北方農村住宅的節(jié)能與環(huán)保

1、第 35卷 第 6期2003年 6月 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學 學 報Vol 135No 16J une , 2003北方農村住宅的節(jié)能與環(huán)保孫世鈞(哈爾濱工業(yè)大學 建筑學院 , 黑龍江 哈爾濱 150006,E -mail :SSJ6404mail.hl. cn 摘 要 :在分析了我國北方農村的自然條件生活習慣以及對住宅產生的特殊要求基礎上 , 提出了農村住宅 的采暖方式 、 平面布置 、 最佳節(jié)能體型 、 外墻的熱工特性及綠色保溫材料的應用等切實可行 、 經濟合理的保 溫 、 節(jié)能措施 , 以期將北方農村住宅建成綠色建筑 .關鍵詞 :綠色農村住宅 ; 采暖方式 ; 體型系數 ; 墻體熱工

2、特性 中圖分類號 :TU11114文獻標識碼 :A文章編號 :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.作者簡介 :孫世鈞 (1964- , 男 , 講師 . 目前我國正在發(fā)展以經濟實用住房為主的住 宅

5、建設 , 其中城鎮(zhèn)與農村住宅幾乎各占一半 . 以往 對城鎮(zhèn)住宅的研究很多 , 農村住宅關注的很少 , 而 農村地區(qū)地域遼闊 , 擁有約 7億人口 , 隨著農村生 活平的提高 , 農村住宅建設量越來越大 . 根據我國“ 民用建筑熱工設計規(guī)范” 1規(guī)定 , 我國嚴寒地區(qū) , 寒冷地區(qū)的建筑均應滿足各自的冬季保溫要 求 . 農村住宅的節(jié)能 、 環(huán)保水平如何將對我國生態(tài) 環(huán)境產生巨大影響 , 必須引起足夠的重視 . 綠色農 村住宅應充分體現其保溫 、 節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)異性 能 . 本文結合北方農村的自然條件和生活習慣 , 提 出應采取的措施 .1 農村住宅的采暖方式農村住宅若象城市住宅那樣采用集中供熱

6、,既不經濟 , 也不現實 . 北方農村常見的火炕火墻采 暖方式符合農村的生活習慣 , 較為科學合理地保證了供熱要求 .(1 火炕火墻采暖 , 主要依靠每日三餐的生 活余熱來供暖 , 而不另外耗費燃料 , 最大限度地節(jié) 約采暖能耗 .(2 采暖所用燃料主要是每年收獲莊稼的剩 余物如莖 、 桿 、 葉等 . 可再生天然材料 , 節(jié)約了木柴 和煤資源 . 燃燒后的所剩草木灰可用于農田施肥 .(3 火炕火墻用實心磚砌筑而成 , 施工簡便 , 其熱穩(wěn)定性足夠好 , 加熱時升溫較緩慢 , 但停止供 熱后 , 火炕火墻持續(xù)散熱時間很長 , 比普通金屬暖 器效果好 .(4 火炕火墻散熱面積比一般金屬暖器面積

7、更大 , 散熱均勻 , 而且火炕由下而上供暖 , 比通常 布置在房間四周墻邊的暖器供熱效果更為理想 , 晚間人們在溫暖的火炕上休息 , 不僅舒適而且能 得到很好的保健作用 . .2 農村住宅的平面 、 體型與節(jié)能211 平面布置在滿足使用功能合理的前提下 , 應充分考慮供 熱方式、 生活方式和室內熱環(huán)境等特征 . 合理布置廚房和倉庫以及柴草間 , 既滿足使用要求 , 又能減少冬 季熱量散失 . 圖 1為兩個火炕采暖住宅的平面圖 .圖 1 火炕住宅建筑平面布置圖Fig. 1 G eneral layout of heated bed residence 其共同的特點是將廚房居中布置 ; 北向外門

8、 設置門斗 , 而且門斗朝東開門 . 倉庫等輔助房間布 置在周邊 . 從保溫節(jié)能方面來看 , 這兩個平面均是 合理的 . 由于這兩個平面的長寬比例不同 , 其節(jié)能 效果也有相應的區(qū)別 . 212 體型選擇火炕采暖的農村住宅為了節(jié)約燃料 , 基本上 是靠做一日三餐時的余熱取暖 , 僅僅在冬季寒流 期間適當增加采暖 . 這就要求通過各種措施最大 限度地實現保溫 、 節(jié)能 , 才能保證適宜的室內溫 度 . 合理選擇住宅的體型就是其中一項十分有效 的節(jié)能措施 .在住宅高度一定的前提下 , 同面積的住宅以 長寬相等時外墻面積為最小 , 最為節(jié)能 . 而長寬不 等的住宅 , 可與同面積的長寬相等的住宅進行

9、比 較 , 來確定最佳的節(jié)能體型 .設一住宅長度為 L , 寬度為 B , 高度為 H. 令 =B /H , =L /B , 則此建筑四周外墻和屋面面積為 F e , 1=2(L +B H +LB =2H 2+2H 2+2H 2. 其體積 1=L B H =2H 3, 其體型系數為 F e , 1/V 1=2+2/+/H. 設與之對比 的建筑平面為最節(jié)能的正方形 , 其余條件均相同 , 邊長為 M , 則其外圍護結構面積 F e , 1=4M H +M 2, 體積 V 2=HM2, 其體型系數為 F e , 1/V 2=(4M H +M 2 /HM 2=4/M +1/H. 因兩建筑體積相同 V

10、 1=V 2, 則 HM 2=2H 3, M =H , 兩 建筑體型系數之比為 =(2+2+ /(4+ , 系 , 與 , , 可根據 , 值 , 從表中查 出 值 , 判斷所選體型的節(jié)能效果 . 一般體型系數 相差 2%時 , 傳熱耗熱量相差 5%20%, 所以選擇 最佳體型極為重要 .3 外墻的熱工特性與綠色保溫材料對于農村住宅 , 僅僅外墻有足夠的熱阻 , 在冬 季農村住宅夜間室內氣溫很低 , 農村住宅外墻若采 用厚重結構 , 由于其蓄熱系數較大 , 第二天采暖時 , 欲使墻體內表面溫度升高 , 就需要較長的時間 , 并 且吸收較多的熱量 2. 農村住宅一日三餐時生火供 暖 , 屬間歇供

11、熱 , 因而希望室內氣溫盡快升高 , 此時 外墻保溫材料應采用輕型材料較為理想 , 而采用傳 統(tǒng)的實心磚墻則升溫較慢 , 效果不佳 . 若外墻采用 磚砌體 , 內抹 20mm 厚白灰砂漿時 , 可算出墻體內 表面蓄熱系數 Y i =1014W/(m 2 K , 室內溫度諧波 傳至外墻內表面的延遲時間為 116h , 室內溫度諧 波傳至外墻內表面的衰減度為 2104. 假設采暖使 室內氣溫由 11 升到 14 , 亦即提高 3 , 則在 圍護結構內表面形成的溫度波的波幅為 1147 , 所需采暖持續(xù)時間為 116h. 考慮到火炕火墻采暖 的農村住宅主要靠一日三餐的生活余熱供暖 , 較為 經濟合理

12、 , 若改用長時間連續(xù)供熱 , 則會消耗過多 的燃料 , 浪費能源 . 由此可知 , 村鎮(zhèn)住宅建筑對維護 結構的熱工要求與城市集中供熱住宅完全不同 , 不 能簡單套用建筑熱工設計規(guī)范來計算 . 對于村鎮(zhèn)住 宅建筑 , 最大限度地降低其圍護結構的衰減度和延 遲時間是十分必要的 . 最簡便有效的措施是在實心 467 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學 學 報 第 35卷 磚墻內側設置高效保溫層 , 以使其內表面升溫快 , 衰減小 .表 1 值表T able 1 V alue of 保溫層可采用捆扎的秫楷 、 膨脹珍珠巖 、 巖 棉 、 苯板等材料 , 內飾面有膠合板 、 木絲板 、 軟木板 等可供選擇 .

13、 其中秫楷應為首選 , 這種莊稼收獲后 的剩余物在農村隨處可見 , 與苯板和巖棉相比 , 既 方便又經濟 , 是綠色環(huán)保的天然材料 .現假設在實心磚外墻內側設置 5cm 厚秫楷 保溫層 , 再貼一層 3mm 厚膠合板 . 可以算得其內 表面蓄熱系數為 2107W/(m 2 K ,0162h , 衰 減 度 為 1118. 如 此 對14 的溫度波幅升高為 3/1118=2料后 , , 而所用時間 也大大縮短 .通過以上幾個方面的措施 , 僅采用天然保溫 材料和簡單的構造處理就可以使廣大寒冷地區(qū)農 村住宅的節(jié)能保溫效果大大提高 , 減少了環(huán)境污 染 , 同時從根本上克服了傳統(tǒng)農村住宅常見的室 內

14、濕度過大 、 房間四角結霜 、 外墻內表面結露等缺 點 . , 環(huán)境污染十分嚴 重. :1G B50176-93. 民用建筑熱工設計規(guī)范 S.2陳慶豐 . 建筑保溫設計 R .哈爾濱建筑大學 ,1990. (編輯 虹 橋 (上接第 762頁 從表 5中數據可知隨著 AL 2O 3質量分數的增 加粘合強度增加 , 但超過 20%操作性能變壞 . 在碳 纖維增強實驗中考慮到對碳纖維的浸潤性 , 故使用 質量分數為 15%的 epcrete 2p 作為的粘合劑 .212 碳纖維織物增強試驗碳纖維織物增強后強度與原試件強度比較見 表 6所示 .表 6 碳纖維織物增強試件的抗折強度T able 6 B

15、ending strength of CF texture reinforced speci 2 men3 結論(1 試驗表明 , 兩種聚合物粘合劑體系對混 凝土和碳纖維織物均有良好的粘結性能 ;(2 estercrete 2p 的粘合性能略低于 epcret 2p 性能但由于其價格便宜 (只有 epcret 2p 的三分之 一 更適合于建筑混凝土的粘合與修復 .(3 epcret 2p 對炭纖維織物的粘結性能優(yōu)于 estercrete 2p , 但與碳纖維織物的價格相比用于碳 纖維織物加固混凝土中仍然是合理的 .(4 碳纖維加固結構混凝土是一種比較復雜 的技術 , 對粘合劑要求除對粘合性能要求之外 , 對 其他的如浸漬性 、 耐久性以及其自身的物理力學 性能 , 依據不同的情況都有其特殊的要求 . 有待于 進一步的研究 .參考文獻 :1HARTSHORN S R. Structural adhesive/chemistry and Technology