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閱讀 2094 次 淺談西安地區農村居住建筑節能相關措施

摘要:在廣大農村地區, 農村居住建筑基本處于無建筑設計的自發建設狀態,不能運用科學的建造方法充分考慮氣候、朝向、通風等環境因素, 有效利用各種資源,提高能源的使用率,形成可持續的建設體系。本文通過分析西安地區部分農村住宅的現狀,提出了適宜西安地區農村住宅的相關節能措施。...

 淺談西安地區農村居住建筑節能相關措施

李妍  閆增峰  田立奇

(西安建筑科技大學   陜西省建筑科學研究院)

    一、合理選址與規劃

    農村居住建筑的外部環境因素如地表、地勢、植被、水體、土壤、方位及朝向等,將直接影響到建筑的日照得熱、采光和通風,并進而左右建筑室內環境的質量,因此在選址與建設時,要盡量利用外部環境因地制宜地滿足建筑日照、采光、通風、供暖、降溫、給水、排水等的需求,創造具有良好調節能力的室內環境,減少對供暖設施、空調等人工調節設備的依賴。

    在住宅選址過程中要選擇向陽的地方,諸如“背山面水”、“背風向陽”等環境。不宜布置在山谷、洼地、溝底等凹形地域。因為冬季冷氣流在凹地里會形成對建筑物的“霜洞”效應,位于凹地的住宅若保持所需的室內溫度,所耗的能量將會增加。

    在住宅形式上農村居住建筑建設應本著集約用地、集中建設、集聚發展的原則,積極倡導雙拼式、聯排式或疊拼式等節省占地面積,減少外圍護結構耗熱量的布局方式,限制獨立式建筑的建設。

    合理規劃還體現在新建建筑室內地坪與村莊道路高差上。由于缺乏統一的規劃,往往農戶在新建住房時根據自身的需要隨意抬高地基,調研發現,有的居住建筑與門前硬化道路的高差在0.8m以上。首先,農村房屋高度曾差不齊,影響美觀;其次,住戶之間地基基礎高低不同,在排水、排污方面對舊建筑影響也較大;再者,由于落差較大,住戶門前形成陡坡,對日常出行也非常不利。

    二、科學設計與平面布局

    選擇合理的建筑朝向是建筑布局的首要因素,對其采光、自然通風有很大影響,在“最佳朝向”的選擇上應依據地理條件與氣候條件等進行。南北向的住宅排列方式可以保證住宅獲得充足的日照,并且山墻面對西向則可以有效避免被日光曝曬。住宅平面設計要考慮夏天遮陽、隔熱,冬天形成日光保溫。

    在西安所屬氣候區,農村居住建筑應避免東西朝向。調研中,有些地區已有三層及以上的住宅,為保證冬季陽光不被遮擋,兩戶前后之間要留有足夠的間距,同時還要考慮滿足采光、通風、防火、視覺衛生等條件。從采光與日照的角度考慮,農村居住建筑的南立面不宜受到過多遮擋。農村居住建筑庭房前屋后常常種有各種植物,容易對建筑造成一定遮擋,在進行庭院規劃時,要注意樹木種植位置與建筑之間保持適當距離,避免對建筑的日照與采光條件造成過多不利影響。

    在滿足功能要求的前提下,進行熱環境的合理分區。農村居住建筑的臥室、起居室等主要房間是農民日常生活使用頻率較高、使用時段較長的居住空間,本著節能和舒適的原則,宜布置在日照、采光條件好的南側;廚房、衛生間、儲藏室等輔助房間由于使用頻率較低,使用時段較短,可布置在日照、采光條件稍差的北側或東西側。從有效性來看,平開窗在密封性和可開啟面積方面更有優勢,更利于自然通風與避免冷風滲透。設置“溫度阻尼區”,重視室內外過渡空間的保溫,有效地阻止室外冷氣對室內的直接滲透,形成一個過渡區,減少熱損失。

    三、增強圍護結構保溫性能

    1、墻體。在住宅建筑中,外墻的傳熱面積占到了整個建筑外層圍護結構的65%以上。尤其是在冬季,通過墻體散失的熱量占到了建筑總體散熱量的20%以上;而在夏季,通過外墻吸收得到的熱量則占到了建筑總體吸熱量的35%,從這個方面來看,在設計中應該對建筑外墻熱阻性能的增加予以足夠的重視。目前西安地區鄉村住宅建筑多為磚混結構體系 ,內外墻材料多為240mm實心粘土磚。外墻裝修多為水泥砂漿抹面或者瓷磚也有水刷石等;內墻裝修為石灰粉刷或涂料。可以通過采用新型外墻材料、抹保溫砂漿、貼板塊保溫材料、設計夾層外墻等保溫措施來提高外墻的保溫隔熱性能。

    2、屋面。根據農村現狀,改善屋面保溫性能,首先選用導熱系數小的保溫材料。其次增加坡屋頂保溫構造。目前西安地區農村居住建筑以坡屋頂、平屋頂為主。坡屋頂的保溫層應設置在吊頂上,平屋頂的保溫層可設置在室外屋面結構層上或吊頂上;木屋架宜采用吊頂內設保溫層的方法;保溫材料宜選用保溫性能好的建筑材料,若當地的生物質資源能滿足保溫要求,可采用稻殼、鋸末、稻草以及生物質材料制成板材,也可選擇聚苯板;現澆混凝土屋面施工時可直接保溫,屋面保溫材料宜選擇擠塑聚苯板。

    3、外窗。選擇合適的窗戶類型,并在滿足采光、通風的條件下,合理控制窗墻比。此外,窗戶的朝向還會影響到,風如何進入室內及風在室內的流動方向。外部門窗盡量采用保溫性能和密封性能較好的單層或雙層雙玻塑鋼門窗,開啟方式最好選用平開式,此方式比推拉式門窗關閉時密封更嚴;合理確定窗墻面積比,南向開大窗,北向開小窗;門窗安裝時,要保證施工質量,窗扇密封條應保證質量,窗戶安裝后框與窗洞口之間應做防風保溫處理,可用聚乙烯泡沫塑料填充,用密封膏塞嚴后,再從室外用砂漿作保護層。

    4、地面。農村住宅地面做法簡單,一般未考慮保溫措施, 由于冬季受室外空氣及建筑周圍低溫土壤的影響,將有大量的熱量從該部分傳遞出去,增加供暖能耗。因此,加強地面保溫,首先應在條件允許下,選用木地板或塑料地面等材料。其次在地面墊層下及外墻內側0.5~1.0范圍內設200mm厚干爐渣,減少室內熱量向室外散發。為防潮,在素土夯實上設20mm瀝青砂漿或一層塑料薄膜,提高地面蓄熱能力。

    四、就地取材,選用新型的綠色建材

    充分利用農村的資源優勢,選用新型的節能墻材,在達到節能目的的同時,還可改善生活環境,如燒結多孔磚、煤矸石多孔磚、粉煤灰磚等,除利用固體廢棄物外,既節約建筑成本,提高了墻體的功能,又降低了能耗,改善室內環境的舒適度。

    五、改變傳統采暖方式

    由于農村居住建筑圍護結構性能較差,造成熱損失較大,繼而造成采暖負荷大和運行費用的偏高,其采暖能耗方面遠遠高于城鎮水平。冬季采暖能耗,是農村地區建筑能耗的主要構成。在目前,農村居住建筑供暖能源以煤炭為主,輔以電和農作物秸稈等生物質資等能源,根據農村的經濟技術條件,可建造被動式太陽房,提高建筑的自供暖效果。使用推廣新型、清潔的利用可再生能源的供暖方式,如太陽能地面輻射供暖系統;利用農作物秸稈制成生物質壓縮燃料,使用配套的供暖爐代替傳統燃煤供暖爐。

    農村居住建筑應首先考慮充分利用炊事產生的煙氣余熱供暖。火炕具有蓄熱量大、放熱緩慢等特點,有利于在間歇運行的情況下維持整個房間的溫度。將火炕和灶或爐具結合形成灶連炕是一種有效的充分利用能源的方式。對于沒有灶或爐具等產生高溫余熱的設施,可考慮只設火炕,利用炕腔作為燃燒室,但注意避免局部過熱。減少了煤、柴、農作物等作燃料產生廢氣的污染,又提高了冬季室內舒適性,改善了農民生活環境。總之,希望能轉變目前高品位能源進行低品位利用,造成能源利用效率低,消耗大的問題,減輕環境污染。

    六、開發利用可再生能源

    沼氣是農村最適宜推廣使用的可再生能源,農村具有豐富的沼氣生產資源,包括各種農作物的秸稈、糞便以及廢棄的瓜果蔬菜等,用來生產沼氣,既可解決能源問題,又可治理環境,化廢為寶。

    太陽能是一種非常清潔的免費資源。西安地區的農村住宅的建筑容積率較低,沒有明顯遮擋, 非常適宜于太陽能新能源系統的應用。太陽能除了提供沐浴、做飯和洗滌用熱水外,還可以應用于采暖系統 ,特別適合應用在沒有集中供暖的農村低層住宅。

    地源熱泵系統能充分利用蘊藏于土壤中的巨大能量,循環再生,實現對建筑物的冬季供暖,夏季供冷,提高了設備的利用率。并且安全環保,維護費用較低、運行穩定可靠,,適合應用在農村統一規劃的成片集中建設住宅。

    七、結語 

    本文針對目前西安地區農村建筑,如何有效利用各種資源,提高能源的使用率,形成可持續的建設體系,從規劃、設計及能源利用等多個環節進行了探討,希望對提高農村地區住宅建筑的節能效果起到參考作用。

(本文來源:陜西省土木建筑學會    文徑網絡設計項目投資中心:劉紅娟 尹維維 編輯   劉真 文徑 審核)

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