農(nóng)村住宅建筑節(jié)能與生態(tài)環(huán)境探討
時(shí)間:2022-06-27 03:11:35
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摘要:為了降低農(nóng)村住宅達(dá)到建筑節(jié)能與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系,達(dá)到新型農(nóng)村住宅提高室內(nèi)熱舒適性,以新型農(nóng)村住宅建筑節(jié)能與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系為探討方向,設(shè)計(jì)了外墻保溫、外窗優(yōu)化、屋頂保溫、增加氣密性等節(jié)能改造方案,通過分析,比較各項(xiàng)優(yōu)化措施及整體節(jié)能潛力。結(jié)果表明,建筑新型農(nóng)村住宅后的節(jié)能率提高,節(jié)能潛力較大,各項(xiàng)措施中外墻和外窗的節(jié)能率分別得到提高,顯然應(yīng)作為節(jié)能改造的重點(diǎn)。結(jié)合新型農(nóng)村住宅的特點(diǎn)和農(nóng)民使用習(xí)慣,對(duì)節(jié)能改造的具體措施進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞:農(nóng)村住宅;節(jié)能潛力;能耗模擬;節(jié)能改造
隨著中國(guó)科技和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,中國(guó)房屋建筑面積已經(jīng)達(dá)到非常大的面積,但由于農(nóng)村建筑房屋的面積受傳統(tǒng)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(qū)1.5倍~2倍[1-2],在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中,農(nóng)民的生活要大幅度的提高。因此,如何改變農(nóng)村房屋建筑結(jié)構(gòu)的保溫能力,是降低農(nóng)村冬季供暖能耗的關(guān)鍵問題。文章以新型農(nóng)村住宅建筑為典型農(nóng)村住宅為例,在建設(shè)過程中,采用創(chuàng)新的材料,對(duì)原有建筑進(jìn)行節(jié)能改造,對(duì)新型農(nóng)村住宅建筑的改造內(nèi)容包括外墻、外窗、屋頂?shù)龋┠陙?lái)通過對(duì)新型農(nóng)村住宅建筑單項(xiàng)措施及整體節(jié)能效果的對(duì)比分析,來(lái)探討在新世紀(jì)新型農(nóng)村住宅建筑適合的節(jié)能方案,為生態(tài)環(huán)境的綠色做出貢獻(xiàn)。
1傳統(tǒng)的農(nóng)村住宅能耗現(xiàn)狀
中國(guó)傳統(tǒng)的農(nóng)村住宅建筑能耗,由于中國(guó)還處于第三世界,與相同氣候條件下發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)村住宅建筑能耗相比,大約是發(fā)達(dá)國(guó)家的2倍~3倍,可見中國(guó)傳統(tǒng)的農(nóng)村住宅還需要?jiǎng)?chuàng)新。中國(guó)現(xiàn)在農(nóng)村建筑形成的能耗約為社會(huì)能耗的20%,與其他發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)村住宅相比,中國(guó)是相同氣候條件下發(fā)達(dá)國(guó)家的5倍以上[3],顯然,存在著很大的差距,因此農(nóng)村地區(qū)能源消耗對(duì)中國(guó)的社會(huì)主義建設(shè)負(fù)擔(dān)很重。這不符合生態(tài)環(huán)境的要求。中國(guó)把改革開放40多年來(lái),中國(guó)廣大農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)有了很大的改變。但農(nóng)村地區(qū)住宅建筑能耗的增加[4],也對(duì)我們提出了考驗(yàn)。尤其是隨著中國(guó)農(nóng)村居民生活的提高,廣大農(nóng)村人口對(duì)農(nóng)村住宅的室內(nèi)供暖也提出了更高的要求,因此新型農(nóng)村住宅建筑節(jié)能已經(jīng)成為農(nóng)村節(jié)能的重要任務(wù)。陜西榆林市2018年全市具有資質(zhì)等級(jí)的建筑施工企業(yè)的企業(yè)個(gè)數(shù)是464個(gè),其中國(guó)有及國(guó)有控股企業(yè)是7個(gè),它們的總產(chǎn)值是300.58億元。國(guó)有及國(guó)有控股企業(yè)67.93億元,房屋建筑竣工面積是297.5萬(wàn)平方米。房屋建筑竣工率是25.5%。圖1榆林市2018年建筑工業(yè)總產(chǎn)值如圖1所示,榆林市2018年建筑工業(yè)總產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到300.58億元。顯然農(nóng)村地區(qū)能耗較大的原因現(xiàn)在依靠城市建筑的技術(shù)規(guī)范已經(jīng)可以解決,尤其是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中,農(nóng)民的節(jié)能意識(shí)得到重視。因此,今天探討農(nóng)村如何降低供暖能耗已經(jīng)可以得到支持。改善的主要問題是如何提高農(nóng)村住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能,只要這個(gè)問題解決了,就可以降低農(nóng)村住宅建筑的本體能耗。近些年來(lái),對(duì)于降低農(nóng)村住宅建筑的節(jié)能一些學(xué)者提出了一些建議,有的學(xué)者丁勇等對(duì)農(nóng)村建筑室內(nèi)熱環(huán)境問題進(jìn)行了分析,他們?cè)谠囼?yàn)的基礎(chǔ)上提出,在沒有熱源的情況下,如何保證對(duì)農(nóng)村建筑的保溫隔熱能力進(jìn)行優(yōu)化,通過他們?cè)谵r(nóng)村的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以證實(shí),在農(nóng)村住宅的冬季,白天室內(nèi)平均溫度升高0.5℃,到了夜晚,這時(shí)候由于門窗關(guān)閉,室內(nèi)平均溫度可升高2.1℃,可見這個(gè)結(jié)果,可以證實(shí),如果減少農(nóng)村住宅建筑門窗的開放,就會(huì)使室內(nèi)外的傳熱效果得到極大的減少,就會(huì)使農(nóng)村住宅建設(shè)在夜間,使農(nóng)村住宅建筑的溫度得到提高[5]。這種觀點(diǎn)驗(yàn)證了節(jié)能保溫技術(shù)在寒冷地區(qū)農(nóng)村建筑的適用性[6]。因此要節(jié)約農(nóng)村住宅建筑的能耗,就要在農(nóng)村住宅的門窗保溫性上下功夫。
2對(duì)榆林市農(nóng)村住宅建設(shè)能力的研究
對(duì)農(nóng)村住宅建設(shè)能力的研究,可以以分析榆林市的建設(shè)能力為標(biāo)尺。榆林市屬于寒冷地區(qū),對(duì)榆林市農(nóng)村住宅的建筑主要是以南北朝向,最高層數(shù)是2~3層,農(nóng)村住戶冬季需要對(duì)臥室供暖。從2018年榆林市各縣市區(qū)建筑施工的能力可見表1。對(duì)于榆林市農(nóng)村住宅建設(shè)的外墻為傳統(tǒng)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(shè)創(chuàng)新材料的外墻保溫?cái)D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(shí)候農(nóng)村住宅的外墻傳熱系數(shù)就增加了較大的數(shù)值,它們的傳熱能力大約可以在2.1W/(m2·K),另一個(gè)傳熱較大的農(nóng)村住宅是屋頂,這種由木屋架結(jié)構(gòu)支撐的屋頂,它們是散熱的主要部分,因?yàn)槲蓓數(shù)谋刂饕峭ㄟ^較厚的麥草泥、油氈等保溫和防雨。這種農(nóng)村住宅的木屋架結(jié)構(gòu),利用這些屋面的材料,它們的傳熱系數(shù)大約為1.8W/(m2·K),與外墻相比低了一些已經(jīng)超出了GB/T50824-2013《農(nóng)村居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的限值,因此,新型農(nóng)村住宅建筑節(jié)能與對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù),必需結(jié)合農(nóng)村住宅建筑情況,要在農(nóng)村住宅的節(jié)能上下功夫。首先要確定創(chuàng)新的改造方案。如采取創(chuàng)新的新材料,對(duì)外墻進(jìn)行外保溫,這種方法就是在農(nóng)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(nóng)村住宅的外墻傳熱系數(shù)就可以大大降低,實(shí)驗(yàn)證實(shí)可以降為0.564W/(m2·K)。對(duì)于農(nóng)村住宅建設(shè)節(jié)能的另一個(gè)途徑,就是將農(nóng)村住宅的外窗玻璃改變傳統(tǒng)的做法,換成雙層中空玻璃,出于保證生態(tài)環(huán)境的目的,還要將農(nóng)村住宅的木質(zhì)窗框更換為塑鋼窗框,這種創(chuàng)新的改造,農(nóng)村住宅的外窗傳熱系數(shù)就可以得到2.5W/(m2·K),這時(shí)候它們的氣密性等級(jí)就可以提高到4級(jí)。這樣的改變就可以大大提高農(nóng)村住宅的能量消耗。提高農(nóng)村住宅的室內(nèi)溫度,使廣大農(nóng)民在寒冷的冬季住在溫度較高的農(nóng)村住宅之中,享受溫暖的幸福。顯然,解決農(nóng)村住宅的氣密性較差是提高農(nóng)村住宅節(jié)能的重要因素,在農(nóng)村住宅的模擬過程中,可以將傳統(tǒng)農(nóng)村住宅的換氣次數(shù)設(shè)為1.5次/h,這時(shí)候由于農(nóng)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(shù)設(shè)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(dá)到廣大農(nóng)村居民的需求,這個(gè)結(jié)果既可以達(dá)到農(nóng)民的愿望,又達(dá)到了保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。
3對(duì)農(nóng)村住宅改造措施的分析
對(duì)農(nóng)村住宅改造措施的分析,主要同外墻保溫,屋頂?shù)谋兀T窗的氣密性和農(nóng)村住宅的遮陽(yáng)問題。我們對(duì)這些問題,進(jìn)行分析和探討。對(duì)農(nóng)村住宅改造措施后的節(jié)能效果進(jìn)行分析,尤其是對(duì)農(nóng)村住宅節(jié)能改造中的幾個(gè)問題進(jìn)行探討,可以得到如下的結(jié)論。
3.1農(nóng)村住宅的外墻保溫
對(duì)于農(nóng)村住宅的外墻節(jié)能改造,是高科技時(shí)代已經(jīng)得到大面積的應(yīng)用。這種外墻的外保溫材料,是高科技的創(chuàng)新。這主要是保溫材料的創(chuàng)新給農(nóng)村住宅創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。這種農(nóng)村住宅的保溫形式具有較強(qiáng)的保溫性,而且可以保護(hù)農(nóng)村住宅建筑主體結(jié)構(gòu),同時(shí)這種保溫材料還具有施工方便,也不影響室內(nèi)裝修。在農(nóng)村,由于農(nóng)村住宅的供暖形式不同。有些住宅需要連續(xù)供暖,有些需要單獨(dú)供暖,就可以利用外墻體的材料共同蓄熱,進(jìn)一步提高農(nóng)村住宅室內(nèi)熱環(huán)境的穩(wěn)定性。對(duì)于那些單獨(dú)供暖的農(nóng)戶,可以根據(jù)需要控制供暖系統(tǒng)的啟停。這樣就可以減少能耗浪費(fèi)[7]。這樣更有利于農(nóng)村住宅的節(jié)能與生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
3.2農(nóng)村住宅屋頂?shù)谋?/p>
對(duì)于農(nóng)村住宅屋頂?shù)谋氐拇胧紤]到農(nóng)村住宅的成本問題,在研究中提出這樣的方案。采用農(nóng)村住宅在室內(nèi)增加吊頂?shù)男问剑@樣就使農(nóng)村住宅屋頂形成空氣層,這種農(nóng)村住宅屋頂?shù)目諝鈱樱梢蕴岣咿r(nóng)村住宅屋頂?shù)谋馗魺崮芰Α.?dāng)然對(duì)農(nóng)村住宅空氣層需要有良好的封閉性。如果農(nóng)村住宅屋頂?shù)姆忾]性好了,它的保溫性能就一定會(huì)好,常見的保溫方法,可采用對(duì)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?shù)谋匦阅堋_€有一種是增加通風(fēng)口,這種通風(fēng)口可以使農(nóng)村住宅屋頂空氣層得到人為地控制,這樣可以使農(nóng)村住宅屋頂形成通風(fēng)屋面,冬季農(nóng)村住宅的通風(fēng)口關(guān)閉,這時(shí)候由于利用空氣層保溫,可以達(dá)到節(jié)能。夏季農(nóng)村住宅可以打開通風(fēng)口,這時(shí)候就可以利用自然通風(fēng)帶走熱量,這樣也可以降低吊頂上方的空氣溫度,使農(nóng)村住宅屋頂達(dá)到隔熱額狀態(tài)。顯然屋頂?shù)谋卮胧瑫r(shí)滿足冬夏季不同的要求,顯然可以利用這種方法達(dá)到農(nóng)村住宅屋頂?shù)慕ㄔO(shè)。
3.3農(nóng)村住宅門窗的氣密性
農(nóng)村住宅外窗也是能耗損失的部位,它可以從傳熱和冷風(fēng)滲透兩方面影響農(nóng)村住宅的能耗損失,也會(huì)影響農(nóng)村住宅的供暖能耗,因此對(duì)于農(nóng)村住宅門窗來(lái)說(shuō),也具有較大的節(jié)能潛力。目前農(nóng)村住宅的節(jié)能窗產(chǎn)品已經(jīng)較為成熟,只要把農(nóng)村住宅的門窗更換了,就解決了能耗問題。但農(nóng)村住宅門窗的更換,需要注意在農(nóng)村住宅門窗更換時(shí)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(nóng)村住宅的保溫性能,節(jié)約能耗。對(duì)于農(nóng)村住宅與室外接觸的外門,從保溫的角度考慮,農(nóng)村居民要注意使用習(xí)慣,盡量的減少對(duì)外門進(jìn)行頻繁開啟,這樣就可以減少能耗。如果冬季,農(nóng)村住宅室外冷風(fēng)滲透量大增,農(nóng)村住宅的門窗,也可以采用增設(shè)門簾和窗簾的方式,這樣門窗就可以增強(qiáng)保溫性能,減少室內(nèi)熱量的散失。當(dāng)然,為了加強(qiáng)農(nóng)村住宅室內(nèi)的保溫,有條件的可以在農(nóng)村住宅外設(shè)置門斗,這樣可以將農(nóng)村住宅的室內(nèi)外環(huán)境得到緩沖,達(dá)到降低能耗,保證生態(tài)平衡的目的。
3.4農(nóng)村住宅的遮陽(yáng)問題
利用太陽(yáng)能是農(nóng)村住宅節(jié)能的重要手段。目前農(nóng)村住宅大多在建房時(shí)用鋼筋混凝土做成永久性遮陽(yáng)板,這樣可以得到一些效果,但這種遮陽(yáng)板如果設(shè)置不當(dāng),就會(huì)使遮陽(yáng)板在冬季的使用受到影響,因?yàn)槎巨r(nóng)村住宅需要陽(yáng)光,但遮陽(yáng)板降低了太陽(yáng)輻射的能量,降低了農(nóng)村住宅室內(nèi)的溫度。因此,可以采用活動(dòng)遮陽(yáng)板,這樣就可以使遮陽(yáng)板在不同的季節(jié)變換使用,達(dá)到遮陽(yáng)板可以兼顧夏季遮陽(yáng)和冬季熱源的需求。我們?cè)谘芯恐校谵r(nóng)村住宅中采用了活動(dòng)遮陽(yáng)板,這時(shí)候農(nóng)民用戶可以在寒冷的冬季白天打開遮陽(yáng)簾,可以增加室內(nèi)太陽(yáng)輻射的熱量,提高農(nóng)村住宅的室內(nèi)溫度。這樣就可以節(jié)約許多熱量,保證生態(tài)環(huán)境的損失。
4結(jié)論
通過對(duì)榆林市農(nóng)村住宅的能耗分析,在各級(jí)政府的積極支持下,使用創(chuàng)新的節(jié)能建筑材料,對(duì)農(nóng)村住宅的節(jié)能潛能很大,隨著在廣大農(nóng)村使用創(chuàng)新的節(jié)能材料,已經(jīng)將農(nóng)村住宅的節(jié)能需要引起廣大農(nóng)民的重視。因此,在農(nóng)村住宅建設(shè)中,通過創(chuàng)新材料節(jié)能,農(nóng)村住宅屋頂?shù)墓?jié)能,農(nóng)村住宅門窗的節(jié)能和冬季在農(nóng)村住宅的遮陽(yáng)節(jié)能,為農(nóng)村住宅的節(jié)能做了許多工作,從而大大降低能源的使用,這樣農(nóng)村住宅的節(jié)能,就可以降低當(dāng)?shù)氐墓?jié)能,可以使農(nóng)村住宅在冬季變得更加溫暖舒適。達(dá)到了生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
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作者:賀甜甜 薛瑜 單位:榆林學(xué)院 西安市環(huán)境監(jiān)理處