我國農村節能建筑的現狀與對策研究

張春英

(農業部規劃設計研究院，北京 100125)

農村建筑由于各方面原因能耗較大、節能技術應用較少，建筑節能發展潛力較大，成為國家關注的重點。力求采取最有效的措施，在墻體、門窗、屋面、地面等圍護結構的節能方面以及新能源的充分利用方面加大節能力度，盡可能地改善農村建筑的現狀，減少損耗、節約能源，提高農房的熱舒適性。

1 國內外節能建筑現狀綜述

1.1 國外節能建筑現狀

1)資源回收利用。資源的回收利用，不僅使城市垃圾、建筑垃圾得到充分的利用，而且節能環保。美國某大學設計的四居室生態房、日本建成的實驗性“健康住宅”，都是將損耗的資源經處理后循環再利用。前者是回收利用自然資源，將雨水轉化成飲用水，污水糞便用做花園肥料，用電則依靠風力發電機和太陽能電池;后者是利用墻體的雙重結構設計、全熱交換器和除濕機對房屋系統的空氣進行循環，有效地回收熱量并加以再次利用。

2)新能源開發利用。各個國家都在根據自己國家的地理優勢，開發利用新型能源。尤其是清潔、有效、低成本、高收益、可再生的新能源，有利于實現高效率的建筑節能。丹麥工農業高效發達，秸稈熱電技術領先;肯尼亞地熱能源應用廣泛;瑞典生物質能規模化生成;德國典型的太陽房屋則是更大程度的利用了太陽能。太陽房屋是建筑師塞多·特霍爾斯建造的，能以3 cm/min的速度跟蹤太陽旋轉，充分的吸收太陽能，能達到一般太陽房屋所吸收太陽能的兩倍，成為太陽能應用的典型例子。

1.2 國內節能建筑現狀

我國的建筑能耗量約占全國總用能量的1/4，居耗能首位。如我國的建筑采暖耗熱量:外墻大體上為氣候條件接近的發達國家的4倍 ～5倍，屋頂為2.5倍 ～5.5倍，外窗為1.5倍 ～2.2 倍;門窗透氣性為3倍～6倍;總耗能是3倍～4倍。因此節能也就成為關系國計民生的重大問題。

2 我國農村實現節能建筑必要性

我國北方農村地區建筑的特點是缺乏統一的建筑規劃，用地浪費;沒有按照建筑熱工性能要求設計;施工技術水平低;能源利用率低。因此，在農村大力發展節能建筑，首先應完善農村建筑規劃體系、推廣農村建筑節能技術。

1)北方農村建筑現狀分析。長期以來，我國農村建筑缺乏規劃和設計，建筑用地浪費，建筑功能不合理。以我國北方地區農村建筑為例，布局上大多為單戶、雙戶和多戶并聯型，沒有統一的規劃，統一的節能工作難以展開。在房屋建設上，由于經濟條件、技術和施工條件有限，圍護結構的熱特性欠佳，97%以上的農宅圍護結構均無保溫層，且窗戶、屋頂等密封性差，致使其建筑能耗大，不利于節能。2)農村建筑節能管理。農村建筑節能管理應主要從建筑規劃設計和節能意識培養兩方面著手。首先，新建農村建筑規劃上統一，單體設計上嚴格按照節能規范標準進行建造，取材上合理選擇節能的建筑材料。其次，要培養農戶的節能意識和專業管理人員，使農村能源設施統一集中管理，如集中的沼氣設施或采暖系統，有助于減少能源的損耗。

3 我國農村實現節能建筑的措施(以北方為例)

3.1 建筑規劃布局方面

1)建筑規劃選址。我國北方地區大多地勢平坦，建筑規劃選址中應充分利用這一自然地理優勢，選擇日照充足、避風的有利地塊集中建房。不宜在山谷、洼地及凹地等區域布局，避免冬季的冷氣流在這些區域里形成“霜洞”效應。對于局部丘陵山區，適宜集中建房的地方不多，分散建造則增加了各方面的能耗，且不利于節能，可根據居住安全、生活方便、節約土地的原則，因地制宜建設住宅樓。建筑朝向上應考慮自然采光和冬季防風、夏季自然通風，選擇有利區域，減少能耗。2)建筑單體設計。考慮農村建筑布局分散，獨戶設計較多，層高較高等特點，建筑本身的節能設計主要從平面設計、長寬比、體型系數三方面考慮。平面設計功能上合理安排，居住在南，輔助在北，形態上力求簡潔、平整，比如直線型;體型系數盡可能的減小，適當降低層高，減少庭院式單層獨戶建筑，盡可能的組合建筑，即水平組合或垂直組合甚至水平—垂直混合組合，既節約空間又降低能耗;選擇合適的長寬比例，增大進深尺寸，盡量減少外墻臨空長度。

3.2 建筑圍護結構節能設計方面

1)墻體節能。大部分農村建筑主要采用磚混的結構形式，墻體是承重結構，也是建筑外圍護結構的主體，因此墻體的節能決定著整體的建筑節能。而承重用途的單一材料墻體，很難滿足日益提高的保溫隔熱要求，因此在北方農村建筑的外墻設計中保溫設計至關重要。外墻保溫的處理手法分為外保溫、內保溫和中間保溫。外墻外保溫做法多為在墻體外側另加復合材料的保溫層，根據熱工計算設計它的厚度，也可將外墻直接采用保溫材料，現在市場上很多新型的墻體材料都能達到很好的保溫效果，如加氣混凝土砌塊、蒸壓粉煤灰磚等;外墻內保溫主要指在墻體內側加保溫層的做法;中間保溫就是指夾心保溫外墻，即在一些砌塊墻體中間用絕熱材料填充嚴密。以上三種方式均可以減小墻體的傳熱系數，起到很好的保溫效果。

2)門窗節能。門窗是建筑物內外進行能量交換的主要通道，因此門窗的節能對整體的建筑節能具有很大的意義。而北方農村建筑的窗體大部分為單框單玻，門體大部分為普通的木門，都沒有保溫設計，而且密封性較差，是住宅能耗散失的最薄弱部位。因此在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下，進行門窗的節能設計。控制窗墻面積比:比值可參照表1數據。

表1 窗墻面積比

提高外門窗的密封性和保溫性能:采用雙層窗或單框雙玻窗，開啟方式上采用平開窗，減少冷風滲透的縫隙，并使用密封條，增強其密封性;采用雙層或者有保溫處理的單層外門，從而提高外門的隔熱性能，減少傳熱量。另外，還可以在室內加裝門窗簾，也有利于減少門窗的熱損失。

3)屋面、地面節能。屋面節能措施的要點:a.屋面保溫層的選材上，選用導熱系數小、吸水率低的高效保溫材料，比如膨脹珍珠巖保溫芯板;b.屋頂的設計及做法上，盡可能的從建筑本身的設計上做到節能，比如采用坡屋頂，設置架空層要比一般的平屋頂的節能效果要好，另外還可以考慮設置吊頂層。

地面節能措施，主要考慮的是地面墊層下的保溫層設計和地面防潮設計，兩者均能在減少地面散熱量上起到明顯效果。

3.3 能源的綜合開發與應用

1)太陽能開發與應用。太陽能在農村建筑中大量利用是當今的趨勢，因為太陽能及其轉換過程均不會產生污染，通常是用集熱器的形式收集熱量，或經過光電池轉換貯存能量，是一種可持續利用的清潔能源，并且能最大程度的利用自然資源達到節能的要求。我國有著豐富的太陽能資源，因此，太陽能的開發與應用在我國特別是農村地區已小有規模。安徽的太陽能路燈建設，北京農村的太陽能綜合利用民宅，全國重視的太陽房的運用等，都是太陽能利用在農村的成功典例。太陽能熱水系統、太陽能照明系統、太陽能低溫地板輻射采暖系統既解決了農村無集中采暖、靠燃料取暖的現狀問題，又節約了農村能源，減少了環境污染，提高了農民的生活質量。

2)沼氣開發與應用。沼氣是一種清潔的可再生能源。農村沼氣池的開發可以解決農村的人畜糞便以及垃圾污染的問題，是全面凈化農村環境的良方。沼氣作為能源利用已有很長的歷史。20世紀70年代初，我國政府就在農村推廣沼氣事業，90年代末才開始實施大型沼氣利用工程，21世紀以來，在新農村建設、國家新能源發展需求等因素的影響下，沼氣綜合利用才開始進入蓬勃發展的階段。目前，戶用沼氣在我國北方廣大農村已被廣泛使用，我們還需要大力推廣大型沼氣工程和集中沼氣設施。建一個沼氣工程，就相當于串起了一條循環生態農業的產業鏈，對農村能源的合理利用起到十分重要的作用。

3)其他能源的開發與應用。在北方的農村地區，還有很多值得一提的節能環保的新能源，以及它們的合理利用。比如淺層地熱能源:對于統一集中規劃建造的新建村鎮，宜采用集中的熱水供應和集中的采暖設施，充分利用當地的地熱資源，既節約了燃料，又達到了這一目的;比如風力發電:考慮各地區的地理、氣候特點，充分利用風能這一自然資源，建造風力發電站，供應日常的生活和生產用電，既方便又廉價。

4 我國農村節能建筑的案例研究

北京市平谷區就根據其日照強度較高，可再生資源豐富，全年日照2 500 h以上，太陽能資源較豐富等特征，選擇了投資不算太高的外墻外保溫和太陽能與建筑一體化系統在新農村建設中予以推廣，見圖1，圖2。要求節能房屋按照統一的圖紙，必須是外墻粘貼60 cm～80 cm厚的聚苯板，并且安裝中空玻璃門窗，節能標準達到65%，且屋頂安裝與建筑外觀一體的太陽能集熱板，采用太陽能地板輻射供暖，大大節約能源。

圖1 平谷區新農村建設太陽能供暖/熱水系統

圖2 平谷區農村住宅太陽能與建筑一體化采暖/熱水系統示范工程

太陽能是我國重點發展的清潔能源。一座農村住宅使用被動式太陽能供暖，每年可節能約0.8 t標準煤，相應減排二氧化碳2.1 t。如果我國農村每年有10%的新建房屋使用被動式太陽能供暖，全國可節能約120萬t標準煤，減排二氧化碳308.4萬t。

［1］涂逢樣.建筑節能技術［M］.北京:中國計劃出版社，1996.

［2］王麗穎，趙志江.積極開展建筑節能［J］.節能技術，2010(3):8.

［3］沈勝強，李素芬.可持續發展戰略與節能技術［J］.節能，2011(1):1-5.

［4］馬有江，姬偉松.供暖節能是減少城市大氣污染有效途徑［J］.節能技術，2011(6):25-30.

［5］梁經通.淺談建筑節能的若干措施［J］.煤氣與熱力，2009(11):4-7.