西海固農(nóng)村自建房能耗及保溫現(xiàn)狀研究

張升 胡轉(zhuǎn)強 李亞亞

摘 要：以西海固地區(qū)農(nóng)村自建房作為研究對象，通過實地調(diào)研之方法分析了自建房圍護結構的保溫、能耗現(xiàn)狀，采用分類分析之方法分析了現(xiàn)狀中存在的問題，提出適合該地區(qū)農(nóng)村建筑的保溫措施，構建綠色，環(huán)保，舒適的新型鄉(xiāng)村。

關鍵詞：圍護結構；建筑；保溫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.081

西海固位于寧夏南部地帶，是黃土丘陵區(qū)的西吉、海原、固原、隆德、涇源、彭陽等六個縣的統(tǒng)稱，是我國最大的回族聚居區(qū)。氣候寒冷干旱， 這里年平均氣溫3～8℃，極端最高氣溫39.3℃，極端最低氣溫-30℃，屬溫帶大陸性半干旱—干旱氣候，水資源奇缺。現(xiàn)在經(jīng)濟條件好了，農(nóng)民對住房條件的需求越來越高。在自建房的工程中，除了考慮安全牢固外，房子的保溫性能也很重要。尤其在北方地區(qū)，冬天保暖就顯得非常突出。本文通過深入西海固農(nóng)村進行調(diào)研自建房圍護結構（如墻體，屋頂，門窗等）的保溫現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)狀中存在的問題，提出了保溫性能方面的改進措施，結合鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的要求，把該地區(qū)建設成為具有節(jié)能、綠色、宜居的新農(nóng)村具有重要的意義。

1 西海固地區(qū)農(nóng)村住房建筑圍護結構和建筑能耗現(xiàn)狀

1.1 建筑圍護結構現(xiàn)狀

外墻是建筑外圍護結構的主體部分，采暖期能耗問題直接影響保溫性能。通過走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)外墻結構及保溫存在很多問題，為了提高自建房的保溫性能和熱舒適性，降低供暖期能源的消耗，有必要從圍護結構的性能出發(fā)進而分析外墻保溫效果。

本地區(qū)農(nóng)村自建房外墻多采用實心粘土磚墻，通過內(nèi)外墻抹灰，并對外墻面進行裝修，各家墻面裝修表現(xiàn)各異，其主要有外貼瓷磚和清水磚墻兩種形式，并且普遍缺乏保溫做法。查閱資料發(fā)現(xiàn)，這種外墻做法的熱傳導系數(shù)遠高于寒冷地區(qū)外墻傳熱系數(shù)限值0.6W/m·K。也就是說，該地區(qū)自建房外墻的保溫性能遠達不到該地區(qū)的熱工要求，急需改進。

該地區(qū)多采用坡屋頂，做法相對簡單，木緣上鋪設50mm左右厚的草墊子或者蘆葦席等秸稈材料，然后用50-100mm厚草泥找平，上面鋪設水泥平瓦。在施工過程中，很多住戶對屋頂進行了草泥加厚，以達到保溫作用，少部分采用現(xiàn)澆混凝土平屋頂。相對外墻而言，增加草泥作為保溫層，可以起到了一定的保溫效果，經(jīng)查詢這樣做的屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)為1.91 W/m·K，其傳熱系數(shù)遠達不到西海固地區(qū)農(nóng)村住宅屋頂傳熱系數(shù)限值[1]。

該地區(qū)住宅窗戶多為木制單框雙層玻璃窗，單層單玻鋁合金窗和單層單玻塑鋼窗等，考慮到經(jīng)濟情況，很多住戶只安裝單層玻璃，只有少部分住戶安裝雙層玻璃。窗戶多采用平開和推拉。此外，由于窗框與墻之間的縫隙處理不當，以及窗戶的氣密性不好，存在嚴重的冷風滲透現(xiàn)象，使得木窗整體性滿足不了熱工要求。

該地區(qū)大多數(shù)采用單層木門，有少量村民采用單層鋁合金門，一般均為平開門。到了冬季，絕大多數(shù)村民家里會掛厚棉門簾作為保溫措施。

房屋地面大多在地坪上直接建設，大多用硬土夯實，很少開挖地基。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)民對現(xiàn)有住房進行改造的過程中，注重了地面的裝飾，從簡單的鋪磚面到開始鋪設瓷磚地面，甚至大理石地面和木地板。

1.2 自建房采暖期能耗現(xiàn)狀

西海固農(nóng)村的采暖方式基本上都使用火炕和燃煤爐，經(jīng)濟寬裕的家庭還使用空調(diào)、電暖氣、電熱毯、太陽能加地板輻射輔助采暖。農(nóng)村采暖期燃料種類有農(nóng)作物秸稈、木材、電能、煤炭等。其中，使用最多的是煤炭。由于電能方便，干凈，更重要的是便宜，因此對小功率電熱毯的使用較為普遍。在天氣較寒冷時，極少數(shù)村民家里使用電暖器輔助供暖[2]。

該地區(qū)的炊事用能方式主要有柴灶、燃煤灶、電炊具、燃氣灶等。絕大多數(shù)村民家里都建有柴灶和燃煤灶。柴灶和燃煤灶與廚房采暖、生活熱水復合使用，但柴灶由于使用生物質(zhì)能源如柴火、秸稈作為燃料，使用時煙氣大，熱效率低等問題使得柴灶使用量逐步減少。尤其到了冬季，柴灶和燃煤灶就閑置下來，主要在燃煤爐上做飯。另外，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電器化的炊具如電飯鍋、電磁爐由于使用便捷等特點越來越受村民的青睞。由于冬季沼氣池采氣困難，加之村鎮(zhèn)遠離縣城，導致用氣不方便，導致燃氣灶的使用量較小。

2 圍護結構中存在的問題

該地區(qū)農(nóng)村自建房外墻基本沒有采取任何方式的保溫措施，大多數(shù)村民選用實心粘土磚作為圍護材料。由于實心粘土磚保溫性能較差，同時當?shù)卮迕竦慕ㄖ卣J識不足，缺乏技術培訓，建筑保溫經(jīng)驗不多，另外考慮到經(jīng)濟成本，基本上沒有采取更有效的保溫措施，造成在冬季供暖期室內(nèi)熱環(huán)境非常不理想。

木質(zhì)門窗和鋁合金門窗是該地區(qū)最常用的門窗類型。由于鋁合金門窗保溫性能較差。另外，建筑門窗的面積過大，導致室內(nèi)的熱量損失多。

因泥草的導熱系數(shù)較大，用泥草作為屋頂?shù)谋夭牧希瑹崃亢苋菀讖奈蓓斏⑹А？梢姡蓓斢媚嗖蒌佋O并不是理想的選擇。此外，屋內(nèi)地面沒做保溫措施，熱量很容易從地面流失。綜上，該地區(qū)農(nóng)村自建房圍護結構保溫性能較差，是影響冬季供暖期室內(nèi)溫度低的主要原因。

3 西海固地區(qū)農(nóng)村建筑保溫措施

綜合考慮農(nóng)村的資源條件、自然條件、經(jīng)濟條件、生活方式、風土人情等因素，結合氣候特點，總結出適合西海固地區(qū)農(nóng)村自建房節(jié)能保溫措施。

3.1 建筑圍護結構方面的保溫措施

外墻保溫主要是通過對墻體表面或內(nèi)部進行一定的處理，以達到保溫、保護主體結構、延長建筑物使用年限、美化等作用。目前應用廣泛的是外墻外保溫技術，即將保溫層放置在主體墻材外面的保溫措施，先在建筑物外墻上鋪設保溫材料，用保護層覆蓋，再進行外墻面裝修[2]。常用的保溫材料有模塑聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS板）、草磚、膠粉聚苯顆粒等，其導熱系數(shù)相對小，有利于保溫。外墻外保溫具有墻體外部熱能散失少，同時能夠避免內(nèi)墻表面結露、表面外墻裝飾靈活多樣、安全可靠等優(yōu)點，是農(nóng)村外保溫形式的首選。

為了減少屋頂建筑熱量損失，具體方法是將木屋架坡面的保溫層設置在吊頂上層，不但有利于施工，而且有利于保溫材料的選擇及替換；鋼筋混凝土平屋面的保溫層設置在結構層上，可以減少外屋面能量的散失，防止結構層凍裂，從而保證建筑的使用年限。

在考慮門窗時，選擇塑鋼材料的門窗。提高窗戶的氣密性，冷風滲透量越小，房間的熱散失量就越小。增加玻璃層數(shù)，在玻璃之間形成空氣層，能有效起到保溫效果。

農(nóng)村建筑地面應設置保溫層。一般經(jīng)濟簡單的方法開挖好地基之后，先做一道防潮層，利用油氈紙或者聚乙烯塑料薄膜起到隔潮作用，然后再其上鋪設15公分厚的干爐渣起保溫作用，最后用2公分水泥砂漿抹面。

3.2 大力推廣新能源利用技術

太陽能熱水器是將光能轉(zhuǎn)化為熱能的集熱裝置。太陽能的類型有真空管太陽能熱水器和平板太陽能熱水器，目前市場上真空管太陽能熱水器比較普遍。

太陽能灶就是根據(jù)物理原理做成特殊結構將太陽能收集起來的一種裝置。尤其在夏季，完全能夠滿足煮飯，燒開水，及部分生活用的溫水等。在光照條件好燃料不足的西海固農(nóng)村地區(qū)有推廣的意義。

大力發(fā)展沼氣。沼氣的綜合利用，有利于改善農(nóng)村居住環(huán)境，減少廢棄物對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的破壞；沼氣的開發(fā)利用有利于降低農(nóng)民的生產(chǎn)生活成本；沼氣資源的開發(fā)利用有利于緩解農(nóng)村能源緊缺的問題。

西海固農(nóng)村地區(qū)應充分利用當?shù)刈匀画h(huán)境優(yōu)勢，就地取材，選用經(jīng)濟、適用的保溫材料，提高村民節(jié)能環(huán)保意識，加大建筑結構節(jié)能改造，增加保溫措施，改善住房條件，打造舒適，美麗的農(nóng)村新生活。

參考文獻：

[1]李波.寧夏吳忠地區(qū)農(nóng)村移民居住建筑節(jié)能技術研究[D].西安：西安建筑科技大學，2013.

[2]李妍.西北地區(qū)農(nóng)村居住建筑節(jié)能技術與示范工程研究[D].西安：西安建筑科技大學，2015.

基金項目：2015年度寧夏高等職業(yè)學校教育教學改革項目-大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目

作者簡介：張升（1996-），男，寧夏西吉人，專科，研究方向：電廠熱能動力裝置。