东北农村的节能住宅设计学士学位论文(编辑修改稿)

东北农村的节能住宅设计学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

效率为 %，占 东北 地区农 村 户数的 1%左右。 调研结果的分析 建筑节能现状分析 （ 1） 您家屋顶釆用了什么保温材料。 在所有的问卷中，有近 75%的居民屋顶采用了保温材料，而且都采用的是植物的秸秆。 可见，与外墙体相比，屋顶还是进行了 一 定的保温处理，但是由于材料简单和构造方法没有进行改进，所以实际的保温效果还需要改进。 （ 2） 您家住房的墙体采用了保温措施没有。 厚度为多少。 东北农村的节能住 宅设计 –4– 通过统计，住房墙体的平均厚度为 ， 其中，有 58%的家庭的外墙为 240mm，20%的为 370 mm，各有 10%和 12%的是低于 240mm 和 高 于 370 mm 的。 可见， 东北地区住宅的外墙整体来说保温性能是很差的， 370 mm 的墙体的散热量是 240mm 墙体的 70%，而且有 98%的墙体没有采用任何的保温措施，墙体的节能改造是农村地区住宅节能改造的重点。 节能方面住户意愿分析 （ 1） 在适当增加建筑造价的情况下，你愿意选择更加节能的住宅吗。 有 62%的居民愿意选择更加节能的建筑，但当回答第 2 个问题时，很多居民不愿意回答，而做出选择的居民也有 72%。 的选择是在增加造价 10%以下可以 接受。 可见，有大部分的居民愿意接受节能的住宅，但是不希望增加造价，经济因素起到了很大的制约条件，这就需要设计者在进行节能设计时，尽量采用适宜的低造价技术运用到建筑中。 （ 2） 您在修新房时最为考虑以下哪个方面（请按重要程度排序 ）。 有 83%的居民认为最为重要的是建筑的面积和房间的数量，其次有 11%的居民认为是舒适性是最重要的， 5%的居民认为是美观，只有 1%的居民认为建筑的质量与节能为最重要的。 应该说，建筑的节能与建筑的舒适性是有直接关系的，但是舒适性的住宅并不一定是节能的，有些舒适的住宅是以大量消耗资源为代价的。 从以上的统计可以看出农民在建房时只是单纯的解决了居住的问题，这与经济发展那水平有直接关系，并没有考虑建筑的质量，特别是建筑的节能。 调研报告 东北农村住宅在节能方面的问题 东北 地 区 多农村住宅的墙体整体厚度不够，且使用的材料保温性能差和屋顶的保温隔热性能差，门窗单薄且不严密，冬季的渗透风严重，导致围护结构保温隔热性能不足。 围护结构的节能性是农村住宅节能的关键 ： 冬季采暖耗能是农村住宅在使用过程中最主要的能耗，该地区冬季采暖大部分采用土暖气，燃料为煤和植物 秸秆。 由于对炕和灶的改造还没完全 开 展，造成很多村庄的能源的利用率较低，造成了 “ 入小产出 ”的现象 ，仍釆用粗犷式的发展模式。 很多家庭冬季采暖 不仅仅要依靠烧煤，还要大量的燃烧秸秆 ，燃烧所产生的浓烟直接影响环境，而且在自家院落中需要占用一定的空间来储存这些燃料。 所以对于燃料结构的调整能够很东北农村的节能住 宅设计 –5– 好的提高资源的利用率，减少不必要的浪费，同时气态和液态燃料在燃烧中无烟无灰尘，这对于提 高 农村住宅的室内卫 生 条件是有利的。 、设备落后 粘土砖墙在 东北地区 仍然在被采用，在笔者调研过程中发现， 许多在建的新房仍釆用的是粘土实心砖，保温节能效果差。 村民对夯土，草砖等传统材料认同性不高，几乎没有住户愿意自家新建住宅釆用这些材料， 曾经 在农村中被广泛采用的材料在渐渐消失，却而代之的是钢筋混凝土等大量的城市工业材料，这些材料固然牢固，也有很好的保温性能，但由于造价过高，推广起来仍有一定难度。 同时这些材料使用结束以后所产生的建筑垃圾也是对乡村环境的破坏。 东北农村建设的问题 村庄盲 目 的向外扩张，同时随着人口的死亡或者居民搬到城市居住，造成村庄内部仍有大 量 的闲置房屋和荒废上地，宅 基地内杂草丛生，房屋破烂不堪，不仅仅影响了村容，而且造成了土地的浪费。 村庄布局不合理，为了保证自家的住宅不与邻居家的共用东西墙，而在两栋住宅之间仍保留不可利用的小块土地，这种落后的传统思想需要剔除。 村庄将大暈的资金进行一些不实用且并不美观的装饰工程、面子工程，如在村口做雕塑，修假山，利用率低的广场，这造成了资金的浪费的同时，也破坏了农村朴实而自然的环境。 村庄内道路崎岖不平，排污系统和绿化系统不完备，垃圾处理不当。 东北农村的节能住 宅设计 –6– 3 农村住宅节能设计方法 对 东北 地区农村住宅节能设计是建立在对当地 的调研与案例分析的基础上，结合农村住宅所普遍存在的问题的基础上展 开 的，目的是能够做到农村住宅的 “ 节地、节能、节水 ”。 节能设计并不是简单的将各种节能技术罗列出来，不加考虑的叠加使用，也不是某一 项节能技术独立运用，而是要根据原理，从体系上加以整理，减少节能方法的遗漏，为了比较节能技术相互之间在性能上的差异性和相似性，就需要建立整体的、体系化的节能设计方法。 而且这些方法应该是在房屋材料的生产和运输、房屋建造过程、以及后来的房屋的运行中均有很好的节能效果的技术。 选址与布局 选址 中国人自 古以来就讲究建筑与自然环境的 “ 天人合一 ” ，将民居作为一个有生命的体系进行研究，将能获得更多的启示，例如背山面水（前塘后山）、背风向阳、山环水抱及地势干爽，都是中国千百年来的经验总结。 村庄选址应在不占用少占用耕地的基础上，注意自然环境与人造环境各因素之间的关系。 在农村建设过程中，也会出现一些整体村庄搬迁的现象，在这个过程中所要解决的问题就是村庄选址问题。 选址不应该选择在洼地、沟地等中部地势低而周边地势商的区域，冬季的冷空气下沉并且会在低地滞留，形成对建筑物的 “ 霜冻 ” 现象，在这种区域建设住宅，冬季釆暖所产生的 能耗较高。 同时有条件时，可利用地形特点，巧妙地避 开冬季寒风的侵袭。 在 东北 的山地地区，住宅建筑的选址应该选择在山体的南面，这样在避 开 北风侵袭的同时，能够利用地势 高 低错落更多的利用日照，从而达到节省能源的效果。 布局 这种方式在北方的农村中最为常见，在笔者走访的村落中也大部分采用的这种方式，特别是在新建的住宅区域，更加明显。 这种方式对于节约土地是有利的，但是这种布局方式单调而缺乏变化，前院后街，村落空间变化少，给人以 “ 兵营 ” 的感觉。 缺乏活动与公共活动的空间。 东北农村的节能住 宅设计 –7– 这种方式在很 大程度上是村民自发建设所形成的，布局自由无规律，由于各家的宅基地并不是统一的划分，所以基地的自由划分自然就形成了建筑布局的自由。 这样的布局方式不利于节约土地，如果建设不当，会造成村落建筑的混乱无序。 太阳能技术 被动式太阳能技术在农村住宅中的应用 被动式太阳房（或称被动式太阳能采暖系统）的特点是不需要专门的集热器、热交换器、水泵（或风泵）等主动式太阳能采暖系统中所必需的部件，只依靠建筑方位的合理布置，通过窗、墙、屋顶等建 筑物体本身构造和材料的热工性能，以自然交换的方式（ 辐射、对流、传 导 ） 使建筑物在冬季尽可能多地吸收和储存热 量 达到采暖的目的。 简而言之，被动式太阳房就是根据当地的气象条件，在基本不添置附加设备的条件下，只在建筑构造和材料上下工夫，使房屋达到一定采暖效果的系统。 因此，这种太阳能采暖系统构造简申、造价便宜。 [1] 太阳能热利用技术在住宅中的应用 太阳能热水系统是利用太阳能把水加热的装置，是目前实际应用最多、技术最成熟、产业化最 高 的太阳能热利用系统。 太阳能热水系统主要元件包括集热器、储存装置及循环管路三部分，此外，还有辅助的再加热装置如电热器等以供应无日照 时 使用。 普通太阳能热水系统的原理是利用温室原理，把太阳能转变为热能，并向水传递热量 ，从而获得热水。 具体来说，太阳光透过玻璃进入密封的集热器内，大部分能量被集热器内的黑色吸收体吸收，然后将热量传给冷水，冷水加热后重量变轻，自动流入水箱上部，水箱下部冷水由于密度大而自动流入吸热体继续获得热景，周而复始，水箱内的全部冷水将被加热。 当太阳能加热能力不足 时 ，由辅助再热装置补充热 量。 太阳能热水辐射采暖的 热媒 温度为 3060℃ 的低温热水，这就使利用太阳能作为热源成为可能。 按照使用部位不同，可分为太阳能顶棚辐射采暖、太阳能地板辐 射采暖等几 类。 [2] 围护结构适用节能技术 围护结构是保护房间免受室外低温、高温和风的作用，而供暖系统则可使室内维持一定的温度，围护结构的好与坏对房间的温度有重要影响。 围护结构系由结构层、保温层、隔汽层或防水层以及内、外面层所组成。 其中结构层和保温层是主要的。 结构层通常是密实的材料层，因此具有较大的导热系数，且对水蒸气和空气的渗透性能是不良的。 保温层通常釆用低导热性的和水蒸气和空气易 透过的材料。 可以说围护结构是农村住宅东北农村的节能住 宅设计 –8– 节能的最薄弱的环节，在农村大部分地区的住宅外围护结构的热工性能与国家标准相差甚远。 所以，对于农村住宅节能来说，围护结构热工性能的改善是节能关键。 外墙 在建筑外 围护 结构中，墙体所占比重最大。 冬季通过墙体散失的热紐约为建筑总散热量的 20%，夏季通过外墙吸收的热量约为建筑总吸热量的 35%。 因而外墙体的保温设计相当重要。 最为常用的方式就是增加墙体的保温层，保温层根据位置的不同可以分为：内保温、外保温和夹心保温，由于内保温的形式有 一 定的局限性： 由于保温材料位于承重墙体的内侧，所以减少了建筑的室内使用面积。 由于保温材料位于内侧，承重墙体的温度较低，当室内湿度较大时，就 容易形成结露的现象。 而外保温墙体与夹心保温、内保温比较起来，可以避免围护结构的 “ 冷桥 ” 影响，同时可以避免围护结构内部凝水，保护围护结构受到室外气候的不利影响，所以外保温形式得到了广泛的运用和推广。 在农村地区，可以利用当地丰富的植物秸秆材料，制作成植物秸秆的保温层，无论是国外还是国内，这种材料是最为经济，也是最为简易的。 利用植物秸秆生产的草板是很好墙体保温材料，植物秸秆的导热系数极低，在外墙附加 50mm 的草板就能起到很好的保温效果。 草板也是一种能呼吸的材料，所以在进行外表面装饰的时候避免采用不透气的水泥砂浆 ，应该选择有一定空隙率的材料，如：混合型砂浆等。 夹层外墙是另一种有效提高墙体保温效果的做法，即将墙分为承重和保护两部分 ,其中承重部分的墙体厚度可以为 370mm，而保护部分墙体厚度可以采用 120mm。 中间留 60mm〜 120mm 空隙 ,可填保温材料，也可做空气层。 此种墙体保温性能明显上升，是农村比较适用的一种墙体类型，这种墙体在我 国 的东北地区已经开始运用。 在农村地区，植物秸秆、锯末、谷壳等材料也是很好的保温材料，可以作为夹层墙的填充材料，但是需要注意的是一定要注意材料的防腐，在农作物保温材料暴晒以后，加入防腐、 防虫剂。 [3] 屋顶 东北 地区的屋顶形式多采用硬山式坡屋顶的形式，比平 屋顶 更利于节能。 东北 地区实测与平屋顶相比，室内温度冬天提高了大约 3℃ 4℃， 夏天则降低了 4℃ 5℃， 现状建筑屋顶多为木结构，少有采用保温材料的，外盖普通红瓦或灰瓦，节能效果很差。 东北农村的节能住 宅设计 –9– 选择保温性能更好的保温材料，降低屋顶的导热系数。 膨胀珍珠岩、矿棉、 炉渣 等疏松、轻质的材料较传统的草泥好，其中以膨胀珍珠岩的性能最优，其导热系数比草泥低 96%，相同厚度提 高 热阻 11 倍。 而且膨胀珍珠岩的价格也比较低廉，适合在农村地区 推广，同时这种材料可以反复利用。 在施工过程中可以在屋顶的承重结构上直接铺水泥膨胀珍珠岩的板材，或者是将珍珠岩用塑料袋包装起来以后再铺设在屋面上。 农村地区大部分仍采用的是木结构屋顶，在调研发现，很多居民是在木榑上加木望板，再在表面铺设植物秸秆和草泥的保温，再铺设瓦材。 这样的屋顶较混凝土屋顶自重轻，易于施工，但传统的做法的保温效果还需改进。 所以在继承了传统木结构屋顶的优点基础上，对构造层次进行了改造。 采用双层木望板的形式，中间留有空气间层 30mm左右，中间可以填。