北方农村住宅的节能与环保

1、第 35卷 第 6期2003年 6月 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报Vol 135No 16J une , 2003北方农村住宅的节能与环保孙世钧(哈尔滨工业大学 建筑学院 , 黑龙江 哈尔滨 150006,E -mail :SSJ6404mail.hl. cn 摘 要 :在分析了我国北方农村的自然条件生活习惯以及对住宅产生的特殊要求基础上 , 提出了农村住宅 的采暖方式 、 平面布置 、 最佳节能体型 、 外墙的热工特性及绿色保温材料的应用等切实可行 、 经济合理的保 温 、 节能措施 , 以期将北方农村住宅建成绿色建筑 .关键词 :绿色农村住宅 ; 采暖方式 ; 体型系数 ; 墙体热工

2、特性 中图分类号 :TU11114文献标识码 :A文章编号 :0367-6234(2003 04-0763-03Energy saving and environment protection in rural of North ChinaSUN Shi 2(School of Architecture ,Harbin Iustitute of ,E -mail :SSJ6404mail.hl. cn Abstract :Since ,construction in rural developed very fast ,it is an urgent and important problem

3、s on insulation of heat ,energy saving and environment protection for rural construction projects. The Natural conditions and habits and s pecial requirements for rural construction pro 2jects ,such as , way of heating , optimum ,layout of energy saving structures , heating characters of outside wal

4、l , and green insulation materials are analysed in detail so that green house can be built in rural area to achieve a sustained development.K ey w ords :green house in rural ; heating system ; layout shape ; heating characters on wall收稿日期 :2002-09-30.作者简介 :孙世钧 (1964- , 男 , 讲师 . 目前我国正在发展以经济实用住房为主的住 宅

5、建设 , 其中城镇与农村住宅几乎各占一半 . 以往 对城镇住宅的研究很多 , 农村住宅关注的很少 , 而 农村地区地域辽阔 , 拥有约 7亿人口 , 随着农村生 活平的提高 , 农村住宅建设量越来越大 . 根据我国“ 民用建筑热工设计规范” 1规定 , 我国严寒地区 , 寒冷地区的建筑均应满足各自的冬季保温要 求 . 农村住宅的节能 、 环保水平如何将对我国生态 环境产生巨大影响 , 必须引起足够的重视 . 绿色农 村住宅应充分体现其保温 、 节能和环保的优异性 能 . 本文结合北方农村的自然条件和生活习惯 , 提 出应采取的措施 .1 农村住宅的采暖方式农村住宅若象城市住宅那样采用集中供热

6、,既不经济 , 也不现实 . 北方农村常见的火炕火墙采 暖方式符合农村的生活习惯 , 较为科学合理地保证了供热要求 .(1 火炕火墙采暖 , 主要依靠每日三餐的生 活余热来供暖 , 而不另外耗费燃料 , 最大限度地节 约采暖能耗 .(2 采暖所用燃料主要是每年收获庄稼的剩 余物如茎 、 杆 、 叶等 . 可再生天然材料 , 节约了木柴 和煤资源 . 燃烧后的所剩草木灰可用于农田施肥 .(3 火炕火墙用实心砖砌筑而成 , 施工简便 , 其热稳定性足够好 , 加热时升温较缓慢 , 但停止供 热后 , 火炕火墙持续散热时间很长 , 比普通金属暖 器效果好 .(4 火炕火墙散热面积比一般金属暖器面积

7、更大 , 散热均匀 , 而且火炕由下而上供暖 , 比通常 布置在房间四周墙边的暖器供热效果更为理想 , 晚间人们在温暖的火炕上休息 , 不仅舒适而且能 得到很好的保健作用 . .2 农村住宅的平面 、 体型与节能211 平面布置在满足使用功能合理的前提下 , 应充分考虑供 热方式、 生活方式和室内热环境等特征 . 合理布置厨房和仓库以及柴草间 , 既满足使用要求 , 又能减少冬 季热量散失 . 图 1为两个火炕采暖住宅的平面图 .图 1 火炕住宅建筑平面布置图Fig. 1 G eneral layout of heated bed residence 其共同的特点是将厨房居中布置 ; 北向外门

8、 设置门斗 , 而且门斗朝东开门 . 仓库等辅助房间布 置在周边 . 从保温节能方面来看 , 这两个平面均是 合理的 . 由于这两个平面的长宽比例不同 , 其节能 效果也有相应的区别 . 212 体型选择火炕采暖的农村住宅为了节约燃料 , 基本上 是靠做一日三餐时的余热取暖 , 仅仅在冬季寒流 期间适当增加采暖 . 这就要求通过各种措施最大 限度地实现保温 、 节能 , 才能保证适宜的室内温 度 . 合理选择住宅的体型就是其中一项十分有效 的节能措施 .在住宅高度一定的前提下 , 同面积的住宅以 长宽相等时外墙面积为最小 , 最为节能 . 而长宽不 等的住宅 , 可与同面积的长宽相等的住宅进行

9、比 较 , 来确定最佳的节能体型 .设一住宅长度为 L , 宽度为 B , 高度为 H. 令 =B /H , =L /B , 则此建筑四周外墙和屋面面积为 F e , 1=2(L +B H +LB =2H 2+2H 2+2H 2. 其体积 1=L B H =2H 3, 其体型系数为 F e , 1/V 1=2+2/+/H. 设与之对比 的建筑平面为最节能的正方形 , 其余条件均相同 , 边长为 M , 则其外围护结构面积 F e , 1=4M H +M 2, 体积 V 2=HM2, 其体型系数为 F e , 1/V 2=(4M H +M 2 /HM 2=4/M +1/H. 因两建筑体积相同 V

10、 1=V 2, 则 HM 2=2H 3, M =H , 两 建筑体型系数之比为 =(2+2+ /(4+ , 系 , 与 , , 可根据 , 值 , 从表中查 出 值 , 判断所选体型的节能效果 . 一般体型系数 相差 2%时 , 传热耗热量相差 5%20%, 所以选择 最佳体型极为重要 .3 外墙的热工特性与绿色保温材料对于农村住宅 , 仅仅外墙有足够的热阻 , 在冬 季农村住宅夜间室内气温很低 , 农村住宅外墙若采 用厚重结构 , 由于其蓄热系数较大 , 第二天采暖时 , 欲使墙体内表面温度升高 , 就需要较长的时间 , 并 且吸收较多的热量 2. 农村住宅一日三餐时生火供 暖 , 属间歇供

11、热 , 因而希望室内气温尽快升高 , 此时 外墙保温材料应采用轻型材料较为理想 , 而采用传 统的实心砖墙则升温较慢 , 效果不佳 . 若外墙采用 砖砌体 , 内抹 20mm 厚白灰砂浆时 , 可算出墙体内 表面蓄热系数 Y i =1014W/(m 2 K , 室内温度谐波 传至外墙内表面的延迟时间为 116h , 室内温度谐 波传至外墙内表面的衰减度为 2104. 假设采暖使 室内气温由 11 升到 14 , 亦即提高 3 , 则在 围护结构内表面形成的温度波的波幅为 1147 , 所需采暖持续时间为 116h. 考虑到火炕火墙采暖 的农村住宅主要靠一日三餐的生活余热供暖 , 较为 经济合理

12、 , 若改用长时间连续供热 , 则会消耗过多 的燃料 , 浪费能源 . 由此可知 , 村镇住宅建筑对维护 结构的热工要求与城市集中供热住宅完全不同 , 不 能简单套用建筑热工设计规范来计算 . 对于村镇住 宅建筑 , 最大限度地降低其围护结构的衰减度和延 迟时间是十分必要的 . 最简便有效的措施是在实心 467 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第 35卷 砖墙内侧设置高效保温层 , 以使其内表面升温快 , 衰减小 .表 1 值表T able 1 V alue of 保温层可采用捆扎的秫楷 、 膨胀珍珠岩 、 岩 棉 、 苯板等材料 , 内饰面有胶合板 、 木丝板 、 软木板 等可供选择 .

13、 其中秫楷应为首选 , 这种庄稼收获后 的剩余物在农村随处可见 , 与苯板和岩棉相比 , 既 方便又经济 , 是绿色环保的天然材料 .现假设在实心砖外墙内侧设置 5cm 厚秫楷 保温层 , 再贴一层 3mm 厚胶合板 . 可以算得其内 表面蓄热系数为 2107W/(m 2 K ,0162h , 衰 减 度 为 1118. 如 此 对14 的温度波幅升高为 3/1118=2料后 , , 而所用时间 也大大缩短 .通过以上几个方面的措施 , 仅采用天然保温 材料和简单的构造处理就可以使广大寒冷地区农 村住宅的节能保温效果大大提高 , 减少了环境污 染 , 同时从根本上克服了传统农村住宅常见的室 内

14、湿度过大 、 房间四角结霜 、 外墙内表面结露等缺 点 . , 环境污染十分严 重. :1G B50176-93. 民用建筑热工设计规范 S.2陈庆丰 . 建筑保温设计 R .哈尔滨建筑大学 ,1990. (编辑 虹 桥 (上接第 762页 从表 5中数据可知随着 AL 2O 3质量分数的增 加粘合强度增加 , 但超过 20%操作性能变坏 . 在碳 纤维增强实验中考虑到对碳纤维的浸润性 , 故使用 质量分数为 15%的 epcrete 2p 作为的粘合剂 .212 碳纤维织物增强试验碳纤维织物增强后强度与原试件强度比较见 表 6所示 .表 6 碳纤维织物增强试件的抗折强度T able 6 B

15、ending strength of CF texture reinforced speci 2 men3 结论(1 试验表明 , 两种聚合物粘合剂体系对混 凝土和碳纤维织物均有良好的粘结性能 ;(2 estercrete 2p 的粘合性能略低于 epcret 2p 性能但由于其价格便宜 (只有 epcret 2p 的三分之 一 更适合于建筑混凝土的粘合与修复 .(3 epcret 2p 对炭纤维织物的粘结性能优于 estercrete 2p , 但与碳纤维织物的价格相比用于碳 纤维织物加固混凝土中仍然是合理的 .(4 碳纤维加固结构混凝土是一种比较复杂 的技术 , 对粘合剂要求除对粘合性能要求之外 , 对 其他的如浸渍性 、 耐久性以及其自身的物理力学 性能 , 依据不同的情况都有其特殊的要求 . 有待于 进一步的研究 .参考文献 :1HARTSHORN S R. Structural adhesive/chemistry and Technology