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绿色农房气候适应性和周边环境营建关键技术研究与应用

2014-12-02李博群北新建材集团有限公司北京100048

中国建材科技 2014年6期
关键词:农房围护结构气候

李博群(北新建材集团有限公司,北京 100048)

绿色农房是指安全实用、节能减废、经济美观、健康舒适的新型农村住宅。绿色建材是指在生产、使用全过程内可减少对天然资源消耗、减轻对生态环境影响,并具有“节能、减排、安全、便利和可循环”特征的建材产品。随着城镇化、农业现代化的推进,我国农房建设逐年增加,但普遍存在建筑质量差、缺乏设计、不方便和不舒适等问题,亟待解决。同时,农房实际使用年限短、翻建更新频繁、能耗大能效低,浪费能源资源、破坏环境。推进绿色农房建设,有利于提高农房建筑质量,改善农房舒适性和安全性,强化农房节能减排;有利于延长农房使用寿命,帮助农民减支增收,提升农村宜居性,加快美丽乡村建设;有利于带动绿色建材下乡,促进区域大气污染防治、产业结构调整和经济转型升级。

1 传统农村建筑与绿色农房对比

我国农村现有人口约7.37亿,占全国总人口的56%。农村居住面积约为2300万hm2,占全国居住总面积的60%。其中农村建筑能耗占全国建筑总能耗的37%。据清华大学的调查结果显示,2006—2008年我国北方地区农村平均建筑能耗为27.4kg/(m2·a),南方地区为12.1kg/(m2·a)。由于北方地区农村能源消耗中供暖能耗偏高,所以北方地区农村每年每平米建筑能耗为南方地区的2倍以上[1]。

绿色农房的气候适应性是建筑节能设计需要妥善解决的重要问题。然而,只有充分了解当地气候特点,才能有的放矢地采取相应的措施,利用有利的气候条件和周边环境来建造高质量低能耗的建筑。通过对当地环境的调研及考核,选取富有当地特色的乡土建材,例如秸秆、竹材等,有效降低房屋建造成本。在农房营建竣工后,对其进行系统的节能性能检测及评价,保证绿色农房的“节能、减排、安全、便利和可循环”要求。

由于房屋所处的气候地区不同,绿色房屋的设计及施工会呈现不同的技术特点,可采用包括保温、隔热体系及节能门窗、采暖、通风及空调调节系统、雨水收集系统及污水处理系统、外遮阳、自然采光在内的被动式房屋技术。因此,结合房屋周围所属环境,建造适合当地气候的绿色农房,要根据不同的技术特点,制定不同的技术方案。

此外,尽管绿色农房通过建造技术及周围自然条件能够节约绝大部分能源消耗,但仍然需要太阳能光伏技术、光热技术、生物质能—秸秆造粒技术等提供能源来保证房屋的舒适度。

根据全国气候地区特点,在每个气候地区选取代表性区域进行研究,分别是:严寒地区—黑龙江、寒冷地区—北京、夏热冬冷地区—江苏和四川、温和地区—云南、夏热冬暖地区—海南。

建设绿色农房,可以减少每年大量建筑能耗、废旧秸秆燃烧污染,以以上研究的六个示范区域为例,在区域范围内可减少934.3万吨CO2的排放。绿色农房的营建使房屋更加符合环境友好、材料友好、舒适度高的居住标准,从而降低了由于采暖、制冷负荷等带来一些社会问题,符合可持续发展的战略。

不同气候地区建造绿色农房可达到的节能效果如表1所示。

2 绿色农房气候适应性和周边环境营建关键技术

表1 不同气候地区建造绿色农房的节能效果

1)绿色农房建造中关于热桥的解决方案

由于被动式绿色农房的保温、隔热突出问题是热桥效应,传热系数不同的建筑材料复合,极易产生结构热桥及材料热桥等问题。因此,设计出合理的绿色农房体系,来均衡利用房屋周边现有的建筑材料及当地传统的建筑特点,并有机利用被动式房屋的技术特点来解决出现的热桥效应,是本项目的主要技术难点。

2)绿色农房技术经济分析

在绿色农房的规划、设计或施工过程中,综合当地环境因素、气候因素及现有建筑材料因素等方面,从多种可以相互替代而又相互排斥的方案中,筛选出一个最优方案付诸实施。

3)根据不同气候地区外围护设计方案

围护结构的构造设计应考虑在采暖期间和制冷期间的防潮、防腐、防热辐射需求,围护结构中保温材料因内部冷凝受潮而增加的重量湿度允许符合规定的一定增量,围护结构内应根据当地环境在适当位置设置隔汽层及通气层。

不同气候地区绿色农房的围护结构K值设计[W/(㎡·K)]见表 2。

4)绿色农房生产生活功能布局与庭院经济和谐发展

庭院经济用地不局限于庭院之中,农民房前屋后、村庄周边的空隙地都可以利用。在实际操作中,各地要因地制宜,依资源条件和自身能力而定,选择低成本适宜农户经济收入和地方特色的庭院营建方法,选择开发适合不同气候区域的庭院经济运营模式,是提高绿色农房生产生活功能及庭院经济的难点所在。

5)通风、采暖及空气调节系统

表2 不同气候地区,外围护结构K值设计方案[W/(㎡·K)]

不同气候地区,通风设计不同,黑龙江、北京需要长时间采暖,通风需求较低;江苏、四川利用热量回收、短时间采暖以及自然通风可保证农房舒适度要求;云南、海南不需要采暖,对通风设计有较高要求,达到夏季有良好通风而阻碍冬季寒风。

6)可再生能源利用的高效利用和地材的选择及利用方法

由于绿色农房体系生产、使用全过程内可减少对天然资源消耗、减轻对生态环境影响,并具有“节能、减排、安全、便利和可循环”的特征,因此对当地可再生能源的高效利用及现有材料的选择和利用至关重要。

7)建筑设计风格要保留其地域、民族特点

一个民族的民俗习惯是社会历史的产物,只要存在着不同民族的差别,反应民族特点和民族形式的风俗习惯就会存在下去。因为风俗习惯反应一个民族的共同心理特征,有些风俗习惯常常表现在本民族的共同生活方式上,在建筑中的色彩选择及造型方面尤为突出。

3 结 语

绿色农房实现了在满足庭院趣味、休闲、娱乐功能的同时,也突出了主体建筑物的生产及生活功能。同时,农户以庭院和四周非承包隙地为基础和开发利用对象,从事种植业、养殖业、加工业等方面的经营,实现农民足不出户,也能创造出可观的经济效益。

由于绿色农房具有优秀的气候适应性和周边环境营建技术,极大提高了房屋舒适度水平,改变目前粗放的施工方式;同时,由于绿色农房大量采用被动式建筑技术及可再生能源,将大力带动相关产业发展。

[1]陈永.我国农村建筑能耗现状与节能任务分析.北京.现代农业科技,2011.

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