我国农村节能建筑的现状与对策研究

2012-11-05张春英

山西建筑 2012年14期

张春英

(农业部规划设计研究院，北京 100125)

农村建筑由于各方面原因能耗较大、节能技术应用较少，建筑节能发展潜力较大，成为国家关注的重点。力求采取最有效的措施，在墙体、门窗、屋面、地面等围护结构的节能方面以及新能源的充分利用方面加大节能力度，尽可能地改善农村建筑的现状，减少损耗、节约能源，提高农房的热舒适性。

1 国内外节能建筑现状综述

1.1 国外节能建筑现状

1)资源回收利用。资源的回收利用，不仅使城市垃圾、建筑垃圾得到充分的利用，而且节能环保。美国某大学设计的四居室生态房、日本建成的实验性“健康住宅”，都是将损耗的资源经处理后循环再利用。前者是回收利用自然资源，将雨水转化成饮用水，污水粪便用做花园肥料，用电则依靠风力发电机和太阳能电池;后者是利用墙体的双重结构设计、全热交换器和除湿机对房屋系统的空气进行循环，有效地回收热量并加以再次利用。

2)新能源开发利用。各个国家都在根据自己国家的地理优势，开发利用新型能源。尤其是清洁、有效、低成本、高收益、可再生的新能源，有利于实现高效率的建筑节能。丹麦工农业高效发达，秸秆热电技术领先;肯尼亚地热能源应用广泛;瑞典生物质能规模化生成;德国典型的太阳房屋则是更大程度的利用了太阳能。太阳房屋是建筑师塞多·特霍尔斯建造的，能以3 cm/min的速度跟踪太阳旋转，充分的吸收太阳能，能达到一般太阳房屋所吸收太阳能的两倍，成为太阳能应用的典型例子。

1.2 国内节能建筑现状

我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4，居耗能首位。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4倍～5倍，屋顶为2.5倍～5.5倍，外窗为1.5倍～2.2 倍;门窗透气性为3倍～6倍;总耗能是3倍～4倍。因此节能也就成为关系国计民生的重大问题。

2 我国农村实现节能建筑必要性

我国北方农村地区建筑的特点是缺乏统一的建筑规划，用地浪费;没有按照建筑热工性能要求设计;施工技术水平低;能源利用率低。因此，在农村大力发展节能建筑，首先应完善农村建筑规划体系、推广农村建筑节能技术。

1)北方农村建筑现状分析。长期以来，我国农村建筑缺乏规划和设计，建筑用地浪费，建筑功能不合理。以我国北方地区农村建筑为例，布局上大多为单户、双户和多户并联型，没有统一的规划，统一的节能工作难以展开。在房屋建设上，由于经济条件、技术和施工条件有限，围护结构的热特性欠佳，97%以上的农宅围护结构均无保温层，且窗户、屋顶等密封性差，致使其建筑能耗大，不利于节能。2)农村建筑节能管理。农村建筑节能管理应主要从建筑规划设计和节能意识培养两方面着手。首先，新建农村建筑规划上统一，单体设计上严格按照节能规范标准进行建造，取材上合理选择节能的建筑材料。其次，要培养农户的节能意识和专业管理人员，使农村能源设施统一集中管理，如集中的沼气设施或采暖系统，有助于减少能源的损耗。

3 我国农村实现节能建筑的措施(以北方为例)

3.1 建筑规划布局方面

1)建筑规划选址。我国北方地区大多地势平坦，建筑规划选址中应充分利用这一自然地理优势，选择日照充足、避风的有利地块集中建房。不宜在山谷、洼地及凹地等区域布局，避免冬季的冷气流在这些区域里形成“霜洞”效应。对于局部丘陵山区，适宜集中建房的地方不多，分散建造则增加了各方面的能耗，且不利于节能，可根据居住安全、生活方便、节约土地的原则，因地制宜建设住宅楼。建筑朝向上应考虑自然采光和冬季防风、夏季自然通风，选择有利区域，减少能耗。2)建筑单体设计。考虑农村建筑布局分散，独户设计较多，层高较高等特点，建筑本身的节能设计主要从平面设计、长宽比、体型系数三方面考虑。平面设计功能上合理安排，居住在南，辅助在北，形态上力求简洁、平整，比如直线型;体型系数尽可能的减小，适当降低层高，减少庭院式单层独户建筑，尽可能的组合建筑，即水平组合或垂直组合甚至水平—垂直混合组合，既节约空间又降低能耗;选择合适的长宽比例，增大进深尺寸，尽量减少外墙临空长度。

3.2 建筑围护结构节能设计方面

1)墙体节能。大部分农村建筑主要采用砖混的结构形式，墙体是承重结构，也是建筑外围护结构的主体，因此墙体的节能决定着整体的建筑节能。而承重用途的单一材料墙体，很难满足日益提高的保温隔热要求，因此在北方农村建筑的外墙设计中保温设计至关重要。外墙保温的处理手法分为外保温、内保温和中间保温。外墙外保温做法多为在墙体外侧另加复合材料的保温层，根据热工计算设计它的厚度，也可将外墙直接采用保温材料，现在市场上很多新型的墙体材料都能达到很好的保温效果，如加气混凝土砌块、蒸压粉煤灰砖等;外墙内保温主要指在墙体内侧加保温层的做法;中间保温就是指夹心保温外墙，即在一些砌块墙体中间用绝热材料填充严密。以上三种方式均可以减小墙体的传热系数，起到很好的保温效果。

2)门窗节能。门窗是建筑物内外进行能量交换的主要通道，因此门窗的节能对整体的建筑节能具有很大的意义。而北方农村建筑的窗体大部分为单框单玻，门体大部分为普通的木门，都没有保温设计，而且密封性较差，是住宅能耗散失的最薄弱部位。因此在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，进行门窗的节能设计。控制窗墙面积比:比值可参照表1数据。

表1 窗墙面积比

提高外门窗的密封性和保温性能:采用双层窗或单框双玻窗，开启方式上采用平开窗，减少冷风渗透的缝隙，并使用密封条，增强其密封性;采用双层或者有保温处理的单层外门，从而提高外门的隔热性能，减少传热量。另外，还可以在室内加装门窗帘，也有利于减少门窗的热损失。

3)屋面、地面节能。屋面节能措施的要点:a.屋面保温层的选材上，选用导热系数小、吸水率低的高效保温材料，比如膨胀珍珠岩保温芯板;b.屋顶的设计及做法上，尽可能的从建筑本身的设计上做到节能，比如采用坡屋顶，设置架空层要比一般的平屋顶的节能效果要好，另外还可以考虑设置吊顶层。

地面节能措施，主要考虑的是地面垫层下的保温层设计和地面防潮设计，两者均能在减少地面散热量上起到明显效果。

3.3 能源的综合开发与应用

1)太阳能开发与应用。太阳能在农村建筑中大量利用是当今的趋势，因为太阳能及其转换过程均不会产生污染，通常是用集热器的形式收集热量，或经过光电池转换贮存能量，是一种可持续利用的清洁能源，并且能最大程度的利用自然资源达到节能的要求。我国有着丰富的太阳能资源，因此，太阳能的开发与应用在我国特别是农村地区已小有规模。安徽的太阳能路灯建设，北京农村的太阳能综合利用民宅，全国重视的太阳房的运用等，都是太阳能利用在农村的成功典例。太阳能热水系统、太阳能照明系统、太阳能低温地板辐射采暖系统既解决了农村无集中采暖、靠燃料取暖的现状问题，又节约了农村能源，减少了环境污染，提高了农民的生活质量。

2)沼气开发与应用。沼气是一种清洁的可再生能源。农村沼气池的开发可以解决农村的人畜粪便以及垃圾污染的问题，是全面净化农村环境的良方。沼气作为能源利用已有很长的历史。20世纪70年代初，我国政府就在农村推广沼气事业，90年代末才开始实施大型沼气利用工程，21世纪以来，在新农村建设、国家新能源发展需求等因素的影响下，沼气综合利用才开始进入蓬勃发展的阶段。目前，户用沼气在我国北方广大农村已被广泛使用，我们还需要大力推广大型沼气工程和集中沼气设施。建一个沼气工程，就相当于串起了一条循环生态农业的产业链，对农村能源的合理利用起到十分重要的作用。

3)其他能源的开发与应用。在北方的农村地区，还有很多值得一提的节能环保的新能源，以及它们的合理利用。比如浅层地热能源:对于统一集中规划建造的新建村镇，宜采用集中的热水供应和集中的采暖设施，充分利用当地的地热资源，既节约了燃料，又达到了这一目的;比如风力发电:考虑各地区的地理、气候特点，充分利用风能这一自然资源，建造风力发电站，供应日常的生活和生产用电，既方便又廉价。

4 我国农村节能建筑的案例研究

北京市平谷区就根据其日照强度较高，可再生资源丰富，全年日照2 500 h以上，太阳能资源较丰富等特征，选择了投资不算太高的外墙外保温和太阳能与建筑一体化系统在新农村建设中予以推广，见图1，图2。要求节能房屋按照统一的图纸，必须是外墙粘贴60 cm～80 cm厚的聚苯板，并且安装中空玻璃门窗，节能标准达到65%，且屋顶安装与建筑外观一体的太阳能集热板，采用太阳能地板辐射供暖，大大节约能源。