河北地區農村住宅適宜技術淺析★

高 君 李延俊

(西安理工大學土木建筑工程學院，陜西 西安 710048)

0 引言

綠色生態住宅不是一般意義上綠化較好的住宅，它是全方位的概念，是指在住宅設計、建筑、使用、廢棄的各個階段，體現保護地球環境，具有節能、節水、節省資源、改善生態環境、減少環境污染、延長建筑壽命的特點，強調人與自然的和諧，居住環境的健康性與舒適性[1]。在我國，農村住宅量大面廣，農村住宅的能源耗費量巨大。有學者研究顯示，我國2010年農村住宅面積約為230億m2，約占全國總建筑面積的60%；我國農村住宅生活用能總量已經達到3.2億tec，煤炭實物消耗量為1.9億 t[2]。我國目前資源約束趨緊，環境污染嚴重，生態系統退化，黨中央、國務院高度重視生態文明建設[3]，先后出臺了一系列重大決策部署，推動生態文明建設。而在京津冀一體化過程中，河北地區農村住宅又成為生態改造重點，河北地區現推行有“美麗鄉村”等政策。本文就河北滄州地區現有農村住宅進行了調研分析，并提出一系列節能改造策略。

1 河北滄州地區自然環境概述

河北省滄州市位于河北省東南方向，東臨渤海，系平原地區。受緯度和地形影響，其氣候表現為明顯的暖溫帶大陸季風氣候。其氣候概況是：四季分明，溫度適中，光照充足，雨熱同季，降水集中，春旱、夏澇、秋爽、冬干[4]。年平均氣溫12.5 ℃，年平均降水581 mm，年積溫4 785 ℃。降水、氣溫的季節分布及氣溫的晝夜差別較為明顯，年最高溫度達40.5 ℃，年最低溫度達-16.9 ℃[5]。

2 農宅實例現狀

2.1 調研實例基本資料

本文以河北省滄州市高宅為研究對象。高宅坐北朝南，宅基地東西向長13.6 m，南北向長12 m，占地面積為163.2 m2，圖1為高宅的效果圖，圖2為其平面圖，圖3為平面圖相對應的剖面圖。

主屋，即該住宅北房，建于1990年，坐北朝南，面闊為4個3.5 m等距開間，進深為5.5 m。主屋采用山墻承重結構，建筑高度為3 m(4.5 m)。墻體為燒結黏土磚砌實墻，內墻厚240 mm，內外各有10 mm水泥砂漿抹灰層；外墻厚360 mm，內側有10 mm水泥砂漿抹灰層。屋蓋為硬山架檁屋架，即山墻上搭接檁條，檁條上鋪10 mm厚望板，望板上鋪設20 mm厚葦箔，葦箔上鋪設10 mm厚草泥，最后鋪12 mm厚大波紅瓦。

南房，擴建于2012年，面闊為3個3.5 m等距開間，進深為4 m。南房采用磚混結構。墻體為燒結黏土磚砌實墻，建筑高度為3 m。內墻厚240 mm，內外各有10 mm水泥砂漿抹灰層；外墻厚360 mm，內側有10 mm水泥砂漿抹灰層。屋蓋樓板為120 mm厚鋼筋混凝土預制樓板。

另設6.5 m×3.4 m的入戶花園，2 m×6.8 m的采光庭院。門窗采用傳統木質普通單層玻璃門窗，門口尺寸為1 200 mm×2 000 mm，窗洞口尺寸為2 500 mm×1 800 mm；廚房為鋁合金天窗，洞口為1 200 mm×500 mm。采暖期為本年11月中旬到次年3月中旬，采暖方式為燃燒煤炭火爐；夏季初期利用自然風壓進行自然通風降溫；夏季高溫時期降溫方式為空調、電風扇等設備機械降溫。

2.2 調研實例圍護結構熱工性能分析

因高宅人少屋多，南房屬于附屬房屋，故本次研究以北房為研究對象進行分析。該部分建筑的圍護結構主要是普通黏土磚砌墻、普通玻璃門窗以及農村傳統鋪瓦屋頂。其中普通黏土磚砌360 mm外墻平均傳熱系數為0.994 W/(m2·K),普通黏土磚砌240 mm內墻平均傳熱系數為1.235 W/(m2·K)，普通單層玻璃門窗的平均傳熱系數為6.4 W/(m2·K)，普通鋪瓦屋頂的平均傳熱系數為0.956 W/(m2·K)，均不滿足建筑節能設計標準所規定的相關標準傳熱系數值，可見該住宅的熱工性能是存在缺陷的。

表1 圍護結構熱工性能計算

該住宅的主要圍護結構熱工性能詳細計算與對比如表1所示，由表1以及調研實踐結論可以得出，該住宅熱工缺陷主要存在于以下兩個方面：

1)固體圍護結構缺陷：高宅的外墻體為加厚墻體，屋頂鋪設葦箔等具有保溫效果的面層，都起到一定的保溫效果，但是從計算結果來看，其保溫效果遠遠不夠；

2)圍護結構縫隙缺陷：高宅的門窗采用傳統的木質玻璃門窗，木材來源于本地，并具有良好的保溫效果，具有良好的生態效果。但是木質門窗的密閉性較差，存在大量的縫隙，在縫隙處傳熱方式由以導熱傳熱為主變為以對流傳熱為主，導致熱空氣大量流失。

3 研究對象生態節能技術總結

通過對調研對象的數據采集以及實例分析，可以得出，該住宅雖然在圍護結構熱工計算中，其墻體、門窗、屋面均不滿足國家推行的建筑節能標準中所規定的標準傳熱系數，但是傳統的農村住宅并不是完全不具有節能的作用。現就以下幾方面對調研對象已經具有的生態技術進行利弊分析。

3.1 圍護結構構造

高宅圍護結構充分利用了當地自然材料，較好地適應了氣候環境。該住宅采用了360 mm加厚外墻增加了外圍護結構的熱阻，從而降低了熱量的流失；并在屋面鋪單層瓦的同時，加設葦箔、草泥、望板等具有一定保溫效果的材料以達到室內保溫的效果。但其所存在的不足是外圍護結構以及屋頂保溫層遠遠不夠，在建筑墻體交接、屋面折角以及門窗安插處均容易形成冷橋，既容易造成熱量的大量流失又不利于維持建筑的使用壽命。

3.2 大面積門窗洞口

其優點是為室內帶來更多的采光和通風條件，能夠增加冬季采暖量并改善室內居住環境。但是該地區冬季寒冷夏季炎熱，大面積的門窗洞口將同時為其居住帶來弊端。夏季炎熱時，大量的熱能隨著太陽光的直射進入室內，使室內溫度迅速上升，因此降溫過程中不得已使用更多的資源以達到降溫效果；冬季寒冷季節時，室內溫度與室外溫度溫差較大，室內外溫度通過墻體、門窗進行熱交換，大面積的門窗此時成為熱交換的薄弱點，迫使室內不得不提供更多的熱能來維持室內的溫度。

3.3 庭院pc陽光板封頂

其優點是給整個宅院帶來了更好的私密性，可以更好的隔絕室外噪聲，在室內與室外熱交換中形成一道屏障，降低了室內外的熱交換。同時，透過pc陽光板的陽光是漫射光，這樣避免了陽光的直射，避免了夏季直射光帶來的熱量。然而它也有一定的弊端：1)直射光的缺失使得室內光線減弱，室內日常人工照明時間將加長，浪費掉更多的電源；2)同時因為缺少直射光的原因，室內熱量減少，在深秋向初冬、深冬向初春這樣冷暖季節交換期，使用者迫不得已需要加長供暖時期來保證正常的生活活動。

4 適宜節能改造策略

4.1 采用太陽能熱水系統

太陽能熱水系統是利用太陽能集熱器，收集太陽輻射能把水加熱的一種裝置，具有環保、節能、安全的優點[6]。傳統民居的坡屋頂具有面積大且采光性良好的屋頂優勢，采用太陽能熱水系統不僅可以為平時生活起居提供熱水，還可以在冬季進行低輻射采暖，甚至可以與傳統的暖氣片相結合，形成輻射采暖系統。

4.2 中庭通風與采光

中庭封頂可以采用鋁合金等材料，從而形成可推拉式通風口。夏季時打開通風口進行通風，室內外風壓下形成對流降低室內溫度；冬季時關閉通風口，形成封閉空間，作為陽光間，以保持室內熱量不外流。

4.3 門窗采用鋁塑復合材料

鋁塑復合門窗(又稱斷橋鋁門窗)，這類門窗的熱傳導系數K值為3 W/(m2·K)以下，比普通門窗熱量散失減少1/2，可以大幅度降低采暖費用，水密性、氣密性良好[7]。這種門窗兼顧了塑料型材和鋁合金兩種材料的優勢，徹底解決了鋁合金門窗傳導散熱快、保溫隔熱能力差等不符合節能要求的問題[8]。傳統住宅中使用大面積的門窗，且局限于木框普通單層玻璃門窗，木框窗具有較好的保溫性能，但其密閉性極差，熱工性能不佳。農宅中可以采用鋁塑復合門窗來提高生活居住環境的同時達到生態節能。

4.4 種植屋面

夏季綠化屋面與普通隔熱屋面比較，表面溫度平均要低6.3 ℃，屋面下的室內溫度相比要低2.6 ℃；建筑屋頂綠化可降低建筑物周圍環境溫度0.5 ℃～4.0 ℃[9]。采用覆土種植即將種植土壤覆蓋在屋頂上面，這種方式的隔熱保溫效果將有明顯提升。建筑自身節能提高的同時，綠化式屋頂又可以給住宅帶來大面積的綠化以優化生活品質，也將建筑更融于農村周圍環境。

4.5 墻體保溫層

傳統的民居建筑墻體采用普通黏土磚砌墻體后，直接進行室內裝修，若能加上保溫層，就能大幅度的減少建筑因墻體而與外界交換散失的熱量，并且在建筑轉體交角處加大保溫層厚度，可以避免建筑出現冷橋現象。既能做到節能減排，又有利于保護建筑延長建筑壽命。國家現大量推行的聚苯板保溫層具有良好的保溫效果，能夠滿足高標準建筑節能的要求，然而工程造價過高不適于用于農宅。麥草保溫材料取源于農作物麥稈，具有生態環保造價低的特點，適用于該地區現有農宅情況。

5 結語

傳統的農村住宅，經歷過千百年時間的考驗代代流傳下來，集合了中國廣大農民幾十代人的智慧，通過本次對河北地區農宅的調研以及分析可以得出以下結論：

1)傳統農村住宅充分利用當地自然材料，采用當地適宜的建造技術，為村民創造了舒適的起居空間，具有生態適應性；

2)農村住宅由當地工匠依據傳統經驗修建而成，不可避免的存在圍護結構熱工性能差、密閉性差、建筑空間布局不合理等缺陷和不足；

3)發掘和繼承當地農村住宅的生態經驗，運用現代建筑科學理論和建造技術，改進和優化農村住宅的缺陷與不足，既有利于改善農村住宅室內熱環境，又有利于建筑節能。