金 姍
沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境學(xué)院(110168)
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。
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]。
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。
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]。
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。
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]。
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。
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)。
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]。
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。
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。
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]。
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。
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。
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。
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。
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。
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]。
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。