內(nèi)蒙古農(nóng)牧民住宅節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究

王海軍

(內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學院裝飾與藝術(shù)設(shè)計學院,呼和浩特　010070)

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內(nèi)蒙古農(nóng)牧民住宅節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究

王海軍

(內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學院裝飾與藝術(shù)設(shè)計學院,呼和浩特010070)

內(nèi)蒙古地域廣闊，處于嚴寒區(qū)，由于農(nóng)村牧區(qū)氣候特點、經(jīng)濟條件、認知因素等原因，農(nóng)牧民住宅基本處于能耗高和熱環(huán)境差的狀態(tài)。部分有經(jīng)濟條件的也僅僅是增加建筑面積，改善室內(nèi)外裝飾裝修，對于住宅的節(jié)能認識不足。因此，應(yīng)該從農(nóng)村牧區(qū)住宅的規(guī)劃建設(shè)、新材料、新技術(shù)、新成果、新工藝、新設(shè)備推廣應(yīng)用著手，提高建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫性能，開發(fā)利用可再生能源，才能有效地減少農(nóng)村牧區(qū)住宅的能耗。

區(qū)域建筑； 農(nóng)牧區(qū)住宅； 建筑節(jié)能應(yīng)用研究

1　引　言

目前，我國農(nóng)村人口近8億，占全國總?cè)丝诘?0%左右。農(nóng)村地區(qū)共有房屋建筑面積約278億m2。其中90%以上為居住建筑，約占全國房屋建筑面積的65%。隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)民收入的增加，今后幾年全國預計新建農(nóng)村住宅面積以每年7億～8億m2的速度快速增長[1]。據(jù)統(tǒng)計，北方地區(qū)農(nóng)村居住建筑絕大部分未進行保溫處理，外門窗熱工性能和氣密性較差，供暖設(shè)備簡陋，熱效率低，室內(nèi)熱環(huán)境惡劣，造成大量能源浪費，冬季供暖能耗約占生活能耗的80%。其中，最大能耗約為3.28×1012W，年累計能耗約為 9.677億噸標準煤。農(nóng)村牧區(qū)住宅高能耗問題突出，建房很少采用節(jié)能設(shè)計，90%以上的住宅外墻體不做保溫或者墻體材料保溫性能差，48%的住宅還在使用老舊木制和鋼制門窗，玻璃也未使用保溫隔聲效果較好的中空玻璃，屋面則很少采取保溫措施[2]。因此，同是在冬季，室內(nèi)平均溫度農(nóng)村牧區(qū)住宅比城市住宅的平均溫度低 8～16 ℃，要想達到城市室溫平均水平，能耗高城市能耗的1.3倍。城市節(jié)能技術(shù)的快速發(fā)展與農(nóng)村牧區(qū)住宅節(jié)能止步不前形成了鮮明對比，并極大的影響了城鄉(xiāng)一體化進程。

內(nèi)蒙古土地面積為118.3萬平方千米，是中國第三大省，與黑龍江、吉林、遼寧、河北、山西、陜西、寧夏和甘肅8省區(qū)相鄰。夏季短熱降水少，冬季漫長，有嚴寒而無酷暑，春季多風沙，降水量少，日照充足，季、日溫差大，年平均氣溫為0～8 ℃，具有純大陸性氣候特征，屬于嚴寒區(qū)域。近幾年隨著內(nèi)蒙古經(jīng)濟的發(fā)展和國家對新農(nóng)村建設(shè)的大投入，農(nóng)牧民的居住條件改善很大，但是受到地域、認識、資金等因素的制約，住宅節(jié)能問題日顯凸出，為了進一步改善廣大農(nóng)牧民的居住環(huán)境，減少農(nóng)村牧區(qū)住宅能耗，選擇一條適合農(nóng)村牧區(qū)住宅發(fā)展的節(jié)能技術(shù)是十分必要的。

2　農(nóng)村牧區(qū)住宅現(xiàn)狀分析

內(nèi)蒙古農(nóng)村牧區(qū)地域廣闊，跨度大，農(nóng)村牧區(qū)與牧區(qū)混雜，城鎮(zhèn)化進程相對其他發(fā)達省份較為緩慢。農(nóng)牧民由原有蒙古包游牧的居住生產(chǎn)方式改為村落聚居，還有很大的改進空間。因此內(nèi)蒙古農(nóng)牧區(qū)還很大的保留了傳統(tǒng)農(nóng)牧業(yè)留下的痕跡，農(nóng)村牧區(qū)以自然分布為主。經(jīng)政府規(guī)劃的新建農(nóng)村牧區(qū)與舊有村落交織在一起，未形成完善體系。在農(nóng)村牧區(qū)規(guī)劃上存在諸多問題，如缺少統(tǒng)一規(guī)劃，無序建設(shè)，傳統(tǒng)文化丟失，資源浪費等。

2.1農(nóng)村牧區(qū)建設(shè)現(xiàn)狀

(1)農(nóng)村牧區(qū)建設(shè)未經(jīng)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一施工、統(tǒng)一監(jiān)督管理，農(nóng)村牧區(qū)建設(shè)標準滯后，建設(shè)隨意，土地利用率低，監(jiān)管缺失，難以滿足現(xiàn)代化新農(nóng)村牧區(qū)建設(shè)的要求[3]。農(nóng)村牧區(qū)之間缺少有機的聯(lián)系，各個單體建筑獨立發(fā)展，基礎(chǔ)和公共服務(wù)設(shè)施不能優(yōu)勢互補，造成建設(shè)資源浪費。

(2)農(nóng)村牧區(qū)建設(shè)面臨與城市同樣難題，新建和既有建筑形成較大反差，原有住宅無序扎堆，沿路建設(shè)，分布散亂，空置住房廢棄無人管理等現(xiàn)象嚴重。許多代表當?shù)貧v史、文化、民俗的建筑在新農(nóng)村建設(shè)的進程中得不到保護，面臨著消失的危險。新建筑也是千篇一律，未充分體現(xiàn)當?shù)貍鹘y(tǒng)風格，缺少建筑與生態(tài)環(huán)境的有機結(jié)合。

(3)農(nóng)村牧區(qū)住宅規(guī)劃、設(shè)計、管理缺失。多數(shù)農(nóng)牧民仍在采用自助式建房，依靠落后技術(shù)、材料、工藝建成的住宅能耗勢必增加。隨著農(nóng)牧民的收入增加，住房面積明顯增大，但利用率較低，部分空間閑置，無疑增加了冬季供暖能耗。有些農(nóng)村牧區(qū)缺少完整統(tǒng)一的供排水、垃圾處理、景觀綠化等基礎(chǔ)設(shè)施，直接導致了衛(wèi)生條件差，影響居住環(huán)境。

(4)城市的不斷膨脹使得越來越多的年輕勞動力涌入城市，農(nóng)村牧區(qū)出現(xiàn)更多"空巢"現(xiàn)象，老人和兒童成為當?shù)刂饕羰厝巳?，相?yīng)的配套公共設(shè)施卻嚴重滯后。顯然學校、幼兒園、養(yǎng)老院、醫(yī)院等都需要逐步完善。

2.2農(nóng)村牧區(qū)住宅節(jié)能現(xiàn)狀

2.2.1選材能耗高，技術(shù)含量低

農(nóng)牧民節(jié)能意識不高，缺乏節(jié)能、低碳概念，沒有主動節(jié)能觀念。住宅墻體材料仍以石、粘土磚、木材為主，少部分使用鋼筋混凝土，對外圍護結(jié)構(gòu)做保溫更少。傳統(tǒng)的采暖方式如火炕、土暖氣和室內(nèi)通風排煙方式，效率低，能耗高，極大地影響了熱舒適性。經(jīng)濟條件差的農(nóng)村以降低生活質(zhì)量為代價，通過減少能源消耗來降低生活成本。經(jīng)濟條件好的為了攀比片面追求建筑的空間和造型的美觀，在選材、空間利用、能耗上不考慮節(jié)能，造成資源浪費。

2.2.2選材單一，保溫性能不好

(1)農(nóng)村牧區(qū)住宅墻體多為磚混結(jié)構(gòu)，以37 cm(三七墻)和24 cm(二四墻)厚的實心粘土磚砌體為主，輔以土坯、草秸、混凝土等材料，保溫和抗震性能存在缺陷。而且制作粘土磚破壞耕地，能耗高，污染環(huán)境，已被國家明令禁止。

(2)外保溫材料品種少，質(zhì)量參差不齊，性能好壞參半。墻體保溫材料以聚苯板為主，輔以無機保溫砂漿、巖棉、草板等。由于經(jīng)濟、技術(shù)等原因苯板厚度、密度不足、施工質(zhì)量差，影響節(jié)能效果。保溫材料的防火性能更是難以得到保證。

(3)農(nóng)村牧區(qū)住宅外門窗能耗占整個維護結(jié)構(gòu)總能耗的40%～50%，經(jīng)實測已嚴重超過《內(nèi)蒙古自治區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》(DBJ03-35-2011)[4]的限值(如表1所示)，故門窗及外圍護結(jié)構(gòu)能耗極大。

表1　嚴寒地區(qū)≤3層建筑主要圍護結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)限值

大多數(shù)貧困農(nóng)村牧區(qū)還沿用木質(zhì)、鋼制單層單玻門窗，少數(shù)采用雙層中空玻璃塑鋼窗。節(jié)能效果好的斷橋隔熱鋁合金、鋁木復合門窗由于造價原因很少采用。因此在內(nèi)蒙古特有的氣候條件下保溫、氣密性能較差的門窗對室內(nèi)溫度、空氣質(zhì)量都造成了很大影響。

2.2.3可再生能源應(yīng)用不足

隨著近幾年國家政策的大力扶持，清潔能源產(chǎn)業(yè)得到了很大的發(fā)展，內(nèi)蒙古得益于豐富的太陽能和風能資源，光伏和風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，多個盟市都已成規(guī)模。主要側(cè)重于代替火力發(fā)電，部分試點地區(qū)已經(jīng)初步實現(xiàn)了風光互補，太陽能熱水?；灸軌驖M足農(nóng)牧民的生活需要。但是，農(nóng)村牧區(qū)有待擴大綠色能源。農(nóng)牧民冬季采暖主要依靠火炕、火爐、土暖氣，鍋灶與火炕聯(lián)通，采暖與炊事同時進行，油煙、廢氣混雜，嚴重影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。農(nóng)牧民生活用熱水50%依靠煤炭加熱，35%依靠電加熱；15%依靠太陽能加熱。對地熱、沼氣等可再生能源使用較少，應(yīng)因地制宜地綜合開發(fā)利用多種能源。

3　住宅節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究

就上所述內(nèi)蒙古農(nóng)村牧區(qū)住宅節(jié)能應(yīng)從以下幾點著手解決。

3.1農(nóng)村牧區(qū)規(guī)劃，提高資源利用率

從節(jié)能角度考慮農(nóng)村牧區(qū)規(guī)劃設(shè)計，避免盲目建設(shè)、資源配置不合理。對住宅選址、用地分配、建筑朝向和布局、綠地和公共空間、生產(chǎn)生活基礎(chǔ)設(shè)施及管網(wǎng)等，從宏觀角度把握節(jié)能方向，從源頭注重節(jié)能設(shè)計。在規(guī)劃時還應(yīng)注重當?shù)貧v史、文化、民俗，不能盲目照搬其他省市的農(nóng)村牧區(qū)建設(shè)模式，防止一味的拆舊蓋新。因地制宜、盡可能的保留原有自然風貌才是農(nóng)村牧區(qū)建設(shè)的長遠之計?？梢越梃b城市的經(jīng)驗，新建建筑應(yīng)按照《農(nóng)村居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB/T 50824-2013、新農(nóng)村小康住宅標準圖集等，樹立科學合理的綠色建筑設(shè)計理念，集成運用新型節(jié)能技術(shù)。

3.2推廣節(jié)能技術(shù)，確保工程質(zhì)量

(1)住宅建筑節(jié)能是一種長期性投資，只有在使用中逐步體現(xiàn)，很難立即見到收益，依靠在建筑全壽命周期內(nèi)通過降低能耗來減少使用成本。農(nóng)牧民面對增加初期投資難以接受，他們更愿意將錢用來增加住房面積或者改善室內(nèi)居住條件。因此建筑節(jié)能長期回報制約了節(jié)能技術(shù)在農(nóng)村牧區(qū)住宅建設(shè)中的推廣。其實農(nóng)牧民從內(nèi)心來講還是愿意通過節(jié)能技術(shù)來改善居住環(huán)境的，要讓他們逐步接受就需要政府從政策、資金和技術(shù)等方面上引導和支持。2013年底住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、工信部聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于開展綠色農(nóng)房建設(shè)的通知》，明確要求加快推進“安全實用、節(jié)能減廢、經(jīng)濟美觀、健康舒適”的綠色農(nóng)房建設(shè)，強調(diào)農(nóng)房建設(shè)要因地制宜、就地取材,突出地方特色、傳統(tǒng)風貌，示范試點帶動、敏感區(qū)域率先推進，并逐步建立長效機制[5]。

(2)受到成本和技術(shù)條件的限制，廣大農(nóng)牧民選擇的建筑材料多為能耗高、效果差的產(chǎn)品。占比重最大的墻體材料成為農(nóng)村牧區(qū)住宅節(jié)能的最大瓶頸。農(nóng)村牧區(qū)住宅施工用砂漿基本都采用現(xiàn)場拌制砂漿，質(zhì)量難以保證，常出現(xiàn)空鼓、龜裂等問題。而應(yīng)更多采用預拌砂漿提高質(zhì)量穩(wěn)定性，減少環(huán)境污染和材料浪費。在不改變材料物質(zhì)形態(tài)的情況下，經(jīng)組合修復后再利用，提高材料的循環(huán)利用率，減少新材料加工帶來的資源、能源消耗和環(huán)境污染等。

在滿足使用性能的前提下，多利用建筑廢棄混凝土，生產(chǎn)再生骨料，制成混凝土砌塊及制品。建議利用工業(yè)廢料、農(nóng)作物秸稈、建筑垃圾等制作成混凝土、墻體材料、保溫材料等建筑材料。建議農(nóng)村牧區(qū)住宅將土建和裝修一體化設(shè)計，在土建設(shè)計時考慮未來農(nóng)牧民使用需要，預留孔洞和裝修面層固定件的預埋，避免將來二次打鑿、穿孔[6]。目前很多墻體保溫技術(shù)已經(jīng)十分成熟，如空心黏土磚、空心砌塊外貼擠塑聚苯板、聚氨酯保溫板、發(fā)泡混凝土自保溫墻體、CL復合保溫系統(tǒng)、KNG保溫砌塊、XA保溫砌塊、ZGT稀土保溫材料等，只要從建筑設(shè)計、施工過程及驗收管理嚴格把關(guān)都會達到立竿見影的效果[7-9]。圖1為KNG砌塊窗口構(gòu)造詳圖。DBJ03-62-2014[10,11]可作為農(nóng)村牧區(qū)住宅設(shè)計參考使用。

圖1　KNG砌塊窗口構(gòu)造詳圖Fig.1　KNG blocks window structure detail

屋面保溫不可忽視。多數(shù)農(nóng)村建筑屋面仍采用爐灰渣、木屑、秸稈等傳統(tǒng)材料，耐久性和保溫性能差。目前比較實用的是用苯板等保溫材料或者在坡屋面和吊棚分別設(shè)置保溫層形成多層復合一體化保溫[12]。地面也可以采用上述保溫材料，減少漫長冬季熱量的散失，提高住宅舒適度。

內(nèi)蒙古采暖期長且風大沙多的氣候特點造成門窗耗能嚴重。嚴寒地區(qū)最利于節(jié)能的建筑布局是臥室、客廳等主要用房布置在南向，外窗可開啟面積不應(yīng)小于外窗面積的25%，南向宜采用大窗、北向則宜采用小窗。利用被動太陽能采暖技術(shù)，在南向設(shè)置陽光間、暖廊[13]。將傳熱系數(shù)大的木門窗、鋼窗等改為塑鋼、斷橋隔熱鋁合金等保溫氣密性好的門窗，單層玻璃改為雙層中空玻璃，改善門窗的密封措施，外門設(shè)置門斗等均可減少熱量損失[14]。

工程質(zhì)量將直接影響節(jié)能效果。首先對施工企業(yè)從資質(zhì)、人員、業(yè)績進行審核和準入，對施工、管理人員進行崗前培訓和建筑節(jié)能施工指導。應(yīng)采用符合當?shù)貤l件的技術(shù)、材料及構(gòu)造措施，并在施工過程中嚴格執(zhí)行節(jié)能材料檢驗與監(jiān)督驗收規(guī)定，建立農(nóng)村牧區(qū)住宅施工節(jié)能評估管理制度，制定低碳質(zhì)量標準，確保工程質(zhì)量。

圖2　農(nóng)村牧區(qū)使用新能源范例Fig.2　Rural and pastoral use of new energy paradigm

(3)如圖2所示，農(nóng)村牧區(qū)充分利用內(nèi)蒙古豐富的太陽能、風能等資源優(yōu)勢，在政府的合理引導和扶持下，發(fā)揮豐富節(jié)能技術(shù)優(yōu)勢。基于建筑全壽命周期角度考慮被動式節(jié)能技術(shù)，可在住宅南向設(shè)置陽光間，白天蓄熱，晚間減少熱量損失。利用太陽能光伏板和風力發(fā)電機互補發(fā)電提供能源，既能在冬季為建筑供熱，又能在夏季供給生活熱水。多余電量可供家用電器、照明、生產(chǎn)使用[15]。上述系統(tǒng)可取代牧民燃畜糞、燒煤取暖做飯的高能耗、低效率用能方式。有條件的農(nóng)牧民還可以利用沼氣池將人畜禽糞便轉(zhuǎn)化為清潔能源用來供給照明和炊事，利用地源熱泵系統(tǒng)進行供暖或室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)，同時配合使用節(jié)能炊具、節(jié)水衛(wèi)生潔具等設(shè)備，做到“方便、清潔、舒適”。

4　結(jié)　語

內(nèi)蒙古地域廣闊，人口密度低，農(nóng)牧業(yè)共存，決定了農(nóng)村牧區(qū)住宅節(jié)能技術(shù)與城市一體化是個長期而艱巨的任務(wù)。應(yīng)從規(guī)劃、設(shè)計、材料選用、施工、主被動節(jié)能技術(shù)綜合利用等方面著手，因地制宜，緊密結(jié)合當?shù)亟?jīng)濟、氣候、人文特點，尊重農(nóng)牧民傳統(tǒng)風俗和個人意愿，通過宣傳引導和扶持，推廣普及低碳環(huán)保、舒適節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的新型農(nóng)村牧區(qū)住宅，為民造福。

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Pastoral Areas of Inner Mongolia Energy Saving Technology Application Research

WANGHai-jun

(College of Decorative and Art and Design,Inner Mongolia Vocation and Technical School,Hohhot 010070,China)

Inner Mongolia region vast, and in severe cold area, the rural pastoral area due to the geographical features, economic condition, the cognitive factors, the rural residence basic is in a state of high energy consumption and living environment is poor. There are economic condition is only increase building area, improve the indoor decoration, insufficient knowledge of the energy-saving. Therefore should be from rural residential planning, the popularization and application of new materials and new technology, to improve the insulation performance of building surrounding structure, the application of the renewable energy in rural residential technology can effectively reduce the energy consumption of the rural residence.

regional architecture;pastoral areas;application research on building energy saving

內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學?？茖W研究項目(NJZY333)

王海軍(1980-)，男，碩士，講師，工程師.主要從事建筑節(jié)能技術(shù)、裝飾工程方面的研究.

TQ175

A

1001-1625(2016)04-1296-04