河北省農(nóng)村住宅保溫調(diào)研及測(cè)試

句德勝，趙士永，張 寧

（1.河北建研科技有限公司，石家莊 050021；2.河北省建筑科學(xué)研究院，石家莊 050021）

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，能源的有效利用逐漸走入人民的視線。目前，我國(guó)農(nóng)村建筑面積約為230億m2，總商品能耗約占總能耗的55%。如果非商品能源（薪柴、秸稈等）完全被常規(guī)商品能源（煤炭電力等）所替代，則我國(guó)農(nóng)村建筑能耗將增加1倍。且調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，目前北部農(nóng)村冬季采暖用能普遍存在3個(gè)問(wèn)題，一是采暖室內(nèi)溫度過(guò)低，房間溫度只能維持在10℃左右；二是污染嚴(yán)重，采暖過(guò)程中使用大量的秸稈和燃煤，造成室內(nèi)外空氣污染嚴(yán)重；三是采暖供熱效率偏低，耗煤量高達(dá)30～40kg/（m2·a）標(biāo)煤，為城市建筑采暖能耗的1.5～2倍［1］。因此，如何節(jié)約能源和提高農(nóng)村住宅的舒適度成為目前急需解決的問(wèn)題。

有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，外墻的傳熱面占整個(gè)建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總面積的65%左右，熱損失約占建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗損失的45%，因此對(duì)住宅外墻作保溫是提高冬季室內(nèi)溫度、減少住宅冬季耗煤的有效途徑［2，3］。目前絕大多數(shù)農(nóng)村住宅的外墻只注重外墻使用的耐久性，忽視了外墻的保溫性能，使得冬季采暖不僅耗煤量大，且室內(nèi)溫度只能維持在10℃左右，因此，對(duì)農(nóng)村住宅的外墻保溫做法進(jìn)行對(duì)比研究，減少外墻散熱，提高農(nóng)村居民的居住舒適度［4，5］，也是該文研究的目的。

1 農(nóng)村外保溫調(diào)研現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村建筑現(xiàn)狀

對(duì)邯鄲、石家莊、廊坊、承德4個(gè)地區(qū)的農(nóng)村住宅進(jìn)行抽查調(diào)研，得到農(nóng)村地區(qū)建筑發(fā)展現(xiàn)狀：

河北省地區(qū)多數(shù)農(nóng)村住宅均為經(jīng)濟(jì)型住宅且大部分為自建，以土坯房和磚房為主，97%以上的建筑外墻、屋面地面均無(wú)保溫隔熱措施，主要采暖方式為利用煤炭爐、地炕和土暖氣，室內(nèi)平均溫度在10℃以下，能源利用率極低，建筑多為平房及低層建筑，住宅室內(nèi)熱舒適性差。

為了進(jìn)一步了解分析農(nóng)村建筑外墻的現(xiàn)狀，針對(duì)既有建筑外墻的主體材料、外墻飾面類型、外墻構(gòu)造做法等情況先后對(duì)河北省4個(gè)地市隨機(jī)抽樣選擇不同年代、不同結(jié)構(gòu)形式的農(nóng)村建筑展開(kāi)針對(duì)性的調(diào)研，得到農(nóng)村住宅外墻的主體材料、構(gòu)造做法、能耗水平、室內(nèi)舒適度等相關(guān)信息。該次共計(jì)調(diào)研農(nóng)村建筑330棟（見(jiàn)表1）。

表1 建筑調(diào)研匯總表

調(diào)研結(jié)論：

20世紀(jì)90年代建造的建筑保有量最大，其次為2000年以后建造的建筑。結(jié)構(gòu)形式以磚砌體結(jié)構(gòu)（未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的磚混結(jié)構(gòu)）為主，其次是磚混結(jié)構(gòu)，約占26%。

農(nóng)村地區(qū)住宅的外墻主體材料以粘土實(shí)心磚為主，其次是粘土空心磚，灰砂磚，加氣混凝土等。

農(nóng)村建筑外墻飾面以陶瓷面磚、水泥抹面、涂料、清水磚墻為主，其次是干粘石（水刷石）飾面和馬賽克飾面（飾面圖見(jiàn)圖1～圖3）。

1.2 河北省農(nóng)村地區(qū)外墻保溫現(xiàn)狀

抽取了330棟建筑，其中只有11棟建筑進(jìn)行了外墻保溫，且保溫材料主要為EPS板和擠塑板，做法為外墻外保溫做法。由于農(nóng)村建房為房主自行采購(gòu)材料，施工委托為個(gè)體工匠，無(wú)專業(yè)人員指導(dǎo)，多數(shù)采用外墻外保溫的建筑出現(xiàn)了墻面裂縫、外墻面?zhèn)瓤展?、外凸、剝落的現(xiàn)象，甚至由于外墻開(kāi)裂，出現(xiàn)住戶墻面滲水的問(wèn)題，給外保溫做法的推廣產(chǎn)生不利影響。

2 農(nóng)村外墻熱工測(cè)試

為了能夠定量的了解采用外墻保溫的建筑和未采用保溫建筑的外墻能耗、熱工性能和建筑室內(nèi)熱環(huán)境之間的差異，我們選取河北的典型農(nóng)村建筑在2012年5月～9月進(jìn)行了外墻熱工性能檢測(cè)。

2.1 檢測(cè)內(nèi)容

測(cè)試內(nèi)容主要包括：室內(nèi)環(huán)境溫度、室外環(huán)境溫度、外墻內(nèi)表面溫度、外墻外表面溫度、外墻熱流密度。

2.2 檢測(cè)儀器

1）溫、濕度電子記錄儀（圖4）。

2）R70B建筑熱工溫度熱流巡回檢測(cè)儀（圖5）。

2.3 檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出調(diào)研的農(nóng)村地區(qū)未作保溫建筑中240mm外墻傳熱系數(shù)理論計(jì)算值在2.2W/（m2·K）左右，370mm外墻傳熱系數(shù)理論計(jì)算值在1.5W/（m2·K）左右，雖然加氣混凝土墻的外墻傳熱系數(shù)理論計(jì)算值在0.9W/（m2·K）左右，但是占建筑樣本分量較小，不做重點(diǎn)考慮，因此農(nóng)村未作保溫建筑外墻傳熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于河北省《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB13（J）63—2007）中對(duì)外墻傳熱系數(shù)限值的要求。

表2 未保溫外墻構(gòu)造做法和熱工性能匯總表

采用了外墻保溫技術(shù)的建筑的外墻傳熱系數(shù)理論計(jì)算值在0.440～0.565W/（m2·K）之間，滿足河北省《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB13（J）24—2000）對(duì)外墻傳熱系數(shù)限值的要求，而略高于河北省《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB13（J）63—2007）中對(duì)外墻傳熱系數(shù)限值的要求。

上述結(jié)論說(shuō)明建筑在采用了外墻外保溫技術(shù)后，外墻的耗熱量大大減少，從另一個(gè)方面也充分說(shuō)明了建筑實(shí)施外墻節(jié)能保溫的必要性。

3 外保溫的經(jīng)濟(jì)性分析

以調(diào)研中的一棟建筑為例，分析建筑改造成本，建筑面積為77.66m2，結(jié)構(gòu)形式為磚混結(jié)構(gòu)。建筑外墻為240mm厚粘土磚，屋頂為120mm厚預(yù)制混凝土板，上鋪100mm厚的爐渣保溫層，上下分別抹水泥砂漿20mm，地面為50mm的粘土磚，外窗采用單層木窗。

3.1 計(jì)算參數(shù)

建筑的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表3和表4。

表3 建筑模型的傳熱面積表

表4 計(jì)算傳熱系數(shù)

3.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

傳統(tǒng)農(nóng)村住宅與節(jié)能住宅的對(duì)比，詳見(jiàn)表5。

表5 傳統(tǒng)農(nóng)村住宅與節(jié)能住宅的對(duì)比

傳統(tǒng)建筑的耗熱量指標(biāo)為59.09W/m2，耗煤量約為28kg標(biāo)煤/（m2·a）。外墻采用外保溫做法后的耗熱量指標(biāo)約為40W/m2，相比傳統(tǒng)建筑節(jié)能31.51%，節(jié)約標(biāo)煤約為9kg標(biāo)煤/（m2·a）?？梢钥闯鲛r(nóng)村建筑的節(jié)能潛力比較大。

通過(guò)上述兩個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比，可以看出，兩層居民住宅采用外墻保溫后，從表面上看是房屋的造價(jià)有一定提高，但房屋的熱舒適性也得到了提高，不僅冬暖夏涼，安靜舒適，建筑的密閉性和環(huán)境質(zhì)量也大大改善。

4 結(jié) 論

由前面內(nèi)容可知，外墻加上外保溫后，居民舒適度明顯提高，節(jié)能效果明顯，發(fā)展市場(chǎng)前景廣大。

目前河北省內(nèi)農(nóng)村現(xiàn)有住宅面積約12.7億m2，且多數(shù)農(nóng)村建筑為非節(jié)能建筑。巨大的建筑儲(chǔ)量表明河北農(nóng)村地區(qū)的節(jié)能潛力也十分巨大。

a.從節(jié)能的角度考慮

我省農(nóng)村既有居住建筑約為12.7億m2，其中按95%的建筑為非節(jié)能建筑計(jì)算，若非節(jié)能建筑均采用外墻外保溫，按節(jié)能量9kg/（m2·a）計(jì)算，每年可節(jié)約1 085萬(wàn)t標(biāo)煤。若每年有5 000萬(wàn)m2的農(nóng)村建筑采用外保溫，則每年可節(jié)約45萬(wàn)t標(biāo)煤。

b.從減少污染的角度考慮

如果農(nóng)村建筑全部采用外墻保溫，則每年將減排CO22 680萬(wàn)t，減排SO221.7萬(wàn)t，減排煙塵10.9萬(wàn)t。

c.從熱舒適性的角度考慮

農(nóng)村建筑采用外保溫后，在相同能耗下室內(nèi)溫度將上升4℃左右，極大的改善了農(nóng)村室內(nèi)環(huán)境，提高了農(nóng)民居民的熱舒適性。

因此，外保溫技術(shù)的應(yīng)用具有良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

［1］ 么士朋.河北省農(nóng)村住宅節(jié)能措施［J］.現(xiàn)代農(nóng)村科技，2012（5）：79.

［2］ 于 竹.京郊農(nóng)村住宅保溫節(jié)能方案的探討［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1987（3）：10.

［3］ 鞠 偉，馬 蘭.遼南地區(qū)傳統(tǒng)農(nóng)村住宅保溫模式的節(jié)能優(yōu)勢(shì)分析［J］.華中建筑，2008，26（4）：23－25.

［4］ 張 威.寒冷地區(qū)農(nóng)村住宅采暖能耗研究［D］.天津：天津大學(xué)，2012.

［5］ 艾紅梅，白雪嬌.新型夾芯式保溫屋面板的研究［J］.墻材革新與建筑節(jié)能，2011（3）：40.