東北農村的節(jié)能住宅設計學士學位畢業(yè)

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精益求精，善益求善。東北農村的節(jié)能住宅設計學士學位畢業(yè)大連理工大學專業(yè)學位碩士學位論文大連理工大學專業(yè)學位碩士學位論文PAGEPAGE2大連理工大學專業(yè)學位碩士學位論文PAGE吉林農業(yè)科技學院學士學位論文論文題目：東北農村的節(jié)能住宅設計吉林農業(yè)科技學院-PAGEII--PAGEI-東北農村的節(jié)能住宅設計摘要隨著全球能源問題的日益嚴重，建筑節(jié)能技術和可持續(xù)能源的利用已經成為全世界各個國家住宅發(fā)展的趨勢。在我國東北地區(qū)農村住宅中，普遍存在著維護結構保溫性能差、能耗大、室內熱舒適差等問題，給農民生活質量的提高和生活環(huán)境的改善都草成很大的影響。為了改變這一現(xiàn)狀，本文在總結吸取以往研究成果的基礎上，根據(jù)地區(qū)的實際情況，從維護結構保溫技術、太陽能利用兩個方面對住宅進行總體性和系統(tǒng)性的優(yōu)化。本文對我國東北地區(qū)農村住宅進行了調查，首先介紹了東北地區(qū)農村住宅的能耗現(xiàn)狀，并對其進行了分析。然后從采用新型墻體材料、采用保溫技術、提高哦啊窗戶的熱工性能、加強窗戶夜間保溫和屋面保溫方面進行研究，期望能夠使圍護結構達到理想的保溫效果。本文還討論了太陽能技術在東北地區(qū)農村住宅中的應用。通過調查研究，發(fā)現(xiàn)如果寒冷地區(qū)農村住宅運用適宜節(jié)能措施、并充分利用太陽能資源，可以使寒冷地區(qū)農村住宅成為低能耗、高舒適的住宅，并期望論文對寒冷地區(qū)新農村住宅建設提供一定的借鑒意義。關鍵詞：東北地區(qū)；農村住宅；節(jié)能技術-PAGEV-TheSubjectofUndergraduateGraduationProjectName:石占軍Major:農業(yè)建筑環(huán)境與能源工程Tutor:胡宇祥AbstractWiththeworld'sgrowingenergy，buildingenergy—savingtechnologyandsustainableenergyuseinallcountriesaroundtheworldhasbecomearesidentialdevelopmentChina'scoldintheruralresidentialareas，theprevalenceofpoolperformanceenvelopeinsulation．heatingcyclelength，energyconsumption，indoorthermalcomfortpoor，thepeasantstoimprovethequalityoflifeandlivingenvironmenthaveimprovedagreatimpactInordertochangetilestatusquo，thepapersummedupthelessonsinthepastonthebasisofresearchresults，basedontherealitiesontheground，fromtheenvelopeinsulationtechnology，theuseofsolarenergyforbothresidentialgeneralandsystematicoptimizationThisarticleinvestigatesChineseruralresidenceincoldareafirstintroducedtheenergyconsumptionofresidenceincoldruralareathestatusquoandanalyzedAndthenusingthenewwailmaterial．thermalinsulationusingtechnologytoimprovethethermalperformanceofwindowsinsulationtostrengthenthewindowsatnightandlookintotheissueofroofinsulation，buildingenvelopecanlookforwardtoachievethedesiredeffectoftheinsulation.Thisarticlealsodiscussedthesolarenergytechnologyincoldregionsinruralresidenceapplications.Throughinvestigationandstudyfoundthatifruralresidenceincoldarearegionssuitableforuseofenergy—savingmeasuresandmakefulluseofenergyresourcewillenabletheruralresidenceincodareaintothelow-power，highcomfortofhome，paperlookforwardtotheregionsofthenewhousingconstructionruralresidenceincoldareatoprovideareferencesignificance.KeyWords：ColdArea，RuralResidence，EnergySavingTechnology學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導師簽名：日期：年月日

目錄摘要 IAbstract II1緒論 11.1研究背景 11.1.1新農村建設的開展 11.1.2節(jié)約型社會的建設 11.1.3農村住宅節(jié)能的潛力 11.2研究的內容、意義和目標 11.2.1研究的內容 11.2.2研究的意義 21.2.3研究的目標 21.3研究方法 21.4具體措施 21.5研究的可行性 22東北農村住宅節(jié)能情況調查 32.1農村住宅節(jié)能現(xiàn)狀調研準備與整理 32.1.1問卷的設計 32.1.2調研結果的收集和整理 32.2調研結果的分析 32.2.1建筑節(jié)能現(xiàn)狀分析 32.2.2節(jié)能方面住戶意愿分析 42.3調研報告 42.3.1東北農村住宅在節(jié)能方面的問題 42.3.2東北農村建設的問題 53農村住宅節(jié)能設計方法 63.1選址與布局 63.1.1選址 63.1.2布局 63.2太陽能技術 73.2.1被動式太陽能技術在農村住宅中的應用 73.2.2太陽能熱利用技術在住宅中的應用 73.3圍護結構適用節(jié)能技術 73.3.1外墻 83.3.2屋頂 83.3.3外窗 93.4總結 104樣板房設計 114.1概述 114.1.1設計目標 114.1.2設計要求 114.2設計內容 124.2.1方案設計 124.2.2結構形式與外圍護結構多方案比較 164.2.3能源結構的規(guī)劃 184.3經濟性分析 194.4總結 19結論 21參考文獻 22PAGE2–PAGE28–1緒論1.1研究背景1.1.1新農村建設的開展2005年10月11日，中國共產黨第十六屆中央委員會第五次會議提出了“建設社會主義新農村”的重大歷史任務，為做好當前和今后一個時期的“農民、農村、農業(yè)（三農）”工作指明了方向。今年全國兩會上，刮起了一股“低碳風”。據(jù)統(tǒng)計，兩會上人大代表、政協(xié)委員們提交的與“低碳”有關的議案提案占總量的10%左右，其關注度之高可見一斑。1.1.2節(jié)約型社會的建設建設節(jié)約型社會，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，是總結現(xiàn)代化建設經驗、從我國國情出發(fā)而提出的一項重大決策。這是關系到我國經濟社會發(fā)展和中華民族的興衰，具有全局性和戰(zhàn)略性的重大決策。1.1.3農村住宅節(jié)能的潛力建筑使用過程中的能耗在建筑的能耗中占比重最大，包括建筑物的采暖與保暖、熱水供應、炊事、照明及建筑電器的消耗，農村住宅建筑在這一比例上所占的比重比城市建筑更高，節(jié)能提升空間是比較大的。對這些方面的節(jié)能研究非常有必要。因此本論文重點對這幾方面的節(jié)能研究進行討論。1.2研究的內容、意義和目標1.2.1研究的內容論文研究的內容：首先通過對東北農村地區(qū)的居住現(xiàn)狀和能耗現(xiàn)狀的調研，了解農村居民的居住要求，然后根據(jù)當?shù)氐慕洕鷹l件水平，選擇適宜的節(jié)能技術，進行分析調研，最后運用到農村住宅的設計中。研究主要通過以下幾個方面展開：1.東北地區(qū)農村建設的概況和調研方法、過程和結果——農村住宅節(jié)能的主要問題的提出。2.國內農村實驗節(jié)能住宅案例分析，吸取相關經驗。3.從規(guī)劃、建筑單體、新能源利用等角度對農村住宅節(jié)能的理論研究。4.節(jié)能住宅樣板房設計。1.2.2研究的意義本文對東北地區(qū)農村住宅能耗現(xiàn)狀進行了調查研究，希望可以找到解決東北地區(qū)住宅能耗大，室內熱舒適度低的問題。并從圍護結構保溫隔熱技術、太陽能技術、沼氣技術三個方面出發(fā)，使東北地區(qū)農村住宅耗能在總體性和系統(tǒng)性上得到優(yōu)化。1.2.3研究的目標從保溫隔熱技術、太陽能技術、沼氣技術三個方面對農村已有建筑物進行改造，并在未來農村建筑物建造過程中廣為采用，以增強人們的節(jié)能意識，提高人們對節(jié)能技術使用，改善農村住宅建筑在節(jié)能方面的構造。通過本設計希望為新農村建設在節(jié)能方面上做出一點貢獻。1.3研究方法1.分析東北地區(qū)農村住宅能耗現(xiàn)狀、影響因素及其原因。2.綜合各種節(jié)能辦法對住宅建筑進行節(jié)能設計或改造。3.理論與實踐相結合。1.4具體措施從住宅建筑的外墻保溫、太陽能的利用、沼氣利用等方面對農村住宅進行節(jié)能設計。1.5研究的可行性隨著城市化進程的加快，我國建筑行業(yè)面臨資源、能源、環(huán)境等方面的嚴重問題。我國農村目前民用建筑面積240億平方米,占全國總的建筑面積的60%，有9.1億人生活在農村。農村居住建筑節(jié)能更是落后，建筑能耗達到同等氣候條件發(fā)達國家的5倍以上，所以在降低能耗方面有很大的空間。太陽能技術，沼氣技術方面在國內處于領先水平，但為了更好的把它們加以利用并推廣，本論文就這些問題進行了可行性研究，并提出最終設計方案。

2東北農村住宅節(jié)能情況調查2.1農村住宅節(jié)能現(xiàn)狀調研準備與整理筆者調研的主要對象包括普通村民、村干部以及縣規(guī)劃建設部門人員，其中以農民為調研的主體，盡量調動村民的主觀能動性，發(fā)揮農民的主體作用。主要的調研方法包括開放式的討論、問卷調研、入戶個體調研三種方式相結合。針對東北農村地區(qū)的住宅能耗和節(jié)能現(xiàn)狀的各個方面進行仔細的調研，同時了解村民對于建筑的節(jié)能的認知程度和接受程度，從中總結出東北地區(qū)住宅節(jié)能所存在的主要問越和解決方案，做到“對癥下藥”。在調研的過秤中，我們強調調研與宣傳相結合，在進行調研的同時，積極向村民宣傳建筑節(jié)能的重要性和其中的經濟性，提高村民對節(jié)能的認知程度和接受程度。2.1.1問卷的設計問卷調研是了解村民生活和能耗情況最為直觀的方式，可以很全面的掌握一個地區(qū)的整體概況。而入戶調研可以選擇不同家庭結構和經濟水平的居民進行調研，了解更加詳細的需求和問題在對調研問卷的設計中.充分考慮到村民的受教育程度和人普遍接受的調研長度，盡量用選擇題的形式，盡量做到選項的清晰易懂，避免選項的模糊性，同時將問卷的題目控制在10道題內。2.1.2調研結果的收集和整理調研的對象：農村常住人口調研方法：采取問卷形式，向4個村發(fā)送了200份問卷，收到有效答卷165份（我們將回答問題數(shù)超過2/3的視為有效問卷），有效率為82.5%，占東北地區(qū)農村戶數(shù)的1%左右。2.2調研結果的分析2.2.1建筑節(jié)能現(xiàn)狀分析（1）您家屋頂釆用了什么保溫材料？在所有的問卷中，有近75%的居民屋頂采用了保溫材料，而且都采用的是植物的秸稈?？梢?，與外墻體相比，屋頂還是進行了一定的保溫處理，但是由于材料簡單和構造方法沒有進行改進，所以實際的保溫效果還需要改進。（2）您家住房的墻體采用了保溫措施沒有？厚度為多少？通過統(tǒng)計，住房墻體的平均厚度為25.8mm，其中，有58%的家庭的外墻為240mm，20%的為370mm，各有10%和12%的是低于240mm和高于370mm的。可見，東北地區(qū)住宅的外墻整體來說保溫性能是很差的，370mm的墻體的散熱量是240mm墻體的70%，而且有98%的墻體沒有采用任何的保溫措施，墻體的節(jié)能改造是農村地區(qū)住宅節(jié)能改造的重點。2.2.2節(jié)能方面住戶意愿分析（1）在適當增加建筑造價的情況下，你愿意選擇更加節(jié)能的住宅嗎？有62%的居民愿意選擇更加節(jié)能的建筑，但當回答第2個問題時，很多居民不愿意回答，而做出選擇的居民也有72%。的選擇是在增加造價10%以下可以接受?？梢?，有大部分的居民愿意接受節(jié)能的住宅，但是不希望增加造價，經濟因素起到了很大的制約條件，這就需要設計者在進行節(jié)能設計時，盡量采用適宜的低造價技術運用到建筑中。（2）您在修新房時最為考慮以下哪個方面（請按重要程度排序）？有83%的居民認為最為重要的是建筑的面積和房間的數(shù)量，其次有11%的居民認為是舒適性是最重要的，5%的居民認為是美觀，只有1%的居民認為建筑的質量與節(jié)能為最重要的。應該說，建筑的節(jié)能與建筑的舒適性是有直接關系的，但是舒適性的住宅并不一定是節(jié)能的，有些舒適的住宅是以大量消耗資源為代價的。從以上的統(tǒng)計可以看出農民在建房時只是單純的解決了居住的問題，這與經濟發(fā)展那水平有直接關系，并沒有考慮建筑的質量，特別是建筑的節(jié)能。2.3調研報告2.3.1東北農村住宅在節(jié)能方面的問題1.現(xiàn)狀建筑圍護結構保溫效果差東北地區(qū)多農村住宅的墻體整體厚度不夠，且使用的材料保溫性能差和屋頂?shù)谋馗魺嵝阅懿?，門窗單薄且不嚴密，冬季的滲透風嚴重，導致圍護結構保溫隔熱性能不足。圍護結構的節(jié)能性是農村住宅節(jié)能的關鍵：2.冬季采暖的能耗高冬季采暖耗能是農村住宅在使用過程中最主要的能耗，該地區(qū)冬季采暖大部分采用土暖氣，燃料為煤和植物秸稈。由于對炕和灶的改造還沒完全開展，造成很多村莊的能源的利用率較低，造成了“入小產出”的現(xiàn)象，仍釆用粗獷式的發(fā)展模式。很多家庭冬季采暖不僅僅要依靠燒煤，還要大量的燃燒秸稈，燃燒所產生的濃煙直接影響環(huán)境，而且在自家院落中需要占用一定的空間來儲存這些燃料。所以對于燃料結構的調整能夠很好的提高資源的利用率，減少不必要的浪費，同時氣態(tài)和液態(tài)燃料在燃燒中無煙無灰塵，這對于提高農村住宅的室內衛(wèi)生條件是有利的。3.所用建筑材料不當、設備落后粘土磚墻在東北地區(qū)仍然在被采用，在筆者調研過程中發(fā)現(xiàn)，許多在建的新房仍釆用的是粘土實心磚，保溫節(jié)能效果差。村民對夯土，草磚等傳統(tǒng)材料認同性不高，幾乎沒有住戶愿意自家新建住宅釆用這些材料，曾經在農村中被廣泛采用的材料在漸漸消失，卻而代之的是鋼筋混凝土等大量的城市工業(yè)材料，這些材料固然牢固，也有很好的保溫性能，但由于造價過高，推廣起來仍有一定難度。同時這些材料使用結束以后所產生的建筑垃圾也是對鄉(xiāng)村環(huán)境的破壞。2.3.2東北農村建設的問題1.土地利用率低村莊盲目的向外擴張，同時隨著人口的死亡或者居民搬到城市居住，造成村莊內部仍有大量的閑置房屋和荒廢上地，宅基地內雜草叢生，房屋破爛不堪，不僅僅影響了村容，而且造成了土地的浪費。村莊布局不合理，為了保證自家的住宅不與鄰居家的共用東西墻，而在兩棟住宅之間仍保留不可利用的小塊土地，這種落后的傳統(tǒng)思想需要剔除。2.村莊環(huán)境治理不當村莊將大暈的資金進行一些不實用且并不美觀的裝飾工程、面子工程，如在村口做雕塑，修假山，利用率低的廣場，這造成了資金的浪費的同時，也破壞了農村樸實而自然的環(huán)境。村莊內道路崎嶇不平，排污系統(tǒng)和綠化系統(tǒng)不完備，垃圾處理不當。

3農村住宅節(jié)能設計方法對東北地區(qū)農村住宅節(jié)能設計是建立在對當?shù)氐恼{研與案例分析的基礎上，結合農村住宅所普遍存在的問題的基礎上展開的，目的是能夠做到農村住宅的“節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水”。節(jié)能設計并不是簡單的將各種節(jié)能技術羅列出來，不加考慮的疊加使用，也不是某一項節(jié)能技術獨立運用，而是要根據(jù)原理，從體系上加以整理，減少節(jié)能方法的遺漏，為了比較節(jié)能技術相互之間在性能上的差異性和相似性，就需要建立整體的、體系化的節(jié)能設計方法。而且這些方法應該是在房屋材料的生產和運輸、房屋建造過程、以及后來的房屋的運行中均有很好的節(jié)能效果的技術。3.1選址與布局3.1.1選址中國人自古以來就講究建筑與自然環(huán)境的“天人合一”，將民居作為一個有生命的體系進行研究，將能獲得更多的啟示，例如背山面水（前塘后山）、背風向陽、山環(huán)水抱及地勢干爽，都是中國千百年來的經驗總結。村莊選址應在不占用少占用耕地的基礎上，注意自然環(huán)境與人造環(huán)境各因素之間的關系。在農村建設過程中，也會出現(xiàn)一些整體村莊搬遷的現(xiàn)象，在這個過程中所要解決的問題就是村莊選址問題。選址不應該選擇在洼地、溝地等中部地勢低而周邊地勢商的區(qū)域，冬季的冷空氣下沉并且會在低地滯留，形成對建筑物的“霜凍”現(xiàn)象，在這種區(qū)域建設住宅，冬季釆暖所產生的能耗較高。同時有條件時，可利用地形特點，巧妙地避開冬季寒風的侵襲。在東北的山地地區(qū)，住宅建筑的選址應該選擇在山體的南面，這樣在避開北風侵襲的同時，能夠利用地勢高低錯落更多的利用日照，從而達到節(jié)省能源的效果。3.1.2布局1.行列式這種方式在北方的農村中最為常見，在筆者走訪的村落中也大部分采用的這種方式，特別是在新建的住宅區(qū)域，更加明顯。這種方式對于節(jié)約土地是有利的，但是這種布局方式單調而缺乏變化，前院后街，村落空間變化少，給人以“兵營”的感覺。缺乏活動與公共活動的空間。2.自由式這種方式在很大程度上是村民自發(fā)建設所形成的，布局自由無規(guī)律，由于各家的宅基地并不是統(tǒng)一的劃分，所以基地的自由劃分自然就形成了建筑布局的自由。這樣的布局方式不利于節(jié)約土地，如果建設不當，會造成村落建筑的混亂無序。3.2太陽能技術3.2.1被動式太陽能技術在農村住宅中的應用被動式太陽房（或稱被動式太陽能采暖系統(tǒng)）的特點是不需要專門的集熱器、熱交換器、水泵（或風泵）等主動式太陽能采暖系統(tǒng)中所必需的部件，只依靠建筑方位的合理布置，通過窗、墻、屋頂?shù)冉ㄖ矬w本身構造和材料的熱工性能，以自然交換的方式（輻射、對流、傳導）使建筑物在冬季盡可能多地吸收和儲存熱量達到采暖的目的。簡而言之，被動式太陽房就是根據(jù)當?shù)氐臍庀髼l件，在基本不添置附加設備的條件下，只在建筑構造和材料上下工夫，使房屋達到一定采暖效果的系統(tǒng)。因此，這種太陽能采暖系統(tǒng)構造簡申、造價便宜。[1]3.2.2太陽能熱利用技術在住宅中的應用太陽能熱水系統(tǒng)是利用太陽能把水加熱的裝置，是目前實際應用最多、技術最成熟、產業(yè)化最高的太陽能熱利用系統(tǒng)。太陽能熱水系統(tǒng)主要元件包括集熱器、儲存裝置及循環(huán)管路三部分，此外，還有輔助的再加熱裝置如電熱器等以供應無日照時使用。普通太陽能熱水系統(tǒng)的原理是利用溫室原理，把太陽能轉變?yōu)闊崮?，并向水傳遞熱量，從而獲得熱水。具體來說，太陽光透過玻璃進入密封的集熱器內，大部分能量被集熱器內的黑色吸收體吸收，然后將熱量傳給冷水，冷水加熱后重量變輕，自動流入水箱上部，水箱下部冷水由于密度大而自動流入吸熱體繼續(xù)獲得熱景，周而復始，水箱內的全部冷水將被加熱。當太陽能加熱能力不足時，由輔助再熱裝置補充熱量。太陽能熱水輻射采暖的熱媒溫度為30-60℃的低溫熱水，這就使利用太陽能作為熱源成為可能。按照使用部位不同，可分為太陽能頂棚輻射采暖、太陽能地板輻射采暖等幾類。[2]3.3圍護結構適用節(jié)能技術圍護結構是保護房間免受室外低溫、高溫和風的作用，而供暖系統(tǒng)則可使室內維持一定的溫度，圍護結構的好與壞對房間的溫度有重要影響。圍護結構系由結構層、保溫層、隔汽層或防水層以及內、外面層所組成。其中結構層和保溫層是主要的。結構層通常是密實的材料層，因此具有較大的導熱系數(shù)，且對水蒸氣和空氣的滲透性能是不良的。保溫層通常釆用低導熱性的和水蒸氣和空氣易透過的材料?？梢哉f圍護結構是農村住宅節(jié)能的最薄弱的環(huán)節(jié)，在農村大部分地區(qū)的住宅外圍護結構的熱工性能與國家標準相差甚遠。所以，對于農村住宅節(jié)能來說，圍護結構熱工性能的改善是節(jié)能關鍵。3.3.1外墻在建筑外圍護結構中，墻體所占比重最大。冬季通過墻體散失的熱紐約為建筑總散熱量的20%，夏季通過外墻吸收的熱量約為建筑總吸熱量的35%。因而外墻體的保溫設計相當重要。最為常用的方式就是增加墻體的保溫層，保溫層根據(jù)位置的不同可以分為：內保溫、外保溫和夾心保溫，由于內保溫的形式有一定的局限性：1、由于保溫材料位于承重墻體的內側，所以減少了建筑的室內使用面積。2、由于保溫材料位于內側，承重墻體的溫度較低，當室內濕度較大時，就容易形成結露的現(xiàn)象。而外保溫墻體與夾心保溫、內保溫比較起來，可以避免圍護結構的“冷橋”影響，同時可以避免圍護結構內部凝水，保護圍護結構受到室外氣候的不利影響，所以外保溫形式得到了廣泛的運用和推廣。在農村地區(qū)，可以利用當?shù)刎S富的植物秸稈材料，制作成植物秸稈的保溫層，無論是國外還是國內，這種材料是最為經濟，也是最為簡易的。利用植物秸稈生產的草板是很好墻體保溫材料，植物秸稈的導熱系數(shù)極低，在外墻附加50mm的草板就能起到很好的保溫效果。草板也是一種能呼吸的材料，所以在進行外表面裝飾的時候避免采用不透氣的水泥砂漿，應該選擇有一定空隙率的材料，如：混合型砂漿等。夾層外墻是另一種有效提高墻體保溫效果的做法，即將墻分為承重和保護兩部分,其中承重部分的墻體厚度可以為370mm，而保護部分墻體厚度可以采用120mm。中間留60mm?120mm空隙,可填保溫材料，也可做空氣層。此種墻體保溫性能明顯上升，是農村比較適用的一種墻體類型，這種墻體在我國的東北地區(qū)已經開始運用。在農村地區(qū)，植物秸稈、鋸末、谷殼等材料也是很好的保溫材料，可以作為夾層墻的填充材料，但是需要注意的是一定要注意材料的防腐，在農作物保溫材料暴曬以后，加入防腐、防蟲劑。[3]3.3.2屋頂東北地區(qū)的屋頂形式多采用硬山式坡屋頂?shù)男问?，比平屋頂更利于?jié)能。東北地區(qū)實測與平屋頂相比，室內溫度冬天提高了大約3℃-4℃，夏天則降低了4℃-5℃，現(xiàn)狀建筑屋頂多為木結構，少有采用保溫材料的，外蓋普通紅瓦或灰瓦，節(jié)能效果很差。1.屋頂保溫材料選擇保溫性能更好的保溫材料，降低屋頂?shù)膶嵯禂?shù)。膨脹珍珠巖、礦棉、爐渣等疏松、輕質的材料較傳統(tǒng)的草泥好，其中以膨脹珍珠巖的性能最優(yōu)，其導熱系數(shù)比草泥低96%，相同厚度提高熱阻11倍。而且膨脹珍珠巖的價格也比較低廉，適合在農村地區(qū)推廣，同時這種材料可以反復利用。在施工過程中可以在屋頂?shù)某兄亟Y構上直接鋪水泥膨脹珍珠巖的板材，或者是將珍珠巖用塑料袋包裝起來以后再鋪設在屋面上。2.改善屋頂?shù)谋貥嬙燹r村地區(qū)大部分仍采用的是木結構屋頂，在調研發(fā)現(xiàn)，很多居民是在木榑上加木望板，再在表面鋪設植物秸稈和草泥的保溫，再鋪設瓦材。這樣的屋頂較混凝土屋頂自重輕，易于施工，但傳統(tǒng)的做法的保溫效果還需改進。所以在繼承了傳統(tǒng)木結構屋頂?shù)膬?yōu)點基礎上，對構造層次進行了改造。采用雙層木望板的形式，中間留有空氣間層30mm左右，中間可以填充干燥的秸稈末，上層木望板上鋪設油氈瓦，這種屋頂較傳統(tǒng)的瓦材自重降低了很多。3.3.3外窗外窗部分的熱損失占整個建筑能耗的30%，同面積的窗戶的熱損失是同等面積墻體的9倍，所以外窗的節(jié)能設計是建筑節(jié)能的一個重要環(huán)節(jié)。提高外窗的保溫性能有以下幾種方法：增加窗戶層數(shù)采用雙層或單框雙坡有條件的居民可以釆用雙層玻璃或者單框雙層玻璃。2.貼反射膜和懸掛光學薄膜一波一膜是指在玻璃窗內側扇上貼透光率為80%左右的含有氧化鋅和氧化錫特殊薄膜，形成“透短反長”的效果，薄膜距離玻璃30mm，保證薄膜與玻璃之間的氣密性，形成空氣間層，這樣可以降低導熱系數(shù)60%。3.選擇合理的門窗材料延慶農村地區(qū)的窗框多釆用單層木質窗框，部分窗框己經變形和老化，新修住宅多釆用鋁合金窗框。從熱工性能來看，木和塑料的保溫隔熱性能要優(yōu)于剛和普通鋁合金，同時價格更加便宜，但是木和塑料的耐久性能較差，通過木窗進行過防腐和防水處理以后，是適合在農村地區(qū)使用的。4.加強氣密性平開窗比推拉窗更利于保證窗的氣密性，在北方農村地區(qū)，冬季居民會用漿糊和紙來粘窗戶的漏縫，這樣簡單的措施就能減少75%的漏風。而窗縫的冷風滲透占整個窗熱損失的1/3-1/2。加強門窗的氣密性是加強窗保溫性能的最為簡單和有效辦法，很多可以通過居民自己動手進行施工。5.窗格和窗洞的設計過密的窗格在冬季時對陽光有很大的遮擋，所以在窗格的設計中應該合理的考慮開啟扇的位置，可以適當?shù)膶⒎稚⒌拈_啟扇進行整合，減少框格的桿件，不僅節(jié)約了材料而且能保證最多的陽光進入室內。3.4總結在針對農村地區(qū)進行節(jié)能設計時，如果不加以正確的引導，將造成巨大的能源與物資的浪費，也會對建筑周邊的環(huán)境造成巨大的危害。為了能在農村地區(qū)達到節(jié)能物資、節(jié)約能源、保護環(huán)境的目的，需要：盡量形成物質能量的循環(huán)體系。對于建筑全壽命周期內的能源與物質投入以及最后的廢料的處理要有全面的估計。建筑在每個環(huán)節(jié)都要減少能源的消耗。從建筑原始材料的收集，材料的加工與生產、建筑的設計與建造、建筑的使用、建筑的銷毀這幾個環(huán)節(jié)均要考慮到能源的消耗問題。前兩個階段的關鍵是建筑材料的選擇，一般采用的是就近原則，材料可以在基地附近獲得，并且材料不會對周邊環(huán)境造成影響。第三個階段主要依靠建筑設計解決，通過設計手法上的措施改善建筑的釆光、通風等一系列的問題。第四階段應該將建筑設計與區(qū)域的產業(yè)規(guī)劃結合起來，以產業(yè)帶動新能源的運用。

4樣板房設計4.1概述4.1.1設計目標通過樣板房的設計帶動周邊節(jié)能住宅的推進工作，節(jié)能住宅的設計是建立在對于東北當?shù)氐膶嵉卣{研與研究的基礎上進行，選擇適合東北地區(qū)的建筑材料與技術，將這些技術有效的整合起來，并有效降低建筑的造價，讓大部分中等收入的農民有能力承擔，從而使節(jié)能技術的運用落地實處，也改變以往“樣板房”只有少數(shù)富裕居民才有能力修建的局面，真正起到示范作用。但“樣板房”的作用并不是希望所有村民都按照這樣的形式及方式進行修建，而是希望村民通過樣板房來了解與接受其中的一些技術與材料運用于自宅的建設中，提高村民對于鄉(xiāng)土材料以及節(jié)能技術的接受程度。4.1.2設計要求從建筑的全壽命周期的角度出發(fā)，節(jié)能的農村住宅需要滿足以下幾點要求：（1）功能適應性滿足農宅的基本生活功能和室外環(huán)境性能，應該方便使用、靈活可變、高效率的利用空間。（2）技術適宜性在建筑全壽命周期的各個階段均采用適宜的技術，并要保證居住的安全性和可靠性，并能高效地使用各功能，保證在建筑在全壽命周期內有很好的節(jié)能特性。（3）環(huán)境協(xié)調性該部分應該是農村節(jié)能住宅的設計的關鍵，它主要包含：節(jié)能、生態(tài)、環(huán)保等因素：首先，能源消耗最小原則，減少常規(guī)能源的消耗，盡量運用太陽能等可再生能源，在全壽命周期內的各階段均需采用有效的節(jié)能技術；再者，資源最佳利用原則，建筑全壽命周期中，盡可能減少不可替代資源的耗費，控制可替代和可維持資源的利用強度，保護資源再生所需的環(huán)境條件，尤其要注重節(jié)地、節(jié)水，充分使用可循環(huán)、可重復和可再生材料；然后，環(huán)境負載最小原則，在全壽命周期內，減少對環(huán)境的破壞，減少建筑垃圾、固體及氣體污染物、污水等污染物的產生：最后，“零損害”原則，指所建筑在建設和使用過程中對修建者、直接使用者或間接使用者來說是無害的，各環(huán)節(jié)的生產是安全、衛(wèi)生的，使用環(huán)境是舒適健康的。(4)經濟合理性經濟合理性是指用最低的壽命周期成本實現(xiàn)必要的功能，獲得豐厚的壽命周期經濟效益。所謂壽命周期成本是指整個壽命周期過程中發(fā)生的全部費用，包括建設費用、使用維修費用、殘值及清理費用等。4.2設計內容在節(jié)能住宅設計中，無論是在建筑材料的選擇和加工還是具體的構造形式方面均進行了改進，同時結合魏家營村自身的氣候條件與自然資源，對該村的能源結構進行了調整，試圖使建筑在全壽命周期內的各個環(huán)節(jié)均能達到節(jié)約能源，并將樣板房的設計與村莊的整體環(huán)境結合起來，減少對村莊環(huán)境的不利影響，并試圖將建筑納入到整個村莊的物質循環(huán)中去，從而達到很好的示范作用，讓村民可以切身感受到節(jié)能技術的優(yōu)越性。4.2.1方案設計圖4.-1節(jié)能農宅效果圖圖片來源：作者自繪樣板房基地面積控制在每戶“3分地”左右，即面積在200m2左右，方案的設計充分考慮了村民的使用習慣與經濟承受能力，面積控制在160m2以內，采用兩層住宅的形式，既節(jié)約了土地也有利于減小建筑的體型系數(shù)，院落的面積也大大增加，生活品質提高。建筑形式基本延續(xù)了北方農村住宅的特點，采用三開間的平面形式，規(guī)整簡潔，仍以堂屋作為建筑的中心，增加了臥室的數(shù)量，居住的人數(shù)可以增加到8人左右，可以滿足兩代居的要求。庭院內仍考慮到村民的生活習慣的要求，設置了一定面積的家禽畜養(yǎng)和種植區(qū)，農用器具仍考慮放罝在院落內，以保證住宅的潔凈（見圖4-2）圖4-2樣板房一層平面圖圖片來源：作者自繪圖4-3樣板房二層平面圖圖片來源：作者自繪在樣板房的設計中，針對傳統(tǒng)住宅中的諸多不足進行了改進：1.平面設計上與傳統(tǒng)普通住宅戶型的改進之處有（見圖4-2、圖4-3）（1）加大住宅進深。新的節(jié)能住宅進深加大到8.4m，（傳統(tǒng)住宅進深為4.5m-5m有利于降低建筑的體型系數(shù)。（2）增加住宅的儲藏空間，并將雜物農具與日常用品的儲藏空間區(qū)分出來。由于儲藏等輔助空間設置在建筑北面，可以為主要房間形成“緩沖”層。（3）加設陽光房。在主要房間的南側加建陽光房，冬季可以很好的保證房間的舒適性，陽光房頂部和南面均設置可開啟扇，有利于夏季通風。2.在剖面設計方面與傳統(tǒng)普通住宅的改進之處有（見圖4-4）（1）適當降低建筑層高，將建筑的層高由原來的3.9m—4.2m降低到2.7m，層高的降低不僅僅節(jié)省了造價，而且能有效的減少建筑的散熱面積。圖4-4剖面示意圖圖片來源：作者自繪圖4-5南立面圖圖片來源：作者自繪（2）在房間頂部設置保溫吊頂，減少通過屋頂?shù)臒釗p失。3.在立面設計方面與傳統(tǒng)普通住宅的改進之處有（見圖4-5）：（1）屋頂和南向外墻設置平板式太陽能熱水器的集熱器，與建筑一體化設計。（2）屋頂高度相錯，為閣樓提供采光和通風。4.2.2結構形式與外圍護結構多方案比較建筑外圍護結構是農村住宅節(jié)能的關鍵，外圍護結構決定了建筑所采用的主要材料與施工技術，特別是在經濟條件較差的農村地區(qū)來說，外圍護結構性能的優(yōu)劣直接關系建筑最后的節(jié)能性與居住的舒適性。在節(jié)能住宅樣板房中，對于外圍護結構進行了多方案比較（見表4-1），其中的普通農宅的建設標準是按照上個世紀80、90年代農村住宅的建設標準，也是現(xiàn)在東北農村地區(qū)大部分現(xiàn)有住宅的建設標準。方案1是作者這對東北地區(qū)現(xiàn)有的自然資源所選用的當?shù)夭牧纤M行的設計。方案2是根據(jù)《東北農民住宅建筑節(jié)能墻改示范項目管理辦法》中推薦使用的新型建筑結構體系中提供的多種建設標準中的最為常見的結構體系，也是政府所大力推廣的結構體系。項目名稱普通農宅節(jié)能住宅方案1節(jié)能住宅方案2結構形式磚混結構輕鋼結構混凝土框架結構外墻370mm粘土磚60mm混合砂漿（石灰，泥土，砂）+鋼絲加固+450mm草磚+60mm混合砂漿（石灰、泥土、砂）10mm水泥砂漿+190mm粉煤灰空心磚（找平）+10mm水泥砂漿+90mm膨脹性聚苯乙烯板+4mm水泥砂漿+玻璃纖維布+10mm水泥砂漿屋頂木望板+紅瓦保溫層采用植物秸稈板，具體構造為：12mm膠木板+18mm細木工板+120mm植物秸稈保溫層+20mm水泥硬化+防水油氈瓦5層保溫層采用擠塑型聚苯乙烯板，具體構造為：100mm混凝土圓孔板+20mm水泥焦渣+90mm膨脹型聚苯乙烯板+20mm水泥砂漿+防水油氈瓦5層表4-1各方案結構形式與外圍護結構的比較表格來源：作者自繪

方案1方案24-6各方案外墻構造圖圖片來源：作者自繪圖4-7各方案屋頂構造層次圖圖片來源：作者自繪從外圍護結構的材料來看，方案1所采用的保溫技術與材料是根據(jù)東北農村地區(qū)的材料進行選擇和設計的。方案2選用的材料大部分是在城市建筑中運用比較廣泛的，且價格比較低廉，是政府進行新農村建設中所推薦的保溫材料和技術。4.2.3能源結構的規(guī)劃在樣板房設計中，主要使用的是燃氣灶和太陽能熱水器作為采暖和炊事的主要燃料。太陽能熱水器為浴室提供熱水，滿足一家人的日常熱水需求，日常的炊事依靠燃氣灶。冬季釆暖仍依靠燃氣灶，采用低溫地面輻射供暖的方式供暖，夏季制冷主要依靠自然通風解決。4.3經濟性分析方案1比方案2的造價降低很多，主要是由于維護結構所選用的材料與施工的不同。方案1所用的傳統(tǒng)鄉(xiāng)上材料，通過對材料性能的改善和構造方式的改變，其保溫性能與城市中普遍采用的材料所建造的住宅差距不大。綜合造價、節(jié)能性、建筑壽命和舒適度4個因素綜合進行比較，如下表（見表4-3）：表4-3各方案綜合因索比較表格來源：作者自繪項目名稱普通農宅方案2方案3節(jié)能性差好好造價適中很高舒適度差好好耐久性好好很好從上表中可以發(fā)現(xiàn)，普通農宅所采用的粘土磚材料不僅僅造價偏高，而且保溫性能和舒適度都很差，所以在實際的建設中是不鼓勵使用的，對于節(jié)能住宅的2個方案比較中，方案1的節(jié)能性好，而且建筑的造價最低，其造價標準根據(jù)筆者實地調研的普遍接受程度進行制定，對于普通農村家庭來說，可操作性更強。同時方案1對生態(tài)環(huán)境的負荷更小，不會產生大量的建筑垃圾。方案1的節(jié)能效果較好，建筑的造價也較低，方案2的保溫節(jié)能性較好，建筑的耐久性很好，建筑壽命最長，但是相應的造價也是最高的，建筑工程造價幾乎是前兩個方案的2倍。（見表4-3）表4-4建筑設備的經濟性分析表格來源：作者自繪設備名稱設備價格收回成本年限使用壽命節(jié)約資金太陽能熱水器5000元4-5年15年10000元秸稈氣化設備2000元2-3年50年32000元4.4總結從節(jié)能模擬與造價估算的結果來看，傳統(tǒng)材料通過技術的更新和改進，是完全能夠滿足農村居民生活需要的，同時由于相對價格更加低廉，更加適合農村地區(qū)的發(fā)展。但也應該看到，這些材料的推廣和運用還有許多工作需要開展，在推廣過程中將會遇到各種阻力：（1）改變村民固有思維，讓其認識到傳統(tǒng)材料在現(xiàn)代技術的綜合運用下所建造的房屋是可以與“鋼筋混凝土房屋”比美的。（2）推廣傳統(tǒng)材料的利用技術，不可否認的是，與工業(yè)化材料的建造過程相比，鄉(xiāng)上材料的施工更加復雜，施工的周期相對較長，這對于這類建筑的推廣也是一個難點。由于傳統(tǒng)技藝的逐漸流失，就需要對村民進行一定的技術培訓，現(xiàn)場霈要有專業(yè)人士進行指導。（3）在鄉(xiāng)土材料的在農村地區(qū)的推廣需要政府的支持，在現(xiàn)今的農村建設中，政府的意愿是最為直接和關鍵的。當今對于傳統(tǒng)鄉(xiāng)土材料的重新利用也局限在民間的實踐，所以政府所推廣的結構形式還是建筑材料大部分還是城市中所普遍釆用的材料，所以政府的支持至關重要。

結論隨著我國農村經濟的發(fā)展，越來越多的農民要求改善居住條件，尤其是近年來村鎮(zhèn)住宅的新增面積增長迅速。今天，全國上下呼吁建設節(jié)約型社會，農村住宅的節(jié)能設計，因其數(shù)之巨，面積之廣，在節(jié)能運動的推廣過程中具有舉足輕重的地位。然而令人遺憾的是，建筑節(jié)能在村鎮(zhèn)建設中并未引起足夠的重視和切實可行的辦法，節(jié)能的住宅只是出現(xiàn)在政府出資修建的“樣板房”中，而村民實際修建時，仍沒有辦法選用“樣板房”中所使用的材料與設備，而且許多傳統(tǒng)民宅的優(yōu)秀做法正逐漸被人所遺忘。因此，本文的主旨就在于，運用適宜的技術以及利用當?shù)氐淖匀毁Y源來提高住宅的節(jié)能性，并有效的控制建筑的造價，提高舒適性，改善農村的人居環(huán)境。

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