東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅適宜節(jié)能技術(shù)研究

李佳藝 李子龍 孫略添

(1：吉林建筑大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院,長春 130118； 2：北京建筑大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，北京 100044)

節(jié)能是我國建筑業(yè)發(fā)展所面臨的一項極為緊迫的艱巨任務(wù).長期以來，我國村鎮(zhèn)地區(qū)普遍粗放式使用能源，浪費現(xiàn)象十分嚴(yán)重.為了推動社會發(fā)展，減少能耗，促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展及實現(xiàn)全面建成小康社會的宏偉目標(biāo)，村鎮(zhèn)住宅建筑的節(jié)能成為當(dāng)務(wù)之急[1].但僅依賴于傳統(tǒng)技術(shù)，低技術(shù)建造的住宅已不能滿足居民對現(xiàn)代村鎮(zhèn)住宅在功能、形式、環(huán)境和空間上的日益多樣化、高層次的需求，采用現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)是未來村鎮(zhèn)住宅發(fā)展的必然趨勢.因此，不僅要總結(jié)傳統(tǒng)村鎮(zhèn)住宅的節(jié)能技術(shù)經(jīng)驗，更要選擇性地引進、吸收、利用國內(nèi)外先進生態(tài)節(jié)能技術(shù)，并結(jié)合當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)自身的地域特點對傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)和現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)進行合理的優(yōu)化組合，研究出村鎮(zhèn)住宅的適宜節(jié)能技術(shù)，并積極地以現(xiàn)代住宅設(shè)計理念和方法將其應(yīng)用到村鎮(zhèn)住宅的建造中.

1 概述

隨著建設(shè)社會主義新農(nóng)村進程的加快，村鎮(zhèn)住宅建設(shè)的數(shù)量日益龐大.據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2013年底，東北地區(qū)村鎮(zhèn)房屋竣工面積為1.6億m2，其中住宅為1.15億m2.然而當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)住宅建筑的節(jié)能工作相對薄弱，存在起點低、技術(shù)水平不高、能耗高、舒適度低、創(chuàng)新能力弱等問題.幾百年來，東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅的設(shè)計和建造一直沿用著傳統(tǒng)的技術(shù)手法，這些技術(shù)大都來自以往建房的經(jīng)驗積累，較少運用現(xiàn)代適宜節(jié)能技術(shù)，采用的一些節(jié)能技術(shù)在當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)住宅中的適應(yīng)性較差，不能滿足廣大居民的使用要求.因此，研究適宜的節(jié)能技術(shù)成為東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅節(jié)能工作的重中之重.近些年經(jīng)過建筑節(jié)能設(shè)計工作者不懈的努力和國外生態(tài)高技術(shù)住宅創(chuàng)作經(jīng)驗的傳入，以及我國建筑節(jié)能規(guī)范的制定和強制執(zhí)行，許多新技術(shù)和新能源相繼出現(xiàn)，適宜性節(jié)能技術(shù)也得到了較好的應(yīng)用與推廣，傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)的結(jié)合更加緊密，東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅的節(jié)能現(xiàn)狀得到了相對改善.

2 村鎮(zhèn)住宅建筑適宜節(jié)能技術(shù)

近年來，經(jīng)過住宅建筑節(jié)能政策的推廣，節(jié)能技術(shù)相繼出現(xiàn)并不斷完善，借鑒國外生態(tài)技術(shù)住宅創(chuàng)作的成功經(jīng)驗，并不斷研究開發(fā)適合本地區(qū)氣候特點的節(jié)能技術(shù)顯得尤為重要.在滿足村鎮(zhèn)住宅經(jīng)濟的條件下，最大限度地滿足建筑節(jié)能要求，能夠獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益.因節(jié)能保溫型村鎮(zhèn)住宅具有地方性、可持續(xù)性、成本較低、節(jié)約能耗、便于施工、有利于保護資源與環(huán)境，適合人們健康居住等優(yōu)點，所以在相應(yīng)的東北地區(qū)小城鎮(zhèn)住宅中應(yīng)用廣泛.

2.1 村鎮(zhèn)住宅節(jié)能體型設(shè)計

建筑體型不僅能滿足居民的日常生活需要，同時也是建筑節(jié)能的基礎(chǔ).通常來說，東北地區(qū)村鎮(zhèn)節(jié)能住宅的體型設(shè)計主要應(yīng)做到以下兩點：① 應(yīng)盡量控制或降低住宅建筑的體型系數(shù).研究表明，體型系數(shù)越小,單位建筑空間的熱散越小,住宅建筑總能耗就越少；② 控制住宅表面面積系數(shù)，即住宅其它外表面面積之和與其南墻面面積的比值，表面面積系數(shù)越小，建筑獲得的日照輻射就更多,建筑的能耗就越小.總之，減少住宅建筑面寬，加大建筑進深或增加組合體,盡量保持住宅建筑形體的規(guī)整,都有利于東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑的節(jié)能;而體型復(fù)雜、凹凸面過多的住宅則不利于節(jié)能[2].另外,東北地區(qū)村鎮(zhèn)的多層住宅宜采用封閉式樓梯間,以減少熱量的流失；住宅建筑入口處應(yīng)設(shè)置門斗或采取其它避風(fēng)措施,以減少散熱;要注重住宅陽臺、門窗、挑檐、女兒墻等部位的構(gòu)造措施,合理的設(shè)計可以改善住宅的日照狀況，減少住宅的能源消耗，進而達到節(jié)能目標(biāo).

2.2 村鎮(zhèn)住宅單體空間節(jié)能設(shè)計

東北地區(qū)日照充足，夏季涼爽多風(fēng),設(shè)計師在對當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)住宅建筑設(shè)計時,要從節(jié)能角度、提高居住舒適度及居民生活的規(guī)律出發(fā),合理布置住宅內(nèi)每個房間的朝向并注意建筑的南北通透性，盡可能安排房間朝南，盡量避免出現(xiàn)間接采光、通風(fēng),以確保夏季室內(nèi)可以形成穿堂風(fēng),這樣就可以通過建筑朝向和自然通風(fēng)來增加日照時間、降低室內(nèi)溫度、節(jié)約空調(diào)能耗，進而達到建筑節(jié)能的目的.

由于人們對住宅內(nèi)各房間的使用要求不同，對房間熱環(huán)境的需求也各異，故應(yīng)根據(jù)實際需要合理分區(qū)，使建筑平面按溫度分區(qū)進行布置.熱環(huán)境較好的南向區(qū)域布置起居室和臥室，并且宜毗鄰布置，避免管線的浪費和熱量的流失.而將熱環(huán)境要求較低的房間，如住宅中的廚房、衛(wèi)生間、儲藏室等布置在冬季溫度相對較低的北向區(qū)域內(nèi)，并利用這些附屬房間的布置，減少起居室和臥室的熱散失，以最大限度地利用能源，做到“能盡其用”.通過這種室內(nèi)的溫度分區(qū)，使住宅空間成為熱流失的阻隔體，有效隔絕熱傳導(dǎo)，達到節(jié)能的目的.另外，熱源的選用也需要慎重考慮，盡量使用一些來源方便、價格低廉的可持續(xù)能源.

2.3 村鎮(zhèn)住宅圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計

住宅圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能是指在建筑物的設(shè)計、建造及使用過程中，按國家規(guī)定執(zhí)行建筑節(jié)能政策、使用節(jié)能材料、提高圍護構(gòu)件的保溫隔熱性能，以減少能源的消耗[3].東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)主要包括墻體保溫技術(shù)、屋頂保溫技術(shù)、地面和門窗保溫技術(shù)四個主要方面.

圖1 B08蒸壓加氣混凝土外墻保溫構(gòu)造

(1) 墻體保溫技術(shù). 現(xiàn)階段，為了能夠有效克服復(fù)合外保溫墻體工程質(zhì)量缺陷，且滿足現(xiàn)行的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑的外墻節(jié)能設(shè)計應(yīng)采用自保溫技術(shù).自保溫墻體技術(shù)主要是采用各種自保溫砌體而形成的節(jié)能墻體，保溫材料也就是墻體材料本身[4].與復(fù)合保溫墻體技術(shù)相比，自保溫墻體技術(shù)在當(dāng)今是一種較為先進的墻體節(jié)能技術(shù)，它不僅能夠滿足建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、提高墻體工程質(zhì)量、降低造價，而且不影響墻體承重、抗風(fēng)壓的目標(biāo).

在東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑中，現(xiàn)已使用的自保溫墻體材料有燒結(jié)保溫砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊及輕質(zhì)陶瓷類保溫材料等.其中容重大于600kg/m3的蒸壓加氣混凝土砌塊，由于保溫性能良好且強度較大被廣泛應(yīng)用于村鎮(zhèn)住宅建筑的外墻.墻體的保溫性能一般與墻體的厚度成正比，以BO8蒸壓加氣混凝土砌塊墻體為例(構(gòu)造做法參見圖1)，當(dāng)B08蒸壓加氣混凝土墻體厚度為200mm時，其保溫性能僅為復(fù)合保溫墻體的50%，但當(dāng)BO8蒸壓加氣混凝土墻體厚度增加到450mm時，其保溫性能基本等同于復(fù)合保溫墻體.

圖2 140mm厚聚苯板屋頂保溫做法

(2) 屋面保溫技術(shù). 屋面的保溫做法主要是采用實體保溫材料作為保溫層鋪設(shè)于屋面的結(jié)構(gòu)層上.東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅主要采用坡屋面，其構(gòu)造做法一般是在鋼筋混凝土平屋面上外加一個帶坡度的彩色壓型鋼板.屋面保溫層宜選用導(dǎo)熱系數(shù)低的材料，現(xiàn)今較為常用的有聚苯乙烯泡沫塑料板和水泥聚苯板等.一般情況下，屋面的傳熱系數(shù)與保溫層厚度成反比，以聚苯乙烯板泡沫為例，當(dāng)保溫層厚度為100mm時，屋面的傳熱系數(shù)為0.36W/(m2.K)；當(dāng)保溫層厚度增加到160mm時，屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降為0.25W/(m2.K).為了減少住宅屋面采暖耗能量、實現(xiàn)住宅節(jié)能目標(biāo)，應(yīng)適當(dāng)加大屋面保溫層的厚度.在現(xiàn)今東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅節(jié)能設(shè)計中，屋面宜采用140mm厚且容重大于20kg/m3的聚苯板做保溫層(構(gòu)造做法參見圖2)，此時屋面的傳熱系數(shù)為0.28W/(m2.K)，既不會過量增加建筑的造價，又能滿足住宅建筑的節(jié)能需要.

(3) 門窗保溫技術(shù). 東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅為了提高門窗的保溫性能、減少門窗的耗能量通常采用以下措施：采用雙層或三層玻璃門窗，通過增加中間空氣層來減少門窗的導(dǎo)熱系數(shù)；向窗戶中間層添加惰性氣體或改善中間層的氣體狀態(tài)，以減少中間空氣層的對流換熱，保證中間層發(fā)揮保溫隔熱的作用；在室內(nèi)外之間布置南向陽光房，以減少住宅建筑的熱損失，另外，陽光房在獲得太陽光直射的時候，還能起到集熱的作用；通過設(shè)置玻璃門斗或玻璃門罩來減少入戶門的熱散失；通過在窗框與墻之間的縫隙中填充發(fā)泡膠并減少可開啟窗扇的數(shù)量來提高窗戶的密實性.

(4) 地面保溫技術(shù). 東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑的地面一般采用100mm～150mm的灌注漿做保溫層，這種做法造價相對較低，施工簡單，保溫效果較好.混凝土地面、水泥砂漿地面一般是在地面裝修時做浮層混凝土面層、珍珠巖砂漿面層，鋪設(shè)厚度一般為4mm～6mm，這種做法具有明顯的保溫效果并且舒適度很高.另外，在東北地區(qū)的農(nóng)村住宅中，常通過設(shè)置地炕來減少地面的熱散失，增加室內(nèi)地表溫度.由于地炕具有建造簡單，采暖效果較好，使用方便及節(jié)約能源等優(yōu)點,故被廣泛應(yīng)用于東北地區(qū)的農(nóng)村住宅中,具有推廣價值.

3 結(jié)語

村鎮(zhèn)住宅建筑節(jié)能是一項綜合性技術(shù)，在住宅體型設(shè)計、單體空間設(shè)計及圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面需要相互配合、相互補充，進而創(chuàng)造舒適的居住環(huán)境.選擇因地制宜的節(jié)能技術(shù)，積極研究并推廣保溫性能更加優(yōu)良、更加適合本地區(qū)的建筑節(jié)能新材料和新技術(shù)，將有助于降低村鎮(zhèn)住宅建筑的能耗、提高住宅室內(nèi)熱環(huán)境舒適度，使村鎮(zhèn)居民的生活質(zhì)量真正提高，從而促進城鎮(zhèn)化進程的加快.

參 考 文 獻

[1] 劉 戈,黃明強.北方寒冷地區(qū)村鎮(zhèn)住宅建筑節(jié)能適宜技術(shù)研究[J].科技管理研究，2011(6):93-94.

[2] 李雪平,武六元.西安地區(qū)居住建筑的節(jié)能體型設(shè)計[J].工業(yè)建筑，2007(3):23-25.

[3] 李浩田.適宜性節(jié)能技術(shù)在寒冷地區(qū)農(nóng)村小學(xué)建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].濟南：山東建筑大學(xué)，2013.

[4] 楊建勛.試論建筑節(jié)能新技術(shù)研究與應(yīng)用工程[J].現(xiàn)代物業(yè)(上旬刊)，2011(8)：128-130.