内蒙古农牧民住宅节能技术应用研究

王海军

(内蒙古建筑职业技术学院装饰与艺术设计学院,呼和浩特　010070)



内蒙古农牧民住宅节能技术应用研究

王海军

(内蒙古建筑职业技术学院装饰与艺术设计学院,呼和浩特010070)

内蒙古地域广阔，处于严寒区，由于农村牧区气候特点、经济条件、认知因素等原因，农牧民住宅基本处于能耗高和热环境差的状态。部分有经济条件的也仅仅是增加建筑面积，改善室内外装饰装修，对于住宅的节能认识不足。因此，应该从农村牧区住宅的规划建设、新材料、新技术、新成果、新工艺、新设备推广应用着手，提高建筑围护结构保温性能，开发利用可再生能源，才能有效地减少农村牧区住宅的能耗。

区域建筑； 农牧区住宅； 建筑节能应用研究

1　引　言

目前，我国农村人口近8亿，占全国总人口的60%左右。农村地区共有房屋建筑面积约278亿m2。其中90%以上为居住建筑，约占全国房屋建筑面积的65%。随着我国城镇化进程的加快，农村经济的发展和农民收入的增加，今后几年全国预计新建农村住宅面积以每年7亿～8亿m2的速度快速增长[1]。据统计，北方地区农村居住建筑绝大部分未进行保温处理，外门窗热工性能和气密性较差，供暖设备简陋，热效率低，室内热环境恶劣，造成大量能源浪费，冬季供暖能耗约占生活能耗的80%。其中，最大能耗约为3.28×1012W，年累计能耗约为 9.677亿吨标准煤。农村牧区住宅高能耗问题突出，建房很少采用节能设计，90%以上的住宅外墙体不做保温或者墙体材料保温性能差，48%的住宅还在使用老旧木制和钢制门窗，玻璃也未使用保温隔声效果较好的中空玻璃，屋面则很少采取保温措施[2]。因此，同是在冬季，室内平均温度农村牧区住宅比城市住宅的平均温度低 8～16 ℃，要想达到城市室温平均水平，能耗高城市能耗的1.3倍。城市节能技术的快速发展与农村牧区住宅节能止步不前形成了鲜明对比，并极大的影响了城乡一体化进程。

内蒙古土地面积为118.3万平方千米，是中国第三大省，与黑龙江、吉林、辽宁、河北、山西、陕西、宁夏和甘肃8省区相邻。夏季短热降水少，冬季漫长，有严寒而无酷暑，春季多风沙，降水量少，日照充足，季、日温差大，年平均气温为0～8 ℃，具有纯大陆性气候特征，属于严寒区域。近几年随着内蒙古经济的发展和国家对新农村建设的大投入，农牧民的居住条件改善很大，但是受到地域、认识、资金等因素的制约，住宅节能问题日显凸出，为了进一步改善广大农牧民的居住环境，减少农村牧区住宅能耗，选择一条适合农村牧区住宅发展的节能技术是十分必要的。

2　农村牧区住宅现状分析

内蒙古农村牧区地域广阔，跨度大，农村牧区与牧区混杂，城镇化进程相对其他发达省份较为缓慢。农牧民由原有蒙古包游牧的居住生产方式改为村落聚居，还有很大的改进空间。因此内蒙古农牧区还很大的保留了传统农牧业留下的痕迹，农村牧区以自然分布为主。经政府规划的新建农村牧区与旧有村落交织在一起，未形成完善体系。在农村牧区规划上存在诸多问题，如缺少统一规划，无序建设，传统文化丢失，资源浪费等。

2.1农村牧区建设现状

(1)农村牧区建设未经统一规划、统一设计、统一施工、统一监督管理，农村牧区建设标准滞后，建设随意，土地利用率低，监管缺失，难以满足现代化新农村牧区建设的要求[3]。农村牧区之间缺少有机的联系，各个单体建筑独立发展，基础和公共服务设施不能优势互补，造成建设资源浪费。

(2)农村牧区建设面临与城市同样难题，新建和既有建筑形成较大反差，原有住宅无序扎堆，沿路建设，分布散乱，空置住房废弃无人管理等现象严重。许多代表当地历史、文化、民俗的建筑在新农村建设的进程中得不到保护，面临着消失的危险。新建筑也是千篇一律，未充分体现当地传统风格，缺少建筑与生态环境的有机结合。

(3)农村牧区住宅规划、设计、管理缺失。多数农牧民仍在采用自助式建房，依靠落后技术、材料、工艺建成的住宅能耗势必增加。随着农牧民的收入增加，住房面积明显增大，但利用率较低，部分空间闲置，无疑增加了冬季供暖能耗。有些农村牧区缺少完整统一的供排水、垃圾处理、景观绿化等基础设施，直接导致了卫生条件差，影响居住环境。

(4)城市的不断膨胀使得越来越多的年轻劳动力涌入城市，农村牧区出现更多"空巢"现象，老人和儿童成为当地主要留守人群，相应的配套公共设施却严重滞后。显然学校、幼儿园、养老院、医院等都需要逐步完善。

2.2农村牧区住宅节能现状

2.2.1选材能耗高，技术含量低

农牧民节能意识不高，缺乏节能、低碳概念，没有主动节能观念。住宅墙体材料仍以石、粘土砖、木材为主，少部分使用钢筋混凝土，对外围护结构做保温更少。传统的采暖方式如火炕、土暖气和室内通风排烟方式，效率低，能耗高，极大地影响了热舒适性。经济条件差的农村以降低生活质量为代价，通过减少能源消耗来降低生活成本。经济条件好的为了攀比片面追求建筑的空间和造型的美观，在选材、空间利用、能耗上不考虑节能，造成资源浪费。

2.2.2选材单一，保温性能不好

(1)农村牧区住宅墙体多为砖混结构，以37 cm(三七墙)和24 cm(二四墙)厚的实心粘土砖砌体为主，辅以土坯、草秸、混凝土等材料，保温和抗震性能存在缺陷。而且制作粘土砖破坏耕地，能耗高，污染环境，已被国家明令禁止。

(2)外保温材料品种少，质量参差不齐，性能好坏参半。墙体保温材料以聚苯板为主，辅以无机保温砂浆、岩棉、草板等。由于经济、技术等原因苯板厚度、密度不足、施工质量差，影响节能效果。保温材料的防火性能更是难以得到保证。

(3)农村牧区住宅外门窗能耗占整个维护结构总能耗的40%～50%，经实测已严重超过《内蒙古自治区居住建筑节能设计标准》(DBJ03-35-2011)[4]的限值(如表1所示)，故门窗及外围护结构能耗极大。

表1　严寒地区≤3层建筑主要围护结构热工性能参数限值

大多数贫困农村牧区还沿用木质、钢制单层单玻门窗，少数采用双层中空玻璃塑钢窗。节能效果好的断桥隔热铝合金、铝木复合门窗由于造价原因很少采用。因此在内蒙古特有的气候条件下保温、气密性能较差的门窗对室内温度、空气质量都造成了很大影响。

2.2.3可再生能源应用不足

随着近几年国家政策的大力扶持，清洁能源产业得到了很大的发展，内蒙古得益于丰富的太阳能和风能资源，光伏和风电产业发展迅速，多个盟市都已成规模。主要侧重于代替火力发电，部分试点地区已经初步实现了风光互补，太阳能热水。基本能够满足农牧民的生活需要。但是，农村牧区有待扩大绿色能源。农牧民冬季采暖主要依靠火炕、火炉、土暖气，锅灶与火炕联通，采暖与炊事同时进行，油烟、废气混杂，严重影响室内空气质量。农牧民生活用热水50%依靠煤炭加热，35%依靠电加热；15%依靠太阳能加热。对地热、沼气等可再生能源使用较少，应因地制宜地综合开发利用多种能源。

3　住宅节能技术应用研究

就上所述内蒙古农村牧区住宅节能应从以下几点着手解决。

3.1农村牧区规划，提高资源利用率

从节能角度考虑农村牧区规划设计，避免盲目建设、资源配置不合理。对住宅选址、用地分配、建筑朝向和布局、绿地和公共空间、生产生活基础设施及管网等，从宏观角度把握节能方向，从源头注重节能设计。在规划时还应注重当地历史、文化、民俗，不能盲目照搬其他省市的农村牧区建设模式，防止一味的拆旧盖新。因地制宜、尽可能的保留原有自然风貌才是农村牧区建设的长远之计。可以借鉴城市的经验，新建建筑应按照《农村居住建筑节能设计标准》GB/T 50824-2013、新农村小康住宅标准图集等，树立科学合理的绿色建筑设计理念，集成运用新型节能技术。

3.2推广节能技术，确保工程质量

(1)住宅建筑节能是一种长期性投资，只有在使用中逐步体现，很难立即见到收益，依靠在建筑全寿命周期内通过降低能耗来减少使用成本。农牧民面对增加初期投资难以接受，他们更愿意将钱用来增加住房面积或者改善室内居住条件。因此建筑节能长期回报制约了节能技术在农村牧区住宅建设中的推广。其实农牧民从内心来讲还是愿意通过节能技术来改善居住环境的，要让他们逐步接受就需要政府从政策、资金和技术等方面上引导和支持。2013年底住房和城乡建设部、工信部联合下发了《关于开展绿色农房建设的通知》，明确要求加快推进“安全实用、节能减废、经济美观、健康舒适”的绿色农房建设，强调农房建设要因地制宜、就地取材,突出地方特色、传统风貌，示范试点带动、敏感区域率先推进，并逐步建立长效机制[5]。

(2)受到成本和技术条件的限制，广大农牧民选择的建筑材料多为能耗高、效果差的产品。占比重最大的墙体材料成为农村牧区住宅节能的最大瓶颈。农村牧区住宅施工用砂浆基本都采用现场拌制砂浆，质量难以保证，常出现空鼓、龟裂等问题。而应更多采用预拌砂浆提高质量稳定性，减少环境污染和材料浪费。在不改变材料物质形态的情况下，经组合修复后再利用，提高材料的循环利用率，减少新材料加工带来的资源、能源消耗和环境污染等。

在满足使用性能的前提下，多利用建筑废弃混凝土，生产再生骨料，制成混凝土砌块及制品。建议利用工业废料、农作物秸秆、建筑垃圾等制作成混凝土、墙体材料、保温材料等建筑材料。建议农村牧区住宅将土建和装修一体化设计，在土建设计时考虑未来农牧民使用需要，预留孔洞和装修面层固定件的预埋，避免将来二次打凿、穿孔[6]。目前很多墙体保温技术已经十分成熟，如空心黏土砖、空心砌块外贴挤塑聚苯板、聚氨酯保温板、发泡混凝土自保温墙体、CL复合保温系统、KNG保温砌块、XA保温砌块、ZGT稀土保温材料等，只要从建筑设计、施工过程及验收管理严格把关都会达到立竿见影的效果[7-9]。图1为KNG砌块窗口构造详图。DBJ03-62-2014[10,11]可作为农村牧区住宅设计参考使用。

图1　KNG砌块窗口构造详图Fig.1　KNG blocks window structure detail

屋面保温不可忽视。多数农村建筑屋面仍采用炉灰渣、木屑、秸秆等传统材料，耐久性和保温性能差。目前比较实用的是用苯板等保温材料或者在坡屋面和吊棚分别设置保温层形成多层复合一体化保温[12]。地面也可以采用上述保温材料，减少漫长冬季热量的散失，提高住宅舒适度。

内蒙古采暖期长且风大沙多的气候特点造成门窗耗能严重。严寒地区最利于节能的建筑布局是卧室、客厅等主要用房布置在南向，外窗可开启面积不应小于外窗面积的25%，南向宜采用大窗、北向则宜采用小窗。利用被动太阳能采暖技术，在南向设置阳光间、暖廊[13]。将传热系数大的木门窗、钢窗等改为塑钢、断桥隔热铝合金等保温气密性好的门窗，单层玻璃改为双层中空玻璃，改善门窗的密封措施，外门设置门斗等均可减少热量损失[14]。

工程质量将直接影响节能效果。首先对施工企业从资质、人员、业绩进行审核和准入，对施工、管理人员进行岗前培训和建筑节能施工指导。应采用符合当地条件的技术、材料及构造措施，并在施工过程中严格执行节能材料检验与监督验收规定，建立农村牧区住宅施工节能评估管理制度，制定低碳质量标准，确保工程质量。

图2　农村牧区使用新能源范例Fig.2　Rural and pastoral use of new energy paradigm

(3)如图2所示，农村牧区充分利用内蒙古丰富的太阳能、风能等资源优势，在政府的合理引导和扶持下，发挥丰富节能技术优势。基于建筑全寿命周期角度考虑被动式节能技术，可在住宅南向设置阳光间，白天蓄热，晚间减少热量损失。利用太阳能光伏板和风力发电机互补发电提供能源，既能在冬季为建筑供热，又能在夏季供给生活热水。多余电量可供家用电器、照明、生产使用[15]。上述系统可取代牧民燃畜粪、烧煤取暖做饭的高能耗、低效率用能方式。有条件的农牧民还可以利用沼气池将人畜禽粪便转化为清洁能源用来供给照明和炊事，利用地源热泵系统进行供暖或室内空气调节，同时配合使用节能炊具、节水卫生洁具等设备，做到“方便、清洁、舒适”。

4　结　语

内蒙古地域广阔，人口密度低，农牧业共存，决定了农村牧区住宅节能技术与城市一体化是个长期而艰巨的任务。应从规划、设计、材料选用、施工、主被动节能技术综合利用等方面着手，因地制宜，紧密结合当地经济、气候、人文特点，尊重农牧民传统风俗和个人意愿，通过宣传引导和扶持，推广普及低碳环保、舒适节能、可持续发展的新型农村牧区住宅，为民造福。

[1] 赵红利，冉茂宇.内蒙古赤峰地区典型农村住宅被动式节能改造模拟[J].福建建筑，2014,(01)：65-68.

[2] 赖艳萍，张志刚，魏璠，等． 北方农村典型住宅的能耗比较分析[J].农业工程学报，2011，27(增刊 1):12-16.

[3] 梁静，徐晓丽，任洪国.基于住宅热舒适性的寒地村镇规划研究[J].低温建筑技术,2013,(3)：16-18.

[4] 巴特尔，刘铮,等.居住建筑节能设计标准(DBJ03-35-2011).

[5] 彭泺.农村建筑节能的纾困之路[J].中国建设报,2014,(04)：1-3.

[6] 杨永胜，徐向荣,等.绿色建筑评价标准(DBJ03-61-2014).

[7] 巴特尔，李丽萍，付司军,等.JBY混凝土剪力墙自保温系统构造图集(DBJ03-65-2015).

[8] 郭家伦，谭明佳,等.ZGT稀土保温材料应用技术规程(DBJ03-41-2011).

[9] 巴特尔，王文玺等.JBY混凝土剪力墙自保温系统技术规程集(DBJ03-64-2015).

[10] 巴特尔，樊宏，王海军,等.KNG砌块建筑构造图集(DBJ03-62-2014).

[11] 巴特尔，付司军，王海军,等.XA砌块建筑构造图集(DBJ03-68-2015).

[12] 刘广强，王晗，徐凌，等.内蒙古农村住宅围护结构现状与存在问题分析[J].建筑节能.2013,(4):46-48.

[13] 王显利，张洋，孙云鹏，等.北方新农村节能环保型住宅的概念设计[J].北华大学学报(自然科学版).2012,13(4)：225-228.

[14] 徐清浩，杜俊芳.关于山西农村建筑节能方式及推广的探索[J].建筑技术研究，2013,(5)：48-50.

[15] 朱洪磊，王庆永.太阳能在农村住宅建筑节能中的应用研究[J].边疆经济与文化，2014,(5)：24-28.

Pastoral Areas of Inner Mongolia Energy Saving Technology Application Research

WANGHai-jun

(College of Decorative and Art and Design,Inner Mongolia Vocation and Technical School,Hohhot 010070,China)

Inner Mongolia region vast, and in severe cold area, the rural pastoral area due to the geographical features, economic condition, the cognitive factors, the rural residence basic is in a state of high energy consumption and living environment is poor. There are economic condition is only increase building area, improve the indoor decoration, insufficient knowledge of the energy-saving. Therefore should be from rural residential planning, the popularization and application of new materials and new technology, to improve the insulation performance of building surrounding structure, the application of the renewable energy in rural residential technology can effectively reduce the energy consumption of the rural residence.

regional architecture;pastoral areas;application research on building energy saving

内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZY333)

王海军(1980-)，男，硕士，讲师，工程师.主要从事建筑节能技术、装饰工程方面的研究.

TQ175

A

1001-1625(2016)04-1296-04