农村住宅建筑节能改善策略研究

王　晶　王　亮　朱沁萱（西南科技大学土木工程与建筑学院　绵阳　621010）



农村住宅建筑节能改善策略研究

王晶王亮朱沁萱
（西南科技大学土木工程与建筑学院绵阳621010）

【摘要】对农村住宅建筑的现状进行了分析，对普遍存在的问题进行了总结。在此基础上，结合国内外在建筑节能方面的研究成果，根据目前的实际状况，针对农村住宅建筑存在的普遍问题提出了相应的节能改善策略。

【关键词】农村；住宅建筑；节能

0　引言

在经济快速发展过程中，农村经济实力不断增强，农村住宅建筑的需求量和建设量不断增大，能源消耗也不断增大。在农村住宅建筑中，由于当前农村经济条件普遍不高，使得农村住宅建筑普遍存在住宅节能认识不足、建设和使用过程能耗过高、节能技术滞后、建筑与周围环境不协调等问题。2010年，我国农村人均居住面积达到30m2，农村新建住房3×109m2以上，农村人口的居住生活质量直接关系着我国总体民生状况。根据目前我国建筑能耗水平发展，到2020年我国建筑能耗将达到1.09×109tce，为2000年的3倍。现有农村建筑基本上都是传统建筑，功能简单，价格便宜，装饰档次不高，几乎没有采用节能技术，能耗相当大，因此在农村建筑的设计和使用时，推广节能建筑和技术，已成为我国社会主义新农村建设的重要内容，也是实现国家生态工程基本国策不可缺少的组成部分[1]。

本文通过对农村住宅建筑的现状进行分析，剖析了普遍存在的问题，结合建筑节能方面的研究成果，针对农村住宅建筑存在的普遍问题提出了节能改善策略，从而为农村住宅建筑节能提供决策参考。

1　当前状况

当前全国范围内农村住宅建筑发展问题较多。在我国广大农村地区，住宅建筑普遍处于无建筑设计的自发建设状态，建设过程中对选址、布局、采光、通风、保温隔热等方面均没有合适的考虑，基础设施建设也相对落后，缺少先进技术支持，造成了农村住宅建筑能源消耗的无控状态，导致农村住宅建筑的随意性非常大，缺少宏观控制和长远打算。

农村在建设过程中任其自然发展，造成了大量资源的浪费和环境的破坏。在土地和自然资源日益紧张的今天，就要求农村住宅建筑做到节能、节地、节材，有效利用各种资源，提高能源使用效率，形成一个有机的、可持续发展的、产业化的体系。农村住宅建筑已经成为一个社会问题，是我国建筑节能、环境保护与可持续发展的焦点问题，是当前我国新农村建设、全面实现小康社会过程中必须予以解决的难题。

目前，农村人均建设用地面积过大，土地利用率很低，毁田、浪费土地严重，这也是耕地减少的重要原因之一。而农村住宅建筑用地过大，其中因住宅独建、分散而使占地过多又是首当其冲的因素，主要表现在以下几个方面：缺乏规划指导，自发性建设多；平房、独立式住宅多；“空心村”现象严重；占用耕地进行农村建设的控制措施不力；还没有制定出切实可行的老宅复垦还耕的法定性文件。这些不利于土地集中利用的现象，都会危及到农村社会、经济、环境的可持续性发展。

近年来，农村住宅建筑节能的理论研究开始被重视。针对不同地域的农村住宅建筑节能的研究已经开始出现，而关于各种农村节能设计理念研究、节能所存在的问题研究、节能设计方法研究等等也开始涌现。同时，一些地方已经开始了农村住宅建筑节能项目的试点，例如江苏徐州部分农村，开始从可持续发展的角度大量建设经济、适用又节能的农村住宅建筑等。

农村住宅建筑节能设计应用概括起来主要包括农村住宅建筑的规划设计；可再生能源（太阳能、地热能）的应用；住宅建筑体型及围护结构的要求等3个方面。然而，基于发展中国家经济技术条件相对落后的情况下，尤其是针对比较落后的农村地区的节能应用，在中国尚不多见，处于起步阶段。

建设时需要严格控制较大规模的农村节能住宅建筑的建造过程中的专业技术水平，由于节能住宅建筑在我国发展时间短、普及程度低，大多数从业人员缺乏进行节能住宅建筑设计、施工和管理的丰富经验，而部分有节能住宅建筑工程经历的企业和人员或出于技术保密的原因或受其理论水平限制，未能及时总结出节能住宅建筑的实践经验[2]。而在农村地区，上述问题显得尤为突出，难以获得相关工程经验以及培养和储备相关技术人才，从而进一步削弱农村节能住宅建筑的优势发挥。

目前最常用的节能措施主要包括利用先进的能源利用技术降低建筑能耗；使用节能环保的新型建筑材料等2个方面。自上个世纪70年代出现能源危机以及环境恶化促使人们越来越重视节能和环保以来，建筑业也面临着许多问题：如何改变传统观念，改进建筑技术，开发节能、环保新型建筑材料等等。建筑材料对环境的影响不但体现在建筑材料的加工方面，而且还体现在原材料开采和废料处理过程中。荷兰、丹麦和比利时等欧洲国家为减少建筑垃圾，目前正在进行提高建筑废料回收率的项目研究，如研发以可回收原材料代替传统原材料的新型建筑材料，如今，某些示范项目的建筑废料回收率己经达到75%。

据预测，到2020年，我国农村住宅建筑将新增建筑面积约3×1010m2。在住宅建筑快速增长的同时，住宅建筑资源利用也持续增长。其中，住宅建筑运行用能在我国能源总消耗量中所占比例已从1978年的10%上升到2003年的27.5%，根据发达国家经验，这个比例将逐步提高到35%左右。但我国农村在住宅建筑的建造和使用中，资源消耗高，利用效率低。因此，住宅建筑资源高效利用将成为提高全社会资源利用效率的首要方面。我国新的节约能源法中明确规定“促进经济社会的全面协调可持续发展”，体现了我国制定本法的宏观目标。此条文的修改促使我国的节约能源法遵循可持续发展的理念，并且促进了经济和节约能源方面的协调可持续的发展[3]。我们要把节能与发展战略性新兴产业、优化产业结构结合起来，要加快推进以节能降耗为核心的企业技术改造，提高能源的利用效率，加快建立推动节能的长效机制，倡导可持续发展的理念。

2　节能方法

农村住宅建筑节能方法主要包括以下两个：农村住宅建筑的规划设计、节能技术的应用。

2.1农村住宅建筑的规划设计

住宅建筑的规划是站在一个较为宏观的角度思考新农村的建设，在规划这个层面上的研究工作主要集中在建立良好的生态系统、节约能源和综合开发等三个方面。

农村合理的整体规划对单体农村住宅建筑节能有明显的影响，应该从住宅建筑选址、分区、住宅建筑和道路布局走向、住宅建筑方位朝向、住宅建筑体形、住宅建筑间距、主导风向、太阳辐射、绿化、住宅建筑外部空间环境构成等方面进行综合研究，以改善农村的微气候环境，并实现住宅节能。例如夏季炎热的地区在进行规划时可以考虑设置一些绿化带和水体在当地夏季主导风向的上风向，既为村民提供了避暑纳凉的场所，随着气流的运动，还可以将树阴下及水体表面温度较低的空气带到住宅建筑，可以一举两得；而冬季严寒的地区在规划时要尽量避免将住宅建筑布置在山谷、洼地、沟底等凹地处，以免冷气聚集此处，形成“霜洞”。住宅建筑的层高也需要规定，当地农民普遍认为，层高越大越凉快，感觉越舒适，然而，据有关资料显示，从住宅建筑物理来分析，合理降低住宅建筑层高对居住标准、质量与功能并无实质性影响。

当前农村新建住宅建筑基本都为三层，且层高范围相对固定，一般为底层3.8～4m，二层、三层3.6～3.8m，就住宅建筑类型而言，这种层高值己经非常大了，这种现象对于资源和能源相对紧缺的中国来说，是很大的浪费。合理降低层高，对于节约用地和降低造价，都有很大潜力。所以，在建设新农村的过程中首先应重视合理的规划，为建设农村节能住宅建筑打下良好的基础。

建筑与环境是一个相互依赖共存的关系，任何建筑都离不开环境的影响。所以建筑节能设计的第一步就是对环境的整体考虑。因此住宅建筑在选址上一定要力争适应当地气候特点与地理条件，创造舒适的居住空间环境和舒适的室内物理环境。农村应该是一个“社会-经济-环境”的复合生态系统，从农业、村镇、庭院和住宅生态系统这四个层面讨论严寒地区农村人居环境的生态现状和对策。

2.2农村住宅建筑节能技术的应用

农村住宅建筑在节能方面存在的不足主要包括：没有实质作用的面积增加导致住宅建筑造价的提高与住宅建筑材料的浪费；住宅建筑室内热环境较差，特别是夏季室内闷热难耐；可再生能源的利用不足。通过以上各方面对农村住宅建筑的影响分析设计了相关节能改善策略。

（1）住宅建筑体型及围护结构设计

该部分主要包括对屋面、墙体、窗户等围护结构从保温、隔热、遮阳等方面入手研究相应的设计方案。

住宅建筑室内温度的高低与很多因素有关，包括人体散热、太阳辐射得热、实体结构的蓄热和散热等。除了人体散热保持常值外，其它因素都是变化的，它们的变化必然与住宅建筑的朝向、平面布局、维护结构保温隔热性能等相关因素联系在一起。

住宅建筑体型直接影响到房屋表面积的大小，房屋的表面积越大越不利于节能，在相同的住宅建筑面积及容积的条件下，住宅建筑体型越接近正方形外表面积越小。在尽可能减少住宅建筑的凹凸所增加的外表面积时，我们也不能将农村住宅建筑都统一建成方盒子，城市中联排别墅的建筑形式也给我们一些启迪，在某些条件允许的情况下，农村住宅建筑的设计也可以考虑变独院独户为多户联排住宅，每合并两户就可以将两面外墙变成一面没有温差的内墙，节能效果相当显著。

围护结构对住宅建筑的舒适性有决定性的影响。就围护结构的材料和构造方面而言，目前农村住宅建筑的建设中墙材使用实心黏土砖的现象十分普遍，这非常不利于耕地的保护。清华大学开发的轻质复合板组合房屋结构已在北京周边的农村地区开始试用，该产品不仅具有较好的保温效果，而且施工简便造价低廉，类似的产品一旦在各地区开发成功，将对农村住宅建筑产生深远的影响；玻璃作为围护结构的薄弱环节，要格外注意选择合适的品种类型，严寒地区和寒冷地区可采用塑框中空玻璃外窗，这样能同时减小外窗的传热系数和遮阳系数，既能实现冬季的保温，同时又能兼顾到夏季的隔热效果[4]；而夏热冬暖地区则可以考虑局部采用Low-e玻璃，由于考虑到农村的经济基础，所以为降低造价还可选用传统的百叶或挡板等隔热措施，利用院内的绿化设置绿化遮阳也是一举多得的好方法；屋顶的设计除了材料要求具有良好的保温隔热效果外，屋顶的形式及立面造型也要结合当地的气候环境设计，如果是一般的平屋顶，可以选择种植屋顶，这样既不影响屋顶的晾晒功能，又有利于屋顶的保温隔热[5]。根据最佳热工计算方法确定南向屋面的倾斜角度，可以把北向的坡屋顶出檐做得较小，以减弱北风对住宅建筑的压力，从而减少冬季的热损失。

通风和采光是围护结构设计中很重要的影响因素，方案设计时就需要根据当地的风向、风速对住宅建筑的平面和剖面进行气流分析与通风设计。利用风压和热压在住宅建筑平面上尽量形成穿堂风；剖面上尽量形成上下贯通空间的风道，利用自然通风加快夏季建筑的散热与降温，对于农村住宅建筑这种经济实用的做法值得大力推广。自然通风对应的门窗设计很重要，应从以下几个方面来考虑提高门窗的保温隔热性能：（1）外门使用木门；（2）控制窗墙面积比；（3）选择合适的框型材料；（4）选择合适的玻璃材料；（5）加强户内外的遮阳措施；（6）提高门窗的密闭性能，同时窗应采用单框双玻塑钢平开窗[6]，窗框与墙体缝隙用聚氨酯发泡密封。采光的效率和质量除了与窗户的大小和位置有关外，还和建筑平面有关，考虑到采光的均匀度，房间的进深不宜太大，充分利用自然光不仅节能而且对住户的健康也是很有益的。目前国内外有许多软件可以对日照、通风的效果进行模拟，如利用CFD模拟室内外风环境，利用sketch up进行日照分析等等。近年来，许多房地产开发项目在方案设计阶段就将计算机辅助设计引入，实践证明的确起到了良好的引导作用，这些方法也应该在农村住宅建筑的设计中推广使用。

（2）可再生能源的利用

该部分主要包括太阳能、风能、地能等可再生能源的利用等。

中国农村地区低效高耗的用能传统持续了数千年，它极大地浪费了资源，破坏了生态环境，制约了农村社会的进步。1995年全国农村地区耗能6.25×108tce，其中非商品能源2.478×108tce（主要用于生活的秸秆和薪柴），太阳能、风能等新能源2×106tce，占农村总能耗的3%左右。到2015年以后，中国农村产业化、工业化程度大幅上升，农村能源耗费总量将达到1.4×109tce左右。

我国太阳能辐射总量大约在3300～8300MJ/ （m2·a），全国2/3以上面积地区年日照小时数大于2000h，属于太阳能资源丰富的国家之一。太阳光特有的光谱特性使得人们可以从光和热两方面对太阳能进行利用，其中太阳光可以直接用于采光或由太阳能电池转换为电加以利用，太阳热则可以直接采暖或经过转换后提供热量或冷量。光电转换和光光转换的初投资造价较高，对于普通的农户来说较难承受，而利用光热转换的原理来为用户提供生活用的热水是完全可行的，农户利用太阳光可以有以下几种方式：太阳能热水装置、附加阳光间、太阳能集热墙。

沼气也是一种经济有效的可再生能源，沼气的利用是紧密结合农村的生产生活方式产生的。但是直到现在许多农村地区仍以薪柴作为生活能源；只有部分地区采用沼气来解决农村的环境和能源问题，并收到了良好的效果。推广农用沼气是促进农村节能减排的重要举措。沼气池的主要原料是人畜粪便和厨房垃圾，也可以部分使用杂草和秸秆[7]。沼气池的使用有效地减弱了农村的面源污染。建造沼气池的使用效果完全不逊色于城市中的液化石油气。沼气发酵是综合利用有机废物，保护生态环境，实施农村节能减排，优化农村能源结构，促进农业生产可持续发展的重要措施之一[8]。因此要多层次推进资源化工程，加快农村沼气建设步伐，设养殖场沼气工程，大力普及户用沼气[9]。

（3）设备系统设计

该部分主要包括提高空调设备及系统、照明设备及系统以及其它设备的能效比等。

节能型住宅建筑是在保证一定的舒适度条件下耗能少的住宅，我国绝大部分地区在冬季和夏季完全依靠被动式的调节是达不到所需要的舒适度水平的，要采用相应的设备系统来进行人工调节。水源热泵是利用了地下水冬暖夏凉，四季恒温的特点，用地下水作为换热介质比常规空调具有更高效能比，运行费用低，只有一般空调的1/10，初投资也很少，很适合于经济不太发达的农村地区住户使用。另外，选用省电灯管或省电灯泡能比传统白炽灯省电约60%以上，类似的节能产品在农村住宅中应大力提倡。

3　结语

随着农村经济快速发展和农村能耗的快速增长，在农村地区推广节能住宅建筑变得愈发紧迫。因此正确认识现阶段农村节能住宅建筑所面临的障碍，并探索相关节能改善策略是十分重要的。

参考文献：

[1]张玲.农村建筑节能技术推广的现状、问题及对策[J].资源与人居环境,2008:59-60.

[2]王智刚,王学通,欧阳继平.农村地区推广节能建筑的障碍及对策研究[J].工程管理学报,2011,25(3):293-295.

[3]吴靓,王杰.对我国新节约能源法的完善建议[J].东方企业文化,2011,(11):1-2.

[4]白建波,卢建,张宇.苏南地区既有住宅外窗及外遮阳节能改造技术[J].制冷与空调,2013,27(5):433-439.

[5]崔凌云,宋德萱,浅谈建筑节能技术在农村住宅中的应用[J].第十届全国建筑物理学术会议论文集,2008: 397-400.

[6]盖广清,马辰宇,王林.农村节能住宅的选材与施工[J].新型建筑材料,2006,(9):44-46.

[7]潘晓东,刘学敏.不能忽视农村的节能减排问题[J].经济纵横,2010,(3):46-48.

[8]陈云进.推广农用沼气促进农村节能与优化能源结构研究[J].环境科学导刊,2013,32(S):20-23.

[9]张萍.新农村建设中的节能减排实践与思考[J].污染防治技术,2008,21(2):55-57.

Study on Energy Efficiency for Residential Construction in Countryside

Wang Jing Wang Liang Zhu Qinxuan
( School of Civil Engineering and Architecture, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, 621010 )

【Abstract】To analyze the current situation of rural residential building, the common existing problems are summarized. On this basis, combining with the domestic and foreign research achievements in the field of building energy efficiency, according to the present situation and problems in rural residential construction put forward the energy efficiency solution.

【Keywords】countryside; residential construction; energy efficiency

中图分类号TU83

文献标识码A

文章编号：1671-6612（2016）01-026-04

基金项目：大学生创新创业项目（项目编号：201510619025）

作者简介：王晶（1996-），女，在读本科生，E-mail：875571908@qq.com

通讯作者：王亮（1983-），男，博士，讲师，E-mail：wangliangmy83@163.com

收稿日期：2015-08-10