筑外墙的热工性能要求。3 层及 3 层以下就是村镇自建住宅通常采用的层数。DGJ32/J71—2008《江苏省居住建筑热环境和节能设计标准》于 2008 年 3 月 1 日发布实施，其中墙体的传热阻按照≥6 层、4～5 层、≤3 层进行划分，住宅层数越低，对于墙体的热阻值要求越高。≤3 层的住宅，在 D＞2.5 时，要求墙体热阻值应≥1.00)。
对于自保温墙体，冷桥处理有一定难度。采用以自保温墙体代替传统砖墙为主，局部冷桥使用外保温为辅，两种技术相结合的外墙保温技术能很好地解决这个问题。在保温结构设计时主体墙用自保温砌块砌筑，梁、板、柱用外保温做法。砌筑砌体时留出冷桥处保温层的厚度，即梁、板、柱外保温做完后外轮廓线与砌体平齐，再同时做装饰层。这样就可以有效地阻断冷桥[2]。在笔者接触到的实际工程操作中，这种施工方法也具有很强的可行性。一般冷桥处采用 20～30 mm的聚苯颗粒保温砂浆粉平就可以满足冷桥处的设计要求。
注：传热系数是两面各抹 20 mm 水泥砂浆砌体的计算值，水泥砂浆的热导率取 0.93 W/(m·2K)，干容重 1 800 kg/m3。
自保温墙体有专用的配套砌筑砂浆。普通的砌筑砂浆热导率大，用于砌筑自保温墙体在灰缝处易形成大量的冷桥，从而降低了自保温墙体的保温隔热效果，必须采用热导率小的配套专用砂浆。自保温墙体必须采取有效的防水措施和抗裂措施。墙体与不同材料(如梁、板、柱)交接处和门窗洞口四角应采用加强网加强。采取以上措施能有效预防建筑质量通病。
2.2.2 窗户节能
窗户节能，主要从减少渗透量、热传量、太阳能辐射 3 个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的直接交换而增加设备负荷，可通过采用密封材料增加窗户的气密性；减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递，建筑物的窗户由镶嵌材料(玻璃)和窗框、扇型材组成，通过采用节能型窗框(如塑性窗框、断热铝型框)来增大窗户的整体传热系数以减少传热量；减少太阳辐射则可以通过选择不同种类的玻璃(Low-E 单银玻璃、Low-E 双银玻璃)来降低玻璃的遮阳系数[3]。
根据农村经济实力，性能最好的断热铝型框由于价格较高一般不会采用。塑钢窗由于耐久性差，虽然价格不高但是采用也不多，铝合金窗性价比较高，深受广大农民喜爱，在农村地区广泛使用。对于窗户玻璃，农村尚停留在单层白玻的使用上。对于隔热性能优良的中空玻璃，在农村地区还要加大推广力度，改变村民的观念，逐步接受新事物新产品。
减少太阳辐射一方面可以通过选择遮阳系数高的窗户玻璃来实现；另一方面，对于农村更加可行的方法是给东、南、西 3 个方向的窗户增加外遮阳。通过建筑外窗所得的热量中，占窗面积 80%的玻璃得热是造成室内空调冷负荷的主要组成部分。附加了外遮阳后，绝大部分太阳辐射被阻隔在室外，夏季可减少玻璃得热 50%以上。通过建筑能耗计算，如果室内仅挂上浅色布窗帘，太阳辐射消耗的空调负荷至少为采取外遮阳手段后的 1 倍。这是因为太阳能已经进入室内了。试验表面，使用外遮阳后，夏季太阳辐射热就不会直接从窗户大量进入房间，原来运行4 匹空调的房间只需不到 2 匹的空调就可以达到同样的舒适程度，而且供冷时间越长，其节能效益越显著。因此，提高窗户的遮阳性能，能较大幅度地降低空调负荷，特别是运行负荷，且室内温度波幅值较小，温度场发布均匀[3]。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201101/14696.htm
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