徐錫權，申淑榮，徐 鵬

(1.日照職業(yè)技術學院建筑技術研究所，山東日照 276826;2.山東金宸建筑工程設計有限公司，山東日照 276826)

1 日照市農村住宅節(jié)能概況

日照市地處沿海，正處在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加快發(fā)展階段，消費規(guī)模不斷擴大，能源供求矛盾日益突出。廣大農村地區(qū)的建筑，基本還是使用實心粘土磚，絕大多數(shù)沒有采取節(jié)能措施，僅能滿足基本居住需求。首先是農村住宅自身熱工性能差。據(jù)資料統(tǒng)計:農村住宅墻體平均厚度為24cm，墻體過薄，并且僅3%的農宅采用了簡單保溫措施，而當前農村建房使用的大量實心磚也對環(huán)境造成破壞。屋面方面，幾乎無保溫隔熱層，坡屋頂與墻體接合處常常會看到縫隙，冬季滲風嚴重。門窗密閉效果差，保溫隔熱性能差，超過80%的農戶仍使用單層窗。其次，供熱設備效率低，自制土暖氣的使用率超過50%，但其供熱效率僅為40%。此外，農民觀念及行為方式對能耗方面的影響也不容忽視，這些都導致了農村能耗的增長。

2 日照市農村住宅節(jié)能設計

2.1 住宅平面布局

限于日照市農村普遍的家庭生活模式，農副業(yè)生產已經越來越淡化，因而住宅功能中的農副業(yè)生產部分和畜舍等已經基本被省略。長期以來，日照市農村住宅平面布局的一大原則是主要房間(如客廳、臥室)位于靠近正立面的一側，次要房間和附屬房間(如衛(wèi)生間、樓梯間、次臥室)等位于靠近背立面的一側。日照市農村當前普遍流行的住宅平面布局方式，總體來說是適應當?shù)剞r戶生活習慣的，同時如朝向為南北向，也能較好的做到自然通風與采光。但是，在建筑節(jié)能和增加居住舒適度等方面，筆者認為在以下方面可進行優(yōu)化:鑒于當?shù)剞r戶日常居住人口十分有限，而新建住宅總建筑面積過大，可在規(guī)劃方面適當控制建筑層數(shù)為2 層，或縮小宅基地的面積;廚房和儲藏空間結合院落置于住宅的前部，可使院落在日常生活中得到更為有效的利用;優(yōu)化居住空間，根據(jù)當?shù)剞r民生活特點和居住者的需要，科學的組織起居、睡眠等基本功能空間和會客、學習、樓梯間等輔助功能空間，盡量減少輔助交通空間，提高空間利用率;當前新建的住宅基本都有外挑封閉陽臺，可以充分利用封閉陽臺，將其隔斷成為日光間，夏季遮陽、隔熱，冬季保溫、取暖。

2.2 層高選取

當前日照市農村新建住宅基本都為三層，且層高范圍相對固定，一般為底層3.8～4 m，二層、三層3.6～3.8 m，就住宅建筑類型而言，這種層高值已經非常大了，這種現(xiàn)象對于資源和能源相對緊缺的中國來說，是很大的浪費。合理降低層高，對于節(jié)約用地和降低造價，都有很大潛力。根據(jù)測算，當住宅層高從3 m 降到2.7 m 時，平均每套住宅綜合造價可降低5%～5.5%。適當降低層高，不僅在節(jié)約投資上有明顯的效果，而且還節(jié)省土地、材料、能源，并且有利于抗震。

2.3 圍護結構的保溫隔熱

2.3.1 外墻

建筑耗熱量主要是通過圍護結構的傳熱耗熱量構成，在傳熱耗熱量所占份額中，外墻約占23%～34%，窗戶約占23%～25%，樓梯間隔墻約占6%～11%，屋面約占7%～8%，陽臺門下部約占2%～3%，戶門約占2%～3%，地面約占2%，窗戶的耗熱量與空氣滲透耗熱量相加，約占全部耗熱量的50%。外墻耗熱量所占比例最大，必須采用高效保溫墻體降低其耗熱量，從而達到改善室內熱環(huán)境提高生活質量的目的。日照市不屬于傳統(tǒng)重工業(yè)基地，將粘土磚徹底替換為混凝土空心砌體或者加氣混凝土砌體，是不太現(xiàn)實的，而粘土磚因其制作簡單、取材便捷而將在日照市農村繼續(xù)流行。但是，實心粘土磚的保溫效果以及本身自重優(yōu)勢等方面都不如空心粘土磚。從推廣空心磚的社會效益和施工測定對比知，推廣空心粘土磚不但在經濟上合理，而且在技術上可行。同時，選擇XPS 對外墻進行保溫處理，它是采用專用聚合物黏結膠漿與墻體基層或水泥砂漿找平層黏結的一種外墻保溫系統(tǒng)。聚合物砂漿作保護層，以耐堿玻纖網格布為增強層，XPS 塑聚苯板作保溫層并輔以金屬或塑料錨栓，錨固于基層墻體，整個系統(tǒng)可達到節(jié)能、保溫、抗裂及裝飾等綜合效果。因而，筆者建議在日照市農村新建住宅時推廣使用以上做法。

2.3.2 門窗

日照市農村當前新建住宅的門普遍使用鋼門。窗玻璃全部都為普通單層白玻璃，保溫隔熱效果非常差。當?shù)貧夂蛱攸c表現(xiàn)在夏季時間長，太陽輻射強度比較大，門窗節(jié)能應側重在夏季的防熱上，同時兼顧冬季保溫。為此，可以從以下幾個方而來考慮提高門窗的保溫隔熱性能:(1)外門使用木門。當前普遍流行的鋼門傳熱系數(shù)為640 W/(m2·K)，而木門傳熱系數(shù)為270 W/(m2·K)，在保溫隔熱方面，木門具有明顯優(yōu)勢。出于安全方面的考慮，可將木門做簡化處理(減小厚度，使用空心木門等)，同時在木門外增設一道鋼門。(2)選擇合適的框型材料。型材的材性和斷面形式是影響門窗保溫性能的重要因素之一?？蚴情T窗的支撐體系，由金屬型材、非金屬型材和復合型材加工而成。為增強窗的保溫隔熱性能，型材首選鋁合金斷熱窗框(斷熱橋寬度不宜小于15 mm)和塑鋼窗框。(3)加強戶內外的遮陽措施。在滿足建筑立面設計要求的前提下，增設外遮陽板、遮陽篷及適當增加南向陽臺的挑出長度都能起到一定的遮陽效果。在窗戶內側，設置如窗簾、百頁等活動遮陽裝置，以便夏季減少太陽輻射熱，冬季又得到充足的日照。(4)提高門窗的密閉性能。據(jù)測試，普通鋼窗在粘貼密封條前后的空氣滲透量分別是9.03 m3/(m·h)和1.31 m3/(m·h)，密封水平提高了7 倍左右，達到了I 級標準，密封條壽命約3年以上。只有良好的門窗密閉性，才能保障住宅在冬季室內熱量不至于流失過快。

2.3.3 屋面

日照市夏季日照時間比較長，通常水平屋面外表面的空氣綜合溫度達到35℃～50℃，頂層室內溫度比其下層室內溫度要高出2℃～4℃。因此，提高屋面的保溫隔熱性能，對提高抵抗夏季室外熱作用的能力尤其重要，這也是減少空調耗能，改善室內熱環(huán)境的一個重要措施。在多層建筑圍護結構中，屋頂所占面積較小，能耗約占總能耗的8%～10%。據(jù)測算，每降低1℃，空調減少能耗10%，而人體的舒適性會大大提高。因此，加強屋頂保溫節(jié)能對建筑造價影響不大，節(jié)能效益卻很明顯。當前日照市農村新建住宅多數(shù)都為三層平屋頂，其屋面構成基本為100 mm 厚鋼筋混凝土板，外側為20 mm 厚水泥砂漿，內側為20 mm 厚石灰砂漿，沒有任何保溫隔熱措施，致使三層室內熱環(huán)境相當惡劣。因而在當?shù)?，住宅的三樓基本沒有人居住，農民之所以在面積已經嚴重超標的情況下還要將住宅蓋至三層，除了心理作用以外，很大一部分原因是認為三層可以隔熱，卻從未想到在屋面設置保溫隔熱處理，也同樣能達到隔熱的效果。同時，就三層住宅而言，一個樓層的造價接近住宅整體造價的三分之一。因而，如在屋面設置保溫隔熱處理，當?shù)刈≌唤ㄔO兩層，大大降低了住宅的造價，也能使室內有很優(yōu)良的熱環(huán)境。因而，筆者建議可在日照市農村在新建住宅時推廣使用擠塑聚苯板倒置式屋面保溫系統(tǒng)。

3 案例分析

選取日照一既有建筑進行建筑節(jié)能改造能耗分析(見圖1)。該民居外墻為240 mm 粘土磚，外墻內外涂抹混合水泥砂漿，涂刷白色涂料，沒有進行保溫隔熱處理。樓板為鋼筋混凝土樓板。建筑物屋頂是用平屋面，沒有設置保溫層。建筑物所有窗戶都是用的是鋁合金單層玻璃窗，陽臺是用鋁合金單玻璃封閉。選擇使用天正TBEC節(jié)能軟件對該案例進行動態(tài)能耗模擬計算。以下表格中材料厚度的單位為mm，導熱系數(shù)的單位為W/(m·K)，蓄熱系數(shù)和傳熱系數(shù)的單位為W/(m2·K)，傳熱阻的單位為m2·K/W。

圖1 建筑物平面布置圖

3.1 初始方案的熱工計算

既有建筑初始方案中主要構造的熱工計算值如表1～表3 所示。

表1 建筑物外墻熱工計算

表2 建筑物屋頂熱工計算

表3 建筑物外窗分類

從上面的熱工計算可以看出此既有建筑的圍護結構的傳熱系數(shù)等熱工指標已經不能滿足相關規(guī)定中的要求。

3.2 改造方案的熱工計算

3.2.1 外墻節(jié)能改造方案

前文所述的外墻XPS 板保溫系統(tǒng)的具體構造如圖2所示。

圖2 XPS 板薄抹灰外墻外保溫構造系統(tǒng)

圖2 中，①為粘土磚，②為水泥砂漿，③為XPS 板，④為厚抗裂砂漿與網格布，⑤為涂料，⑥為錨栓。此系統(tǒng)傳熱系數(shù)為0.625 W/(m2·K)，根據(jù)《民用建筑熱工設計規(guī)范》可計算出相關的熱物理參數(shù)，如表4 所示。

表4 建筑物外墻節(jié)能熱工計算

3.2.2 屋面節(jié)能改造方案

前文所述的擠塑聚苯板倒置式屋面保溫系統(tǒng)具體構造為:現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面;輕集料混凝土;擠塑聚苯板;水泥砂漿;細石混凝土。各層的具體厚度可見表5。此系統(tǒng)傳熱系數(shù)為0.739W/(m2·K)，它的熱物理參數(shù)如表5 所示。

表5 建筑物屋面節(jié)能熱工計算

3.2.3 門窗方案改造

采用雙層普通中空玻璃窗(推拉)，它的傳熱系數(shù)為2.8，遮陽系數(shù)為0.83。

通過選使用天正TBEC 對既有建筑初始方案和改造方案分別計算各自的耗能量，既有建筑初始方案全年耗電量為49.32 kWh/m2，改造方案全年耗電量為19.67 kWh/m2。節(jié)能效率明顯提高，說明前文所述的節(jié)能措施是非常有效的，值得推廣。

4 結束語

隨著中國經濟的快速發(fā)展，農村住宅的建設也全面振興。做好農村住宅的節(jié)能設計，無論是對于節(jié)約農戶投資，還是對于全社會的“節(jié)材”、“節(jié)地”、“節(jié)能”，其意義都是非凡的。本文僅針對日照地區(qū)農村住宅的形態(tài)特點，對其發(fā)展演變與有效的節(jié)能方式進行了探討，并提出了一些針對當?shù)剞r村住宅節(jié)能設計的建議。

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