淺談北方寒冷地區農村住房節能的改造

王彥鑫

【摘 要】北方寒冷地區農村住房建造水平低、保溫措施少，大部分住房未進行保溫處理，房屋外門窗熱工性能和氣密性較差，墻體和屋頂未采用保溫材料建造，傳熱系數過大，散熱量很高，節能效果差。再加上采暖設備簡陋、熱效率低，冬季采暖能耗約占生活耗能的80%，不但造成大量的能源浪費，而且越來越注重住房的建造質量和居住舒適度，進行寒冷地區農村住房節能改造，為寒冷地區農民營造一個健康舒適的室內環境，而不造成能源消耗的大幅度增長，是亟待解決的問題。

【關鍵詞】寒冷地區；農村住房；節能改造

【Abstract】The construction of rural housing in the cold regions of the north is low， and the insulation measures are few. Most of the houses are not insulated. The thermal performance and air tightness of the exterior doors and windows are poor. The walls and roofs are not constructed with thermal insulation materials， and the heat transfer coefficient is too large. The amount is high and the energy saving effect is poor. In addition， the heating equipment is simple and the thermal efficiency is low. The heating energy consumption in winter accounts for about 80% of the energy consumption. It not only causes a lot of energy waste， but also pays more attention to the construction quality and living comfort of the housing. Reconstruction， to create a healthy and comfortable indoor environment for farmers in the cold regions， without causing a substantial increase in energy consumption， is an urgent problem to be solved.

【Key words】Cold area；Rural housing；Energy-saving renovation

1. 前言

（1）近年來，隨著國民經濟的發展，特別是當十五大會議上提出三農問題成為熱門話題，十六大提出建設社會主義新農村，十七大的統籌城鄉發展，推進社會主義新農村建設，國家對環境保護、能源節約、居住條件改善等問題越來越重視，而且2010年至2011年國家對農村住房狀況進行了全國范圍的調查，農村居住、節能問題更為突出。在沒有保溫隔熱措施的農村住房中，冬天采暖、夏天制冷中很大一部分能量沒為人體利用，而是通過墻體、門窗、屋頂、地面等散失到戶外，據統計，外墻的熱損失約占總量的40%～50%，門窗占30～40%，屋頂約占20%，地面約占5%。

（2）本文從農村住房結構類型、墻體材料及厚度、有無墻體保溫材料、屋頂結構形式及保溫材料、有無吊頂、外墻材料、外窗類型、窗戶玻璃割開、地面類型、取暖設施類型、取暖能源使用情況、農民對住房的節能改造意愿及能接受的節能改造費用等幾個方面對北方寒冷地區農村住房現狀分析及改造。

2. 北方寒冷地區農村住房現狀分析

我國北方寒冷地區農村人均住宅建筑面積約30m2 ，大部分農村住房由于受傳統觀念的影響，造型結構不太合理，保溫隔熱效果差，特別是冬季，既造成大量熱能散失。有調研結果顯示，農村居民采暖能源消耗量占到總能源消耗的60%，并成為能源消費的主要負擔，而造成農村居民采暖能源消耗量大的原因是房屋沒有節能措施，可以說，解決農村能源問題很大程度上是解決農村冬季采暖問題，解決冬季采暖問題的關鍵在于抓好房屋節能。

2.1 北方寒冷地區農村住房墻體節能現狀。

北方寒冷地區農村住房墻體類型主要有磚墻、土墻、兩種。在2009年西吉縣農村既有房屋普查基本狀況：磚混結構699戶，66235平方米，占1.34 %，墻體的厚度多為240mm；磚（石）木結構21466戶，1580963平方米，占31.92 %；竹草土坯結構49803戶，3200066平方米，占64.61%；其它結構1790戶，105304平方米，占2.13 %。建造件代大多是80年代至90年代建，外墻多以素水泥砂漿或外墻涂料作飾面材料，少量采用瓷磚作為外墻飾面材料，墻基本無保溫措施，保溫隔熱效果差，冬季室內熱損失嚴重。

2.2 北方寒冷地區農村住房屋頂節能現狀。

北方寒冷地區農村住房屋面承重結構主要是木屋架、木梁木檁條或預制板。20世紀90年代前建造的住房多為木屋架木梁承重，上鋪葦席、秫秸（高梁秸稈編織物），再鋪一層麥秸泥或泥、砂、石灰的混合物，然后再蓋上波狀或弧形屋面瓦，木梁木檁條承重的平屋頂則多是采用于鋪爐渣或葦箔、塑料薄膜上踩土，上面再鋪三合土或灰砂保護層，不鋪瓦。這些傳統的屋面形式保溫效果較差，達不到屋面傳熱系數限值的要求，部分房屋室內有吊頂，但吊頂上鋪設保溫材料的較少。

2.3 北方寒冷地區農村住房門窗節能現狀。

北方寒冷地區農村住房的門窗型材料主要有木質、鋁合金、塑鋼、鋼等，木質門窗仍是主要形式。近幾年新建住房開始采用鋁合金門窗和塑鋼門窗，塑鋼門窗的保溫隔熱性較好，但在農村住房中應用并不多，外門多為單層雙扇對開，木門密閉性差，冷風滲透較嚴重，變形較為嚴重，木窗多為平開，變形較嚴重，關閉不嚴，外窗也多采用單層單玻璃窗，一般采用3～5mm厚普通單層玻璃，熱阻小，保溫隔熱效果很差。外門窗是農村住房保溫隔熱與節能中的薄弱環節。

2.4 北方寒冷地區農村住房地面節能現狀。

北方寒冷地區農村住房室內地面主要是有素土夯實、水泥地面或磚鋪地面三種類型，基本無保溫措施，熱阻遠遠不以能滿足地面保溫的需求。

2.5 北方寒冷地區農村住房取暖設施和能源類型。

北方寒冷地區農村住房使用最好取暖設施是火炕和煤炭爐，也有少部分采用土暖氣采暖。火炕主要是使用農作物秸稈或枯枝作為取暖能源，煤炭爐和土暖氣主要是采用煤炭作為取暖能源。最近幾年用電能取暖的農戶有增多的趨勢，取暖電器類型有空調、電暖氣、電暖風等。使用火炕的農戶是依靠炊事余熱來維持室內溫度，而其他農戶多數只在最冷的月份才啟用取暖設施，靠煤炭爐或電器來保證整個室內大空間的溫度，這些根本不能達到室內舒適和空氣質量的要求。

3. 北方寒冷地區農村住房節能方面存在的問題分析

3.1 住房本身圍護結構的熱工性能欠佳，冬季室內溫度低。

由于北方寒冷地區農村住房本身圍護結構的熱工性能欠佳，門窗質量較差，縫隙較大，冷風早晚滲透嚴重，再加上早、中、晚溫差大，導致冬季室內溫度低。

3.2 取暖設施效率低下，能源利用率低，室內環境質量差。

北方寒冷地區農村使用最多是火炕、煤炭爐、土暖氣、電暖氣等分散式取暖方式，取暖設施存在熱效率低、污染環境、使用不方便等缺點。當采用煤作為取暖的主要燃料時，由于住房保溫性能差和取暖系統效率低，盡管室溫遠低于城市建筑，但耗煤量卻比城市取暖能耗高一倍左右；使用農作物秸稈或枯枝作為取暖能源時，燃料占地面積大，且造成室內臟亂。另外目前農村地區使用的爐具和采暖系統設計不合理，致使室內空氣污染嚴重。

3.3 農民接受的節能改造費用低。

以對住房的節能改造意愿調查中，74%的農民表示愿意進行住房節能改造，但是能接受的節能改造費用普遍較低，54%的農民只能接受低于2000元的改造費用。大部分農民有住房節能改造的意識，但是受到收入水平的限制。

4. 農村住房節能改造程序與方法研究

4.1 農村住房節能改造程序與步驟。

（1）目前，農村住房節能方面沒有強制性的技術標準和規范，農民自主建房沒有統一的設計標準，也沒有專門的圍護結構保溫設計，農村住房改造要求也與城市建筑有很大的區別。對農村地區的實地調查發現，農民沒有節能的概念，也不關心住房是否達到了節能標準，只對冬季室內溫度是否舒適和改造費用具有較高的關注度。因為對住房的保溫改造要求與城市不同，所以不能用城市的標準來衡量農村住房節能改造，而是要根據農民對住房改造的要求，以及現有住房的保溫性能等實際情況制定相應的改造方案。

（2）雖然有了住房節能改造的需求，但是由于文化認識水平因素的影響，農戶對住房節能改造的程序及具體如何實施沒有明確的概念，可能會出現與住房實際善和改造要求不相符的改造做法。因此，本文根據農村的實際情況，在住房保溫節能改造技術的支撐下，提出了農村住房節能改造的程序和步驟（見圖1）。

4.2 農村住房保溫改造需求和農戶的改造要求。

在促進我國農村建設和保證農民生活水平進一步提高的前提下，營造出一個健康、舒適和安全的農村房屋室內環境，而不造成能源消耗的大幅度增長，是我國農村建設必須面對和解決的戰略性問題。隨著農業生產的發展，農業結構的改善和支農政策的落實，農民收入逐年增加。按照中國的傳統習俗，富裕起來的農民第一件事就是建新房或改造原有住房。與新建節能住房相比，對現有住房進行節能改造既可以減少房屋拆除量，進而減少建筑垃圾對環境的污染，同時又能降低資源耗用量，更能符合當前國家提倡的環保、節能主題。所以應鼓勵農村住房進行節能改造。

4.3 圍護結構節能改造重點和優先序的確定。

農村地區經濟水平較低，多數農民能接受的保溫改造費用較低，不一定能一次性完成整個住房的保溫改造工程，這就需要根據圍護結構各部位的耗熱量來確定保溫改造的優先序和重點部位。農村住房實際門窗質量較差，密閉性較差，空氣滲透耗熱較大，即節能改造的重點部位。

4.4 住房保溫改造方案的制定和評價。

根據節能改造重點和農戶的改選要求，結合圍護結構構造類型及當地實際情況，選擇適合的保溫材料，對材料的厚度、適宜采用的節能改造技術以及相關的構造措施和節點做法等進行分析和評價研究。

5. 北方寒冷地區農村住宅建筑的節能改造的措施

農村住宅建筑的節能是從建筑物自身（圍護結構）、供熱（或制冷系統和運行管理等三個方面采取措施進行實現的。建筑物自身圍護結構的節能保溫措施主要包括建筑設計時考慮體形系數和朝向、外圍護結構（墻體、屋頂、門窗）的保溫隔熱性、窗墻面積比以及外門窗的氣密性、建筑物的遮陽等。

5.1 合理控制建筑物體形系數。

在其他條件相同情況下，建筑物耗量指標是隨體形系數的增長而增長的。為有利節能起見，在保證室內熱環境質量和經濟適用的前提下，體形系數應盡可能小些。其數值一般不宜超過節省標準，對于體形系數超過節省標準的住宅建筑，應對其外墻和屋頂加強保溫措施，以便將建筑物耗熱量指標控制在規定額度以下，達到總體實現農村住宅建筑節能的標準要求。

5.2 合理選擇建筑物朝向。

建筑物朝向對太陽輻射的熱量和空氣滲透耗熱能量有影響。在其他條件相同情況下，東西向住宅建筑的傳熱耗熱量比南北向的高5%左右，若建筑物主立面朝向冬季主導風向，會使空氣滲透熱量增加。因此，應力爭把住宅房屋南北向布置。若由于條件限制房間必須布置在東西方向時，其窗戶應采用熱反射玻璃或設置有效的遮陽措施，且外墻面宜采用淺色飾面。

5.3 合理確定窗墻比。

由于玻璃的熱傳導系數大，無論就采暖還是空調來說，均應嚴格控制窗墻的面積比。北朝向的窗墻不應超過0.25，南朝向的窗墻不應超過0.30，東西朝向的窗墻不應超過0.30，若窗墻面積比超過此數值，則應調整外墻和屋頂等圍護結構的傳熱系數，使建筑物耗熱量指標達到規定要求。

5.4 提高外圍護結構的熱工性能。

采用單一的新型墻體材料以及在墻體中夾芯保溫材料可在很大程度上提高建筑物墻體的保溫隔熱性能。適應于農村住宅建設的主體墻墻體材料主要有：輕集料小型混凝土空心砌塊、模數（KPI）多孔磚、加氣混凝土砌塊、非蒸壓粉煤灰空心砌塊等幾種。這幾種墻體材料的材質自身或磚塊內的孔洞加大了熱阻值，以及可在孔洞或芯孔內填加保溫材料，因而有效地提高了保溫隔熱性能。如果有條件最好再以主體墻墻體為依托，在內側或外側貼等高效保溫材料（高效保溫材料主要是纖維增強聚苯板或水泥聚苯顆粒、硬泡聚氨酯等），外保溫構造時，最外層貼增強候飾面層，節能效果比內保溫構造要好。

5.5 提高外門窗保溫隔熱性能和氣密性。

農村住房門窗縫隙的空氣滲透耗熱量和門窗面積傳熱耗熱量約占建筑物圍護結構耗熱問題的40%，因此外門窗是建筑節能的重要部位之一。一般門窗框料采用塑料、塑鋼復合材料、斷熱鋁合金材料等，這種材料密封性能好，保溫隔熱性能達到要求、節能效果很明顯；門窗鑲嵌材料主要選用中空玻璃、鍍膜玻璃、熱反射玻璃等，節能效果較好。

5.6 采用高效能取暖設施。

針對取暖設施效率低下，能源利用率低，室內環境質量差的農村居住問題，應采用高效能采暖設施，使用清潔能源，以提高能源利用率，改善室內空氣質量。將農村使用的火炕改造成節能吊炕，增大炕的散熱面積，也能使些火更充分地燃燒，這樣既能節省能源，又可以減少室內煙氣污染。也可結合地面節能改造，在室內做地熱供暖，并且在屋頂安裝太陽能集熱板鋪助電熱水系統和貯熱水箱，配合地暖盤管低溫供暖。地暖具體做法為地面找平、清理之后，在地面上鋪設絕熱材料、邊角保溫，防止地暖管的熱量向下傳遞散失；在絕熱材料上鋪一層反射鋁箔，阻止地暖管的熱量向下輻射；在反射鋁箔層上鋪一層金屬網，防止安裝的地暖管被壓入絕熱材料中并起到增強地面抗壓強度的作用；間距20mm～50mm蛇行盤擺地暖管，并每間隔一定距離在金屬網上綁扎固定；之后用20～30mm厚混凝土均勻覆蓋包埋地暖管，起到固定和保護作用，最后可鋪設地磚等地面裝飾材料。

6. 結語

北方寒冷地區傳統農村住房量大面廣，存在巨大的節能潛力，進行住房節能改造，其經濟效益、環境效益和社會效益都非常顯著，應對農民進行住房節能方面宣傳教育，提高農民的住房節能意識，并從政策上對農村住房節能改造進行引導和鼓勵。從宏觀角度來說，開展農村住房節能改造，可以降低能耗，減少環境污染；從農民貼身利益的角度來講，開展農村住房節能改造，可以改善居住條件，提高住房舒適度。同時，農村住房節能改造對于改善民生，減少城鄉差距具有重大意義。

[文章編號]1619-2737（2018）05-25-853