保溫材料在北方農(nóng)村住宅節(jié)能改造中的作用

金 姍

沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境學(xué)院（110168）

1 保溫材料的種類

1.1 有機(jī)保溫材料

常見的有機(jī)保溫材料有聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛泡沫等，其優(yōu)點(diǎn)是重量輕、保溫效果好、密閉性高，但也有一些缺點(diǎn)，容易變形、施工難度大、成本比較高、不能循環(huán)利用，而且聚苯板這種材料的防火性能很低，極易燃燒。

1.2 無機(jī)保溫材料

市面上現(xiàn)有的無機(jī)保溫材料主要包括膠氈、巖棉、膨脹珍珠巖等。相較于有機(jī)保溫材料，無機(jī)保溫材料有一個(gè)較大的優(yōu)點(diǎn)，即防火性能高。但是巖棉這種材料有一定的毒性，即使用作建筑外層保溫材料，對(duì)人體仍有一定的影響；這種材料的生產(chǎn)難度也比較大，而且施工人員也大多不愿意對(duì)其進(jìn)行安裝。膠氈屬于防火等級(jí)較高的無機(jī)防火材料，而且防水性能極佳，保溫性能比其他材料高得多，所以建筑中常采用這種材料來替代環(huán)保、保溫性能差的傳統(tǒng)保溫材料[1]。

1.3 金屬類隔熱保溫材料

金屬保溫材料一般以鋁為原材料，造價(jià)較昂貴，安裝過程中容易發(fā)生形變，而且材料稀缺，故不合適用作農(nóng)村住宅保溫材料。

2 北方地區(qū)農(nóng)村住宅現(xiàn)狀

我國北方地區(qū)農(nóng)村住宅的房屋結(jié)構(gòu)不太合理，保溫效果差，尤其是在冬季，熱損失大；而且冬季北方農(nóng)村地區(qū)的供暖條件差，需要通過不斷燃燒煤炭、秸稈等物質(zhì)來采暖，不僅浪費(fèi)資源，而且污染室內(nèi)環(huán)境，忽冷忽熱的室內(nèi)環(huán)境也影響人的舒適感。

現(xiàn)階段我國北方農(nóng)村住宅仍以平房為主，大多為對(duì)稱式設(shè)計(jì)，獨(dú)門獨(dú)院，住宅錯(cuò)落有致，呈現(xiàn)不規(guī)則分布，前后兩個(gè)住宅的距離大約在15 m 左右，這就導(dǎo)致了防風(fēng)性較差，冬季北風(fēng)帶來的寒流對(duì)住宅產(chǎn)生直接的影響，這就很考驗(yàn)住宅的保溫性[2]。

2.1 農(nóng)村住宅墻體分析

農(nóng)村自建房一般承重墻體墻體的厚度為240 cm，非承重墻體的厚度為120 cm，墻體結(jié)構(gòu)較為單一。大多數(shù)的農(nóng)村住宅為三面墻與室外直接接觸進(jìn)行對(duì)流換熱，一面墻與隔壁住宅相連，與之進(jìn)行換熱。墻體換熱系數(shù)的高低直接影響了室內(nèi)環(huán)境的舒適與否。

農(nóng)村住宅墻體大多為磚墻或土墻，通常用泥漿和涂料作為外墻飾面，此種墻體的傳熱系數(shù)較高，在冬季，室內(nèi)的熱量大量傳到室外，而且保溫性能差，密封性也不好，導(dǎo)致室內(nèi)熱損失嚴(yán)重。

2.2 農(nóng)村住宅門窗分析

對(duì)于老式的農(nóng)村住宅，門窗大多為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)相對(duì)于不銹鋼門窗來說傳熱系數(shù)高，與室外空氣對(duì)流換熱劇烈。在夏季，室外的熱空氣通過門窗與室內(nèi)的空氣進(jìn)行對(duì)流換熱，導(dǎo)致室內(nèi)溫度升高，使人產(chǎn)生不適感。同理，在冬季，室外的冷空氣通過門窗與室內(nèi)的空氣進(jìn)行對(duì)流換熱，導(dǎo)致室內(nèi)溫度降低，同樣使人產(chǎn)生不舒適感。

門窗為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，氣密性差，冬天冷風(fēng)會(huì)從門窗縫隙滲透進(jìn)室內(nèi)，增加室內(nèi)的熱負(fù)荷。人們通常會(huì)將窗戶蒙上一層塑料布，以阻擋冷風(fēng)的滲透[3]。

2.3 農(nóng)村住宅屋頂分析

屋頂一般采用在木質(zhì)橫梁上鋪設(shè)高粱秸稈等材料，再混合砂子水泥等進(jìn)行加固的方式建造，所以在冬季的熱損失較大，導(dǎo)致能耗增加，資源浪費(fèi)。

這種屋頂結(jié)構(gòu)不僅保溫性能差，而且還存在一定的安全隱患，秸稈等材料極易燃燒，在冬季家家戶戶取暖都是獨(dú)立的在室內(nèi)取暖，火星若接觸，則會(huì)導(dǎo)致房屋著火，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

3 北方農(nóng)村住宅節(jié)能改造措施

3.1 合理地控制住宅的體形系數(shù)

建筑的體型系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。從降低建筑能耗的角度出發(fā)，應(yīng)該將體形系數(shù)控制在一個(gè)較低的水平上，有關(guān)研究表明，當(dāng)建筑物的體形系數(shù)為0.15 時(shí)最為節(jié)能。但體形系數(shù)過小，將影響室內(nèi)的布局，可能使住宅空間較為狹小，使人產(chǎn)生沉悶感。在綜合考慮多方面因素后，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定體型系數(shù)不超過0.35。

在其他條件不變的情況下，住宅的能耗與其體型系數(shù)成正比，體型系數(shù)越高，住宅的能耗也越高。為了節(jié)約能源，在保障室內(nèi)環(huán)境良好的前提下，應(yīng)盡可能減小住宅的體型系數(shù)。

3.2 選擇合理的住宅朝向

朝向一般指住宅、門窗坐落的方向，在中國傳統(tǒng)文化中，南北為正，結(jié)合我國的氣候條件，風(fēng)向一般以南北風(fēng)為主，坐落在南北向的住宅通風(fēng)性好，不同地區(qū)的氣候條件存在些許差異，在此基礎(chǔ)上對(duì)住宅的朝向進(jìn)行微調(diào)，保證住宅通透。

住宅的朝向非常重要。南向的住宅，其采光效果比較好，室內(nèi)舒適度也會(huì)比較高。有研究表明，南向的住宅在冬季的熱損失相對(duì)于其它朝向會(huì)低得多。因此，如果條件允許，應(yīng)盡可能把住宅設(shè)計(jì)成坐北朝南的布局[4]。

3.3 確定合適的窗墻比

由于玻璃的傳熱系數(shù)比墻體大得多，在冬季，玻璃窗的熱損失也比墻體大得多，所以農(nóng)村住宅應(yīng)將北向窗戶的窗墻比控制在0.2 左右，其他朝向的也應(yīng)盡量向這個(gè)數(shù)值靠攏，以降低住宅能耗。

但現(xiàn)在大多數(shù)的農(nóng)村住宅的窗墻比一般在0.4左右，居民為了讓室內(nèi)感覺更加的寬敞明亮，增加大量的窗戶，讓陽光更多地照進(jìn)室內(nèi)，從而增加窗戶的占比，在這種情況下，提高窗戶的保溫性能尤為重要。

3.4 提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能

農(nóng)村住宅的墻體材料比較單一，如磚頭等，墻體的傳熱系數(shù)較大、保溫性能差。可以使用帶孔洞的墻體材料，在洞內(nèi)添加保溫材料，以增加墻體的保溫隔熱性能。

增加保溫材料可以有效地降低外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，在冬季，減少室內(nèi)的熱量散失，不僅可以提高經(jīng)濟(jì)型，還可以減少能源的消耗。

3.5 增加住宅周圍的保溫結(jié)構(gòu)

在住宅周圍種植樹木、花草，在夏天可以起到降溫，改善周圍空氣品質(zhì)的作用，在冬天還可以防風(fēng)抗寒，增加保暖性，除了實(shí)用性，還可以改善人的心情，使人心情愉悅[5]。

4 保溫材料在住宅中的優(yōu)勢(shì)

4.1 物理性質(zhì)方面

保溫材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，保溫隔熱性能比較好，與墻體結(jié)合可以降低外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，減少能耗。

4.2 環(huán)境保護(hù)與節(jié)約資源方面

保溫材料可以替代大多數(shù)傳統(tǒng)的建筑材料。如可替代黏土磚，從而可以減少生產(chǎn)時(shí)占用大量耕地，消耗大量能源，污染大氣，破壞生態(tài)環(huán)境等。

4.3 室內(nèi)環(huán)境方面

保溫材料可以降低室外噪聲對(duì)室內(nèi)的影響，減少噪聲傳播，改善工作生活環(huán)境，提高室內(nèi)舒造度，提升居民生活幸福感。

4.4 建筑的生命周期

保溫材料用于建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可改變建筑結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，延長(zhǎng)建筑的使用壽命。保溫材料具有絕熱保溫或保冷的作用，能阻止熱交換、熱傳遞的進(jìn)行相對(duì)于傳統(tǒng)的建筑材料，保溫材料更加耐用。

4.5 建筑對(duì)地面的壓力

由于保溫材料相對(duì)于傳統(tǒng)建筑材料的重量要輕很多，使用保溫材料可減輕建筑物的自重，從而降低建筑對(duì)地面的壓力。

4.6 經(jīng)濟(jì)性

以建筑全壽命周期來看，使用保溫材料產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)收益非?？捎^。用傳統(tǒng)材料建造的房屋在經(jīng)過5~6年的風(fēng)吹日曬后會(huì)出現(xiàn)很多問題，如房屋漏水，邊角坍塌等問題，加入保溫材料后可以提高房屋整體的韌性，減少維修的費(fèi)用[6]。

5 結(jié)語

提高農(nóng)村住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能具有重要意義。保溫材料在農(nóng)村住宅中的推廣應(yīng)用，不僅為農(nóng)村居民提供了一個(gè)良好的室內(nèi)環(huán)境，提升居民生活幸福度，也促進(jìn)了我國節(jié)能減排事業(yè)的發(fā)展。