生物質(zhì)材料在農(nóng)宅墻體構(gòu)建中的應(yīng)用探討

羅清?！埣t艷　劉秋菊　楊修飛

摘 要：通過對比幾張典型圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本熱工參數(shù)，本文分析了農(nóng)村生物質(zhì)材料用于生態(tài)農(nóng)宅建設(shè)的可行性，提出了一種黏土燒結(jié)磚+（生物質(zhì)秸稈+石灰）填充的墻體結(jié)構(gòu)模型。它不僅可以滿足結(jié)構(gòu)性能要求，還能實(shí)現(xiàn)農(nóng)宅結(jié)構(gòu)熱工性能和熱濕環(huán)境的根本改善。因地制宜，推陳出新，大力推進(jìn)生物質(zhì)材料在農(nóng)宅建設(shè)中的應(yīng)用，是落實(shí)國家生態(tài)文明建設(shè)理念的重要思路。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)材料;生態(tài)農(nóng)宅;熱工性能;復(fù)合結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TU111.41;TU531 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）26-0102-03

Application of Biomass Materials in the Construction of Farm House Walls

LUO Qinghai1 ZHANG Hongyan2 LIU Qiuju2 YANG Xiufei3

（1. University of South China，Hengyang Hunan 421001;2. Hunan Institute of Traffic Engineering，Hengyang Hunan 421001;3. Luoyang Institute of Science and Technology，Luoyang Henan 471023）

Abstract： By comparing the basic thermal parameters of several typical envelope structures， this paper analyzed the feasibility of using rural biomass materials for ecological farm construction， and proposed a wall structure model filled with clay sintered brick + （biomass straw + lime）. It can not only meet the structural performance requirements， but also achieve the fundamental improvement of the thermal performance of the farm structure and the hot and humid environment. It is an important idea to implement the concept of national ecological civilization construction by adapting to local conditions， introducing new ideas， and vigorously promoting the application of biomass materials in the construction of rural houses.

Keywords： biomass material;ecological rural housing;thermal performance;composite structure

綠色建筑是21世紀(jì)建筑發(fā)展的主要方向。2006年，中國制定了《中國生態(tài)住宅技術(shù)評估手冊》。其基本目標(biāo)是“促進(jìn)住宅小區(qū)節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地）及防止環(huán)境污染”。2019年3月13日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布公告，修訂后的《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378—2019）于2019年8月1日開始實(shí)施，原標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50378—2014）同時(shí)廢止，新標(biāo)準(zhǔn)更強(qiáng)調(diào)建筑全壽命周期內(nèi)最大限度實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生[1]。隨著城鎮(zhèn)化、村鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速以及生活水平的提升，農(nóng)村建筑環(huán)境舒適水平訴求也日益提高。中國傳統(tǒng)農(nóng)宅曾廣泛使用生物質(zhì)材料，從建筑材料到運(yùn)行能耗，可再生生物質(zhì)材料一直占主導(dǎo)地位，改革開放后，農(nóng)村的居住條件、生活方式發(fā)生了根本性變化，原來的生物質(zhì)材料基本被煤炭、石化、混凝土和鋼筋取代[2]。中國地域廣闊，氣候多樣，生物質(zhì)資源豐富，但利用率和利用水平都較低，人們要因地制宜，推陳出新，生物質(zhì)材料在農(nóng)村建筑建設(shè)、運(yùn)行中的應(yīng)用潛力巨大。

1 幾種農(nóng)林生物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)的測定

本文采用同心圓球穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱測試技術(shù)對6種常見農(nóng)林加工廢棄物試樣進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測量，試樣分別為鋸末、細(xì)花生殼、粗花生殼、細(xì)谷糠、粗谷糠以及保溫砂漿顆粒。測試溫度變化區(qū)域?yàn)?0～150℃，試驗(yàn)測得的6種試樣的導(dǎo)熱系數(shù)值如圖1所示。

測試結(jié)果表明，幾種農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)低于目前工程上應(yīng)用較廣泛的某種Ⅱ型保溫砂漿顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)值，生物質(zhì)材料導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化較小，熱穩(wěn)定性更好，作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫材料具備更好的熱性能。結(jié)果同時(shí)表明，生物質(zhì)材料的形態(tài)影響其熱工特性，對于同一種生物質(zhì)材料，粗顆粒狀態(tài)的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)略高于細(xì)顆粒狀態(tài)[3]。

圖2為幾種常用建筑保溫隔熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)對比[3，4]。結(jié)果表明，常見農(nóng)村生物質(zhì)材料與常用石化保溫材料導(dǎo)熱性能大致相當(dāng)，生物質(zhì)復(fù)合人造板材與木質(zhì)人造板材的導(dǎo)熱性能相當(dāng)，鋸末、谷糠、花生殼等常見農(nóng)林加工廢棄物的保溫性能與建筑保溫砂漿的隔熱性能相當(dāng)，導(dǎo)熱系數(shù)介于《建筑保溫砂漿》（GB/T 20473—2006）要求的Ⅰ型產(chǎn)品（≤0.070W/（m·K））和Ⅱ型產(chǎn)品（≤0.085W/（m·K））之間[5]。作為農(nóng)林廢棄物的生物質(zhì)材料可以用于制作農(nóng)村建筑保溫材料，它具備良好的保溫隔熱性能。

2 生物質(zhì)材料在農(nóng)宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

因地制宜地利用自然資源是生態(tài)建筑發(fā)展的重要理念。在幾千年的發(fā)展歷程中，中國農(nóng)村各地積累了很多利用天然生物質(zhì)材料進(jìn)行建筑保溫隔熱的寶貴經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)，值得現(xiàn)代農(nóng)村建筑推陳出新。秸稈+混凝土砌塊復(fù)合墻體由秸稈壓縮塊插孔混凝土空心砌塊制成，可改善混凝土空心砌塊的熱工特性。有學(xué)者用控溫?zé)嵯浞y定一種秸稈+混凝土砌塊復(fù)合墻體的平均傳熱系數(shù)，其結(jié)果為1.08W/（m2·K），對比類似結(jié)構(gòu)的混凝土空心砌塊墻體，該復(fù)合墻體的傳熱系數(shù)減小了31.2%[6]。另一組試驗(yàn)結(jié)果表明，一種內(nèi)填充玉米秸稈粉料的粉煤灰砌塊保溫墻體的傳熱系數(shù)為0.988W/（m2·K），相比于普通粉煤灰空心砌塊墻體減小了55.8%，與加氣混凝土砌塊墻體的傳熱系數(shù)相近，達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)自保溫墻體熱工要求[7]。

新農(nóng)宅建設(shè)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活特點(diǎn)，充分發(fā)揮農(nóng)村生物質(zhì)資源豐富的優(yōu)勢，考慮在農(nóng)村建筑夾心墻體、空心砌塊、空斗墻中直接灌注天然生物質(zhì)材料，如谷糠、碎秸稈等，同時(shí)摻入石灰等材料防腐、防鼠、防蟲等。墻體傳熱是影響建筑運(yùn)行能耗的關(guān)鍵因素，如圖3所示，改良農(nóng)宅空斗墻結(jié)構(gòu)創(chuàng)造性地將傳統(tǒng)的一眠一斗墻體結(jié)構(gòu)與秸稈、谷糠等生物質(zhì)填充材料結(jié)合，用作圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，可以減少混凝土、石化建材的使用量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)宅結(jié)構(gòu)熱工性能和熱濕環(huán)境的根本改善。

幾種典型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能實(shí)測數(shù)據(jù)如表1所示，結(jié)果表明，黏土燒結(jié)磚+（生物質(zhì)秸稈+防蟲石灰）填充結(jié)構(gòu)的熱阻值與加氣混凝土砌塊結(jié)構(gòu)的熱阻值相當(dāng)，明顯高于燒結(jié)多孔磚、混凝土多孔磚、黏土燒結(jié)磚空斗墻等墻體構(gòu)造，也優(yōu)于混凝土多孔磚+聚苯板填充結(jié)構(gòu)墻體[6]。比較而言，黏土燒結(jié)磚+（生物質(zhì)秸稈+防蟲石灰）填充結(jié)構(gòu)可以兼顧力學(xué)和熱工性能要求，填充物可降解，來源廣，不存在技術(shù)門檻，可以直接收集秸稈、谷糠等農(nóng)業(yè)廢棄物加以利用，這對生態(tài)型農(nóng)宅建設(shè)有重要意義。

3 結(jié)語

生態(tài)建筑可能成為人與自然和諧共存的發(fā)展突破口，將成為一個(gè)時(shí)代的建筑特征。本文分析了建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及新農(nóng)村建設(shè)需求和發(fā)展方向，廣泛調(diào)研了農(nóng)宅建設(shè)規(guī)模、建造模式、工程技術(shù)水平。當(dāng)前，要充分考慮區(qū)域氣候、資源條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活模式，兼顧農(nóng)民當(dāng)下改善居住條件的要求和中長期發(fā)展愿景，發(fā)揮農(nóng)村生物質(zhì)資源優(yōu)勢和勞動力優(yōu)勢，建設(shè)新型生態(tài)農(nóng)宅，實(shí)現(xiàn)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行到拆除的全壽命節(jié)能減排，這對于新農(nóng)村建設(shè)來說具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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