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阅读 231 次 浅谈西安地区农村居住建筑节能相关措施

摘要:在广大农村地区, 农村居住建筑基本处于无建筑设计的自发建设状态,不能运用科学的建造方法充分考虑气候、朝向、通风等环境因素, 有效利用各种资源,提高能源的使用率,形成可持续的建设体系。本文通过分析西安地区部分农村住宅的现状,提出了适宜西安地区农村住宅的相关节能措施。...

 浅谈西安地区农村居住建筑节能相关措施

李妍  闫增峰  田立奇

(西安建筑科技大学   陕西省建筑科学研究院)

    一、合理选址与规划

    农村居住建筑的外部环境因素如地表、地势、植被、水体、土壤、方位及朝向等,将直接影响到建筑的日照得热、采光和通风,并进而左右建筑室内环境的质量,因此在选址与建设时,要尽量利用外部环境因地制宜地满足建筑日照、采光、通风、供暖、降温、给水、排水等的需求,创造具有良好调节能力的室内环境,减少对供暖设施、空调等人工调节设备的依赖。

    在住宅选址过程中要选择向阳的地方,诸如“背山面水”、“背风向阳”等环境。不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹形地域。因为冬季冷气流在凹地里会形成对建筑物的“霜洞”效应,位于凹地的住宅若保持所需的室内温度,所耗的能量将会增加。

    在住宅形式上农村居住建筑建设应本着集约用地、集中建设、集聚发展的原则,积极倡导双拼式、联排式或叠拼式等节省占地面积,减少外围护结构耗热量的布局方式,限制独立式建筑的建设。

    合理规划还体现在新建建筑室内地坪与村庄道路高差上。由于缺乏统一的规划,往往农户在新建住房时根据自身的需要随意抬高地基,调研发现,有的居住建筑与门前硬化道路的高差在0.8m以上。首先,农村房屋高度曾差不齐,影响美观;其次,住户之间地基基础高低不同,在排水、排污方面对旧建筑影响也较大;再者,由于落差较大,住户门前形成陡坡,对日常出行也非常不利。

    二、科学设计与平面布局

    选择合理的建筑朝向是建筑布局的首要因素,对其采光、自然通风有很大影响,在“最佳朝向”的选择上应依据地理条件与气候条件等进行。南北向的住宅排列方式可以保证住宅获得充足的日照,并且山墙面对西向则可以有效避免被日光曝晒。住宅平面设计要考虑夏天遮阳、隔热,冬天形成日光保温。

    在西安所属气候区,农村居住建筑应避免东西朝向。调研中,有些地区已有三层及以上的住宅,为保证冬季阳光不被遮挡,两户前后之间要留有足够的间距,同时还要考虑满足采光、通风、防火、视觉卫生等条件。从采光与日照的角度考虑,农村居住建筑的南立面不宜受到过多遮挡。农村居住建筑庭房前屋后常常种有各种植物,容易对建筑造成一定遮挡,在进行庭院规划时,要注意树木种植位置与建筑之间保持适当距离,避免对建筑的日照与采光条件造成过多不利影响。

    在满足功能要求的前提下,进行热环境的合理分区。农村居住建筑的卧室、起居室等主要房间是农民日常生活使用频率较高、使用时段较长的居住空间,本着节能和舒适的原则,宜布置在日照、采光条件好的南侧;厨房、卫生间、储藏室等辅助房间由于使用频率较低,使用时段较短,可布置在日照、采光条件稍差的北侧或东西侧。从有效性来看,平开窗在密封性和可开启面积方面更有优势,更利于自然通风与避免冷风渗透。设置“温度阻尼区”,重视室内外过渡空间的保温,有效地阻止室外冷气对室内的直接渗透,形成一个过渡区,减少热损失。

    三、增强围护结构保温性能

    1、墙体。在住宅建筑中,外墙的传热面积占到了整个建筑外层围护结构的65%以上。尤其是在冬季,通过墙体散失的热量占到了建筑总体散热量的20%以上;而在夏季,通过外墙吸收得到的热量则占到了建筑总体吸热量的35%,从这个方面来看,在设计中应该对建筑外墙热阻性能的增加予以足够的重视。目前西安地区乡村住宅建筑多为砖混结构体系 ,内外墙材料多为240mm实心粘土砖。外墙装修多为水泥砂浆抹面或者瓷砖也有水刷石等;内墙装修为石灰粉刷或涂料。可以通过采用新型外墙材料、抹保温砂浆、贴板块保温材料、设计夹层外墙等保温措施来提高外墙的保温隔热性能。

    2、屋面。根据农村现状,改善屋面保温性能,首先选用导热系数小的保温材料。其次增加坡屋顶保温构造。目前西安地区农村居住建筑以坡屋顶、平屋顶为主。坡屋顶的保温层应设置在吊顶上,平屋顶的保温层可设置在室外屋面结构层上或吊顶上;木屋架宜采用吊顶内设保温层的方法;保温材料宜选用保温性能好的建筑材料,若当地的生物质资源能满足保温要求,可采用稻壳、锯末、稻草以及生物质材料制成板材,也可选择聚苯板;现浇混凝土屋面施工时可直接保温,屋面保温材料宜选择挤塑聚苯板。

    3、外窗。选择合适的窗户类型,并在满足采光、通风的条件下,合理控制窗墙比。此外,窗户的朝向还会影响到,风如何进入室内及风在室内的流动方向。外部门窗尽量采用保温性能和密封性能较好的单层或双层双玻塑钢门窗,开启方式最好选用平开式,此方式比推拉式门窗关闭时密封更严;合理确定窗墙面积比,南向开大窗,北向开小窗;门窗安装时,要保证施工质量,窗扇密封条应保证质量,窗户安装后框与窗洞口之间应做防风保温处理,可用聚乙烯泡沫塑料填充,用密封膏塞严后,再从室外用砂浆作保护层。

    4、地面。农村住宅地面做法简单,一般未考虑保温措施, 由于冬季受室外空气及建筑周围低温土壤的影响,将有大量的热量从该部分传递出去,增加供暖能耗。因此,加强地面保温,首先应在条件允许下,选用木地板或塑料地面等材料。其次在地面垫层下及外墙内侧0.5~1.0范围内设200mm厚干炉渣,减少室内热量向室外散发。为防潮,在素土夯实上设20mm沥青砂浆或一层塑料薄膜,提高地面蓄热能力。

    四、就地取材,选用新型的绿色建材

    充分利用农村的资源优势,选用新型的节能墙材,在达到节能目的的同时,还可改善生活环境,如烧结多孔砖、煤矸石多孔砖、粉煤灰砖等,除利用固体废弃物外,既节约建筑成本,提高了墙体的功能,又降低了能耗,改善室内环境的舒适度。

    五、改变传统采暖方式

    由于农村居住建筑围护结构性能较差,造成热损失较大,继而造成采暖负荷大和运行费用的偏高,其采暖能耗方面远远高于城镇水平。冬季采暖能耗,是农村地区建筑能耗的主要构成。在目前,农村居住建筑供暖能源以煤炭为主,辅以电和农作物秸秆等生物质资等能源,根据农村的经济技术条件,可建造被动式太阳房,提高建筑的自供暖效果。使用推广新型、清洁的利用可再生能源的供暖方式,如太阳能地面辐射供暖系统;利用农作物秸秆制成生物质压缩燃料,使用配套的供暖炉代替传统燃煤供暖炉。

    农村居住建筑应首先考虑充分利用炊事产生的烟气余热供暖。火炕具有蓄热量大、放热缓慢等特点,有利于在间歇运行的情况下维持整个房间的温度。将火炕和灶或炉具结合形成灶连炕是一种有效的充分利用能源的方式。对于没有灶或炉具等产生高温余热的设施,可考虑只设火炕,利用炕腔作为燃烧室,但注意避免局部过热。减少了煤、柴、农作物等作燃料产生废气的污染,又提高了冬季室内舒适性,改善了农民生活环境。总之,希望能转变目前高品位能源进行低品位利用,造成能源利用效率低,消耗大的问题,减轻环境污染。

    六、开发利用可再生能源

    沼气是农村最适宜推广使用的可再生能源,农村具有丰富的沼气生产资源,包括各种农作物的秸秆、粪便以及废弃的瓜果蔬菜等,用来生产沼气,既可解决能源问题,又可治理环境,化废为宝。

    太阳能是一种非常清洁的免费资源。西安地区的农村住宅的建筑容积率较低,没有明显遮挡, 非常适宜于太阳能新能源系统的应用。太阳能除了提供沐浴、做饭和洗涤用热水外,还可以应用于采暖系统 ,特别适合应用在没有集中供暖的农村低层住宅。

    地源热泵系统能充分利用蕴藏于土壤中的巨大能量,循环再生,实现对建筑物的冬季供暖,夏季供冷,提高了设备的利用率。并且安全环保,维护费用较低、运行稳定可靠,,适合应用在农村统一规划的成片集中建设住宅。

    七、结语 

    本文针对目前西安地区农村建筑,如何有效利用各种资源,提高能源的使用率,形成可持续的建设体系,从规划、设计及能源利用等多个环节进行了探讨,希望对提高农村地区住宅建筑的节能效果起到参考作用。

(本文来源:陕西省土木建筑学会    文径网络设计项目投资中心:刘红娟 尹维维 编辑   刘真 文径 审核)

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