农村居住建筑围护结构节能设计研究.doc

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1、农村居住建筑围护结构节能设计研究随着我国经济的飞速发展，能源消耗总量也在逐渐上升，其中建筑物的能耗占能源消耗总量的比例非常大，降低建筑能耗的任务迫在眉睫。作者在对陕南农村居住建筑的调研中发现，由于陕南农村经济发展落后，在农宅的建设过程中普遍缺乏科学系统的设计，建筑的围护结构基本没有保温隔热措施，在陕南地区夏季湿热、冬季阴冷的气候条件下，农村居住建筑普遍存在着室内热环境差、能耗高的问题。本文以安康市石泉县一栋典型的砖混建筑为例，通过分析该建筑的围护结构构造及热工性能，提出适宜陕南地区的围护结构设计方案，并对

2、设计方案进行模拟分析。1陕南地区农村居住建筑室内热环境现状在第三次全国农业普查中，陕南三市对农村居住建筑的住房结构进行了调研。调研结果表明，陕南农村居住建筑主要以砖混结构建筑为主，占到建筑总量的半数以上[2]。作者选取了安康市石泉县五爱村二组的一栋当地典型砖混结构房屋，对该建筑进行冬季室内热环境进行了测试。该砖混结构建筑的构造及传热系数见表1。由表1我们可以得出，该建筑的围护结构不能达到《农村居住建筑节能设计标准》中对该气候区各围护结构的热工性能的标准值。冬季测试时间为2019年1月21日12时至2019

3、年1月25日12时。测试期间天气为晴天，无降雨大风天气。室外平均温度3.18℃，室外空气最高温度为10.7℃（出现在下午16时），室外空气最低温度为-3℃（出现在早8时），温度波动幅度约为13.7℃。测试结果表明：该地区冬季寒冷，全天温差大。从全天温度变化趋势上来看,室内外温度变化趋势一致，室内温度随着室外温度的变化而升高或降低。测试期间，室内最高温度7.2℃，最低温度3.4℃，客厅和卧室全天的室内温度均低于8℃。客厅平均温度5.65℃，卧室平均温度5.18℃，客厅与卧室的温差较小。按照《室内空气质量标准

4、》中对室内空气温度的规定，在冬季供暖时，标准值为16~22℃，因此我们可以发现：冬季室内温度低于《室内空气质量标准》的最低值，且与最低值的温差达到了10℃4学海无涯左右，农户冬季室内空气温度质量低，需要进行供暖，提高室内空气温度。在现有建筑围护结构的条件下，人们只能大量增加衣物或者使用电暖器、煤炉等方式获得热量。这样一来，建筑的能耗也将越来越高。因此对围护结构进行设计，提高建筑的热工性能，不仅可以改善室内热环境，还可以有效节约能源。2围护结构设计方案从表1可以看出，该砖混结构建筑的围护结构构造简单，各围护

5、结构均未设置保温措施，这就使围护结构的传热系数较大，导致室内热环境不理想。因此，作者将从外墙、屋顶、外窗三个方面进行设计。2.1外墙设计。一般情况下，外墙的保温做法有外墙外保温、外墙内保温、单一墙材保温三大类。外墙内保温和外墙内保温的做法，需要在砌体材料上附加一层保温层，保温层的厚度因材料的热工性能而定。这样一来，外墙内保温就减少了室内使用面积[2]；而一般情况下，保温材料耐久度要低于砌体部位，这就需要每隔10年左右就要更换一次保温材料，而无论是采用外墙外保温还是内保温，在修建和后期维护都要高于单一节能墙

6、材保温的做法。所以结合陕南地区的实际情况，在陕南农村居住建筑的外墙保温构造做法上，优先选择单一墙材保温的做法为主。在确定了以单一墙材保温的墙体构造做法后，作者发现，陕南地区农村居住建筑的墙体材料主要以黏土实心砖为主，厚度为240mm，内外抹灰。受黏土砖热工性能的影响，墙体结构热工性能较差，达不到节能设计的标准。如果以节能热阻为基准展开墙厚的计算，同时将冬季室内温度设置为8℃，要想使得砖墙热阻达到相关标准，砖墙厚度就会超过240mm，这又会使室内使用面积减小，并且会影响围护结构的抗震性能。在陕南地区，新型节

7、能墙材主要以烧结页岩砖和蒸汽加压混凝土砌块两类为主。由于农村居住建筑一般为砖混结构，外墙需要起到一定的承重作用，一般情况下，蒸汽加压混凝土砌块的承重能力差，所以建议在陕南农村节能墙体材料选择上优先考虑页岩砖。根据以上的分析，在陕南地区农村居住建筑外墙的节能设计中，作者建议选择以烧结页岩砖为外墙墙体材料、轻质砂浆内外组合保温的构造形式作为外墙的构造做法。墙身构造做法如图1所示。从4学海无涯外到内结构依次为:（1）5mm厚抗裂砂浆；（2）20mm厚水轻质砂浆，导热系入2=0.084[W/（m2K）]，蓄热系数

8、S2=1.72[W/（m2•K）]；（3）240mm厚烧结页岩多孔砖，导热系数入3=0.54[W/（m2K）]，蓄热系数S3=5.78[W/（m2•K）]；（4）20mm厚石膏轻质砂浆，导热系数入3=0.102[W/（m•K）]，蓄热系数S3=2.23[W/（m2•K）]；（5）石膏饰面砂浆。当水泥轻质砂浆厚度为20mm时，该外墙构造的传热系数K=0.99W/（m2•K），即可满足标准限值K3设计方案的效果验证3.1模型建立。