崔海山

(烟台市莱阳中心医院，山东烟台 265200)

0 引言

由于太阳能具有巨大、广泛、长久和无害等优点，在农村建筑上得到了广泛的应用，刘建龙等对农村住宅节能技术的研究现状进行了分析，张健等进行了被动式太阳房供暖实验研究，上述都是从提高室内热环境方面进行研究，对农村太阳房的节能设计方面的研究还很少。

本文结合胶东农村地区住宅结构特点，将房屋南立面改造成附加阳光间。南立面墙体有较好的保温效果，还可以兼作集热墙，符合我国传统的建筑形式和农民生活习惯，大幅度提高了太阳能利用效率。从建筑规划节能设计、建筑平面节能设计和建筑围护结构优化设计方面对农村附加阳光间太阳房进行了优化，以提高附加阳光间太阳房的整体节能效果。

1 附加阳光间太阳房建筑优化设计

1．1 附加阳光间太阳房建筑规划节能设计

1)建筑体型节能设计。

建筑物的体型系数是影响建筑节能效果的主要因素之一，节能建筑的形态不仅要求体型系数小，而且需要冬季尽可能多的获得太阳辐射能量，另外还需要避开冬季主导风向。

因此在选择节能体型时要考虑当地冬季气温和日辐射照度、建筑朝向、各墙面围护结构的保温状况和局部风环境状态等因素的影响，要权衡得热和失热的具体情况，优化组合各影响因素。从有利于节能出发，体形系数应尽可能减小，根据DB 42/301-2005-5．0．3规定，低层建筑物的体形系数不应超过0．83。

2)建筑间距节能设计。

建筑间距应综合考虑防火、日照、防噪、卫生等要求，通常是由建筑日照要求决定的，所以称其为建筑日照间距。选择住宅日照时间标准时通常取冬至日中午前后2 h日照为下限，再根据各地的地理纬度和用地状况加以调整。住宅中的日照质量是通过日照时间和每小时的日照面积累积而达到的。

其中日照时间除了确定冬至日中午南向2 h的日照外，还随建筑方位、朝向的不同而各异，即根据各地区经具体测定的最佳朝向来确定。阳光的照射量由受到日照时间内每小时室内墙面和地面上阳光投射面积的累积来计算。

只有日照时间和日照面积得到保证，才能对附加阳光间冬季提高室温有显著的作用。

1．2 附加阳光间太阳房建筑平面节能设计

1)农村住宅室内的分区。

根据人们对热环境的不同需求而合理分区，在附加阳光间太阳房平面设计中，将热环境质量要求比较相近、功能不同的房间相对集中布置。

方案实施过程中，对热环境质量要求较低的房间集中设于平面中温度相对较低的区域，高的设于温度较高区域，既有利于对不同区域分别控制，又可最大限度利用日辐射，保持室内较高温度，同时减少供热能耗。

热环境质量要求较低的房间，如住宅中的附属用房(厨房、厕所、走道等)布置于冬季温度相对较低的区域内，而将环境质量好的向阳区域布置居室和起居室，使其具有较高的室内温度。并利用附属用房减少居室等主要房间的散热损失，以最大限度地利用能源，通过室内的温度分区，满足热能的梯级应用，运用建筑设计方法，使住宅空间成为热流失的阻隔体，达到节能目的。

2)合理布置温度阻尼区。

为了提高各主要功能房间的室内热舒适性，需要在温度较高的热环境区与温度很低的室外空间之间，合理设置不同类型的温度阻尼区(Buffer Zone)。

阻尼区可以使温度较高房间外墙的传热损失减少40%～50%，同时可以减少房间的冷风渗透负荷，从而减少了建筑的渗透热损失。

1．3 附加阳光间太阳房建筑围护结构优化设计

1)门窗节能设计。

门窗是围护结构中主要散热部位，其建筑能耗约占建筑围护部件总能耗的40%～50%。提高门窗的保温隔热性能，降低门窗能耗，可以有效改善室内热环境质量和提高建筑节能水平。北向、东西向和南向的窗墙比应分别控制在0．25，0．30，0．35左右。由于农村大气污染没有城市严重，太阳辐射强度比城市强，为增加白天太阳的辐射量，其南向窗可适当增大。

2)墙体节能设计。

墙体是太阳房外围护结构的主体，在农村住宅的墙体设计中，仅重点考虑其承重作用，忽视其保温效果。对于单一材料墙体(如砖墙)往往难以同时满足较高的保温、隔热要求。外墙是建筑物能耗的关键部位，对其进行保温，节能潜力可观。

根据各地区气候条件，合理选择保温材料，并通过试验与仿真优化相结合的方法来确定保温层的经济厚度。目前在建筑物外墙中可选用的节能建筑材料主要是新型砖材料、建筑砌块及新型保温节能墙板。根据《民用建筑节能设计标准》，青岛地区农村建筑外墙的传热系数一般选取 K≤0．55 W/(m2·K)～0．85W/(m2·K)。

3)屋面节能设计。

农村住宅的屋顶主要由结构层、保温层、防水层组成。减少屋顶能耗的主要途径是提高屋面的保温性能，其关键在于保温材料的选择。目前，屋面隔热保温材料主要有憎水性膨胀珍珠岩、聚苯复合材料、玻璃棉等。

4)地面节能设计。

一般农村建筑地面不考虑保温措施，耗热量约占总耗热量的6%。据测算沿外墙内侧周边约1 m的范围内，地面传导失热最大，可以在外墙内侧0．5 m～1．0m范围内，铺设200 mm厚的干炉渣，减少室内热量向外传递。

对于新建附加阳光间太阳房，在地面下铺设碎砖、灰土及炉渣等一些保温层，这种方法构造施工方便、经济。在地面下设置节能地炕，提高地面温度，在冬季与附加阳光间耦合供暖。

2 附加阳光间太阳房节能评价指标

附加阳光间太阳房节能效益，主要是对太阳房的采暖热性能评价，在满足热性能的前提下，提高农村室内热舒适性是附加阳光间太阳房节能效果评价的主要任务。

评价指标主要有太阳能供暖节能率、室内平均温度、昼夜室温波动率、不舒适度指标、最低可忍受温度以下出现时间的百分比和太阳能供暖总效率。

2．1 附加阳光间太阳房供暖节能率

这是一个反映附加阳光间太阳房节约常规能源量的参数，定义为:

式中:T——采暖期室内计算温度;

Tr——采暖期室温平均温度;

Qan——保证室温在一定温度T以上，太阳房每月所需的辅助供暖负荷;

Qnet——围护结构与太阳房相同，南向墙为绝缘墙时，保证一定室温T每月所需的辅助负荷。

2．2 室内平均温度和昼夜室温波动率

1)室内平均温度:

2)昼夜室温波动率:

其中，Trn为室内实时监测温度;Trf为反映逐时室温偏离平均室温幅度的量。

2．3 低于最低可忍受温度出现的时间百分比

其中，Tb为低于最低可忍受温度的室内温度。

2．4 太阳能供暖总效率

上述这些评价指标，从不同角度反映了附加阳光间太阳房运行的热性能，对附加阳光间太阳房的供暖评价具有重要意义。

3 结语

从建筑规划节能设计、建筑平面节能设计和建筑围护结构优化设计方面对农村附加阳光间太阳房进行了优化，为农村地区建设附加阳光间太阳房提供了重要的理论依据。

分析了附加阳光间太阳房建筑布局和结构特点，提出了附加阳光间太阳房采暖热性能评价指标，为附加阳光间太阳房节能效果评价提供了理论依据。

［1］刘建龙，陈 文，谭超毅，等．农村住宅节能技术研究现状分析［J］．四川建筑科学研究，2010，36(1):241-243．

［2］张 健，周文和，丁世文，等．被动式太阳房供暖实验研究［J］．太阳能学报，2007，28(8):861-864．

［3］牛明成，谷延霞，韩 璐，等．新农村住宅节能研究［J］．山西建筑，2007，33(22):238-239．

［4］叶昆山，程莲萍．浅析北方农村住宅节能设计［J］．安徽农业科学，2008，36(28):12537-12538．