北方農(nóng)村住宅的節(jié)能與環(huán)保

1、第 35卷 第 6期2003年 6月 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào)Vol 135No 16J une , 2003北方農(nóng)村住宅的節(jié)能與環(huán)保孫世鈞(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 建筑學(xué)院 , 黑龍江 哈爾濱 150006,E -mail :SSJ6404mail.hl. cn 摘 要 :在分析了我國(guó)北方農(nóng)村的自然條件生活習(xí)慣以及對(duì)住宅產(chǎn)生的特殊要求基礎(chǔ)上 , 提出了農(nóng)村住宅 的采暖方式 、 平面布置 、 最佳節(jié)能體型 、 外墻的熱工特性及綠色保溫材料的應(yīng)用等切實(shí)可行 、 經(jīng)濟(jì)合理的保 溫 、 節(jié)能措施 , 以期將北方農(nóng)村住宅建成綠色建筑 .關(guān)鍵詞 :綠色農(nóng)村住宅 ; 采暖方式 ; 體型系數(shù) ; 墻體熱工

2、特性 中圖分類號(hào) :TU11114文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A文章編號(hào) :0367-6234(2003 04-0763-03Energy saving and environment protection in rural of North ChinaSUN Shi 2(School of Architecture ,Harbin Iustitute of ,E -mail :SSJ6404mail.hl. cn Abstract :Since ,construction in rural developed very fast ,it is an urgent and important problem

3、s on insulation of heat ,energy saving and environment protection for rural construction projects. The Natural conditions and habits and s pecial requirements for rural construction pro 2jects ,such as , way of heating , optimum ,layout of energy saving structures , heating characters of outside wal

4、l , and green insulation materials are analysed in detail so that green house can be built in rural area to achieve a sustained development.K ey w ords :green house in rural ; heating system ; layout shape ; heating characters on wall收稿日期 :2002-09-30.作者簡(jiǎn)介 :孫世鈞 (1964- , 男 , 講師 . 目前我國(guó)正在發(fā)展以經(jīng)濟(jì)實(shí)用住房為主的住 宅

5、建設(shè) , 其中城鎮(zhèn)與農(nóng)村住宅幾乎各占一半 . 以往 對(duì)城鎮(zhèn)住宅的研究很多 , 農(nóng)村住宅關(guān)注的很少 , 而 農(nóng)村地區(qū)地域遼闊 , 擁有約 7億人口 , 隨著農(nóng)村生 活平的提高 , 農(nóng)村住宅建設(shè)量越來(lái)越大 . 根據(jù)我國(guó)“ 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范” 1規(guī)定 , 我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū) , 寒冷地區(qū)的建筑均應(yīng)滿足各自的冬季保溫要 求 . 農(nóng)村住宅的節(jié)能 、 環(huán)保水平如何將對(duì)我國(guó)生態(tài) 環(huán)境產(chǎn)生巨大影響 , 必須引起足夠的重視 . 綠色農(nóng) 村住宅應(yīng)充分體現(xiàn)其保溫 、 節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)異性 能 . 本文結(jié)合北方農(nóng)村的自然條件和生活習(xí)慣 , 提 出應(yīng)采取的措施 .1 農(nóng)村住宅的采暖方式農(nóng)村住宅若象城市住宅那樣采用集中供熱

6、,既不經(jīng)濟(jì) , 也不現(xiàn)實(shí) . 北方農(nóng)村常見(jiàn)的火炕火墻采 暖方式符合農(nóng)村的生活習(xí)慣 , 較為科學(xué)合理地保證了供熱要求 .(1 火炕火墻采暖 , 主要依靠每日三餐的生 活余熱來(lái)供暖 , 而不另外耗費(fèi)燃料 , 最大限度地節(jié) 約采暖能耗 .(2 采暖所用燃料主要是每年收獲莊稼的剩 余物如莖 、 桿 、 葉等 . 可再生天然材料 , 節(jié)約了木柴 和煤資源 . 燃燒后的所剩草木灰可用于農(nóng)田施肥 .(3 火炕火墻用實(shí)心磚砌筑而成 , 施工簡(jiǎn)便 , 其熱穩(wěn)定性足夠好 , 加熱時(shí)升溫較緩慢 , 但停止供 熱后 , 火炕火墻持續(xù)散熱時(shí)間很長(zhǎng) , 比普通金屬暖 器效果好 .(4 火炕火墻散熱面積比一般金屬暖器面積

7、更大 , 散熱均勻 , 而且火炕由下而上供暖 , 比通常 布置在房間四周墻邊的暖器供熱效果更為理想 , 晚間人們?cè)跍嘏幕鹂簧闲菹?, 不僅舒適而且能 得到很好的保健作用 . .2 農(nóng)村住宅的平面 、 體型與節(jié)能211 平面布置在滿足使用功能合理的前提下 , 應(yīng)充分考慮供 熱方式、 生活方式和室內(nèi)熱環(huán)境等特征 . 合理布置廚房和倉(cāng)庫(kù)以及柴草間 , 既滿足使用要求 , 又能減少冬 季熱量散失 . 圖 1為兩個(gè)火炕采暖住宅的平面圖 .圖 1 火炕住宅建筑平面布置圖Fig. 1 G eneral layout of heated bed residence 其共同的特點(diǎn)是將廚房居中布置 ; 北向外門

8、 設(shè)置門斗 , 而且門斗朝東開門 . 倉(cāng)庫(kù)等輔助房間布 置在周邊 . 從保溫節(jié)能方面來(lái)看 , 這兩個(gè)平面均是 合理的 . 由于這兩個(gè)平面的長(zhǎng)寬比例不同 , 其節(jié)能 效果也有相應(yīng)的區(qū)別 . 212 體型選擇火炕采暖的農(nóng)村住宅為了節(jié)約燃料 , 基本上 是靠做一日三餐時(shí)的余熱取暖 , 僅僅在冬季寒流 期間適當(dāng)增加采暖 . 這就要求通過(guò)各種措施最大 限度地實(shí)現(xiàn)保溫 、 節(jié)能 , 才能保證適宜的室內(nèi)溫 度 . 合理選擇住宅的體型就是其中一項(xiàng)十分有效 的節(jié)能措施 .在住宅高度一定的前提下 , 同面積的住宅以 長(zhǎng)寬相等時(shí)外墻面積為最小 , 最為節(jié)能 . 而長(zhǎng)寬不 等的住宅 , 可與同面積的長(zhǎng)寬相等的住宅進(jìn)行

9、比 較 , 來(lái)確定最佳的節(jié)能體型 .設(shè)一住宅長(zhǎng)度為 L , 寬度為 B , 高度為 H. 令 =B /H , =L /B , 則此建筑四周外墻和屋面面積為 F e , 1=2(L +B H +LB =2H 2+2H 2+2H 2. 其體積 1=L B H =2H 3, 其體型系數(shù)為 F e , 1/V 1=2+2/+/H. 設(shè)與之對(duì)比 的建筑平面為最節(jié)能的正方形 , 其余條件均相同 , 邊長(zhǎng)為 M , 則其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積 F e , 1=4M H +M 2, 體積 V 2=HM2, 其體型系數(shù)為 F e , 1/V 2=(4M H +M 2 /HM 2=4/M +1/H. 因兩建筑體積相同 V

10、 1=V 2, 則 HM 2=2H 3, M =H , 兩 建筑體型系數(shù)之比為 =(2+2+ /(4+ , 系 , 與 , , 可根據(jù) , 值 , 從表中查 出 值 , 判斷所選體型的節(jié)能效果 . 一般體型系數(shù) 相差 2%時(shí) , 傳熱耗熱量相差 5%20%, 所以選擇 最佳體型極為重要 .3 外墻的熱工特性與綠色保溫材料對(duì)于農(nóng)村住宅 , 僅僅外墻有足夠的熱阻 , 在冬 季農(nóng)村住宅夜間室內(nèi)氣溫很低 , 農(nóng)村住宅外墻若采 用厚重結(jié)構(gòu) , 由于其蓄熱系數(shù)較大 , 第二天采暖時(shí) , 欲使墻體內(nèi)表面溫度升高 , 就需要較長(zhǎng)的時(shí)間 , 并 且吸收較多的熱量 2. 農(nóng)村住宅一日三餐時(shí)生火供 暖 , 屬間歇供

11、熱 , 因而希望室內(nèi)氣溫盡快升高 , 此時(shí) 外墻保溫材料應(yīng)采用輕型材料較為理想 , 而采用傳 統(tǒng)的實(shí)心磚墻則升溫較慢 , 效果不佳 . 若外墻采用 磚砌體 , 內(nèi)抹 20mm 厚白灰砂漿時(shí) , 可算出墻體內(nèi) 表面蓄熱系數(shù) Y i =1014W/(m 2 K , 室內(nèi)溫度諧波 傳至外墻內(nèi)表面的延遲時(shí)間為 116h , 室內(nèi)溫度諧 波傳至外墻內(nèi)表面的衰減度為 2104. 假設(shè)采暖使 室內(nèi)氣溫由 11 升到 14 , 亦即提高 3 , 則在 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面形成的溫度波的波幅為 1147 , 所需采暖持續(xù)時(shí)間為 116h. 考慮到火炕火墻采暖 的農(nóng)村住宅主要靠一日三餐的生活余熱供暖 , 較為 經(jīng)濟(jì)合理

12、 , 若改用長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)供熱 , 則會(huì)消耗過(guò)多 的燃料 , 浪費(fèi)能源 . 由此可知 , 村鎮(zhèn)住宅建筑對(duì)維護(hù) 結(jié)構(gòu)的熱工要求與城市集中供熱住宅完全不同 , 不 能簡(jiǎn)單套用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)計(jì)算 . 對(duì)于村鎮(zhèn)住 宅建筑 , 最大限度地降低其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的衰減度和延 遲時(shí)間是十分必要的 . 最簡(jiǎn)便有效的措施是在實(shí)心 467 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 第 35卷 磚墻內(nèi)側(cè)設(shè)置高效保溫層 , 以使其內(nèi)表面升溫快 , 衰減小 .表 1 值表T able 1 V alue of 保溫層可采用捆扎的秫楷 、 膨脹珍珠巖 、 巖 棉 、 苯板等材料 , 內(nèi)飾面有膠合板 、 木絲板 、 軟木板 等可供選擇 .

13、 其中秫楷應(yīng)為首選 , 這種莊稼收獲后 的剩余物在農(nóng)村隨處可見(jiàn) , 與苯板和巖棉相比 , 既 方便又經(jīng)濟(jì) , 是綠色環(huán)保的天然材料 .現(xiàn)假設(shè)在實(shí)心磚外墻內(nèi)側(cè)設(shè)置 5cm 厚秫楷 保溫層 , 再貼一層 3mm 厚膠合板 . 可以算得其內(nèi) 表面蓄熱系數(shù)為 2107W/(m 2 K ,0162h , 衰 減 度 為 1118. 如 此 對(duì)14 的溫度波幅升高為 3/1118=2料后 , , 而所用時(shí)間 也大大縮短 .通過(guò)以上幾個(gè)方面的措施 , 僅采用天然保溫 材料和簡(jiǎn)單的構(gòu)造處理就可以使廣大寒冷地區(qū)農(nóng) 村住宅的節(jié)能保溫效果大大提高 , 減少了環(huán)境污 染 , 同時(shí)從根本上克服了傳統(tǒng)農(nóng)村住宅常見(jiàn)的室 內(nèi)

14、濕度過(guò)大 、 房間四角結(jié)霜 、 外墻內(nèi)表面結(jié)露等缺 點(diǎn) . , 環(huán)境污染十分嚴(yán) 重. :1G B50176-93. 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范 S.2陳慶豐 . 建筑保溫設(shè)計(jì) R .哈爾濱建筑大學(xué) ,1990. (編輯 虹 橋 (上接第 762頁(yè) 從表 5中數(shù)據(jù)可知隨著 AL 2O 3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增 加粘合強(qiáng)度增加 , 但超過(guò) 20%操作性能變壞 . 在碳 纖維增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中考慮到對(duì)碳纖維的浸潤(rùn)性 , 故使用 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15%的 epcrete 2p 作為的粘合劑 .212 碳纖維織物增強(qiáng)試驗(yàn)碳纖維織物增強(qiáng)后強(qiáng)度與原試件強(qiáng)度比較見(jiàn) 表 6所示 .表 6 碳纖維織物增強(qiáng)試件的抗折強(qiáng)度T able 6 B

15、ending strength of CF texture reinforced speci 2 men3 結(jié)論(1 試驗(yàn)表明 , 兩種聚合物粘合劑體系對(duì)混 凝土和碳纖維織物均有良好的粘結(jié)性能 ;(2 estercrete 2p 的粘合性能略低于 epcret 2p 性能但由于其價(jià)格便宜 (只有 epcret 2p 的三分之 一 更適合于建筑混凝土的粘合與修復(fù) .(3 epcret 2p 對(duì)炭纖維織物的粘結(jié)性能優(yōu)于 estercrete 2p , 但與碳纖維織物的價(jià)格相比用于碳 纖維織物加固混凝土中仍然是合理的 .(4 碳纖維加固結(jié)構(gòu)混凝土是一種比較復(fù)雜 的技術(shù) , 對(duì)粘合劑要求除對(duì)粘合性能要求之外 , 對(duì) 其他的如浸漬性 、 耐久性以及其自身的物理力學(xué) 性能 , 依據(jù)不同的情況都有其特殊的要求 . 有待于 進(jìn)一步的研究 .參考文獻(xiàn) :1HARTSHORN S R. Structural adhesive/chemistry and Technology