保溫材料在北方農村住宅節能改造中的作用

金 姍

沈陽建筑大學市政與環境學院（110168）

1 保溫材料的種類

1.1 有機保溫材料

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

1.2 無機保溫材料

市面上現有的無機保溫材料主要包括膠氈、巖棉、膨脹珍珠巖等。相較于有機保溫材料，無機保溫材料有一個較大的優點，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，對人體仍有一定的影響；這種材料的生產難度也比較大，而且施工人員也大多不愿意對其進行安裝。膠氈屬于防火等級較高的無機防火材料，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保、保溫性能差的傳統保溫材料[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，造價較昂貴，安裝過程中容易發生形變，而且材料稀缺，故不合適用作農村住宅保溫材料。

2 北方地區農村住宅現狀

我國北方地區農村住宅的房屋結構不太合理，保溫效果差，尤其是在冬季，熱損失大；而且冬季北方農村地區的供暖條件差，需要通過不斷燃燒煤炭、秸稈等物質來采暖，不僅浪費資源，而且污染室內環境，忽冷忽熱的室內環境也影響人的舒適感。

現階段我國北方農村住宅仍以平房為主，大多為對稱式設計，獨門獨院，住宅錯落有致，呈現不規則分布，前后兩個住宅的距離大約在15 m 左右，這就導致了防風性較差，冬季北風帶來的寒流對住宅產生直接的影響，這就很考驗住宅的保溫性[2]。

2.1 農村住宅墻體分析

農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，墻體結構較為單一。大多數的農村住宅為三面墻與室外直接接觸進行對流換熱，一面墻與隔壁住宅相連，與之進行換熱。墻體換熱系數的高低直接影響了室內環境的舒適與否。

農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較高，在冬季，室內的熱量大量傳到室外，而且保溫性能差，密封性也不好，導致室內熱損失嚴重。

2.2 農村住宅門窗分析

對于老式的農村住宅，門窗大多為木質結構，此種結構相對于不銹鋼門窗來說傳熱系數高，與室外空氣對流換熱劇烈。在夏季，室外的熱空氣通過門窗與室內的空氣進行對流換熱，導致室內溫度升高，使人產生不適感。同理，在冬季，室外的冷空氣通過門窗與室內的空氣進行對流換熱，導致室內溫度降低，同樣使人產生不舒適感。

門窗為木質結構，氣密性差，冬天冷風會從門窗縫隙滲透進室內，增加室內的熱負荷。人們通常會將窗戶蒙上一層塑料布，以阻擋冷風的滲透[3]。

2.3 農村住宅屋頂分析

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

這種屋頂結構不僅保溫性能差，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立的在室內取暖，火星若接觸，則會導致房屋著火，威脅人們的生命財產安全。

3 北方農村住宅節能改造措施

3.1 合理地控制住宅的體形系數

建筑的體型系數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，應該將體形系數控制在一個較低的水平上，有關研究表明，當建筑物的體形系數為0.15 時最為節能。但體形系數過小，將影響室內的布局，可能使住宅空間較為狹小，使人產生沉悶感。在綜合考慮多方面因素后，標準規定體型系數不超過0.35。

在其他條件不變的情況下，住宅的能耗與其體型系數成正比，體型系數越高，住宅的能耗也越高。為了節約能源，在保障室內環境良好的前提下，應盡可能減小住宅的體型系數。

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，在中國傳統文化中，南北為正，結合我國的氣候條件，風向一般以南北風為主，坐落在南北向的住宅通風性好，不同地區的氣候條件存在些許差異，在此基礎上對住宅的朝向進行微調，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，室內舒適度也會比較高。有研究表明，南向的住宅在冬季的熱損失相對于其它朝向會低得多。因此，如果條件允許，應盡可能把住宅設計成坐北朝南的布局[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，所以農村住宅應將北向窗戶的窗墻比控制在0.2 左右，其他朝向的也應盡量向這個數值靠攏，以降低住宅能耗。

但現在大多數的農村住宅的窗墻比一般在0.4左右，居民為了讓室內感覺更加的寬敞明亮，增加大量的窗戶，讓陽光更多地照進室內，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 提高外圍護結構的熱工性能

農村住宅的墻體材料比較單一，如磚頭等，墻體的傳熱系數較大、保溫性能差。可以使用帶孔洞的墻體材料，在洞內添加保溫材料，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結構的傳熱系數，在冬季，減少室內的熱量散失，不僅可以提高經濟型，還可以減少能源的消耗。

3.5 增加住宅周圍的保溫結構

在住宅周圍種植樹木、花草，在夏天可以起到降溫，改善周圍空氣品質的作用，在冬天還可以防風抗寒，增加保暖性，除了實用性，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勢

4.1 物理性質方面

保溫材料具有較低的導熱系數，保溫隔熱性能比較好，與墻體結合可以降低外圍護結構的傳熱系數，減少能耗。

4.2 環境保護與節約資源方面

保溫材料可以替代大多數傳統的建筑材料。如可替代黏土磚，從而可以減少生產時占用大量耕地，消耗大量能源，污染大氣，破壞生態環境等。

4.3 室內環境方面

保溫材料可以降低室外噪聲對室內的影響，減少噪聲傳播，改善工作生活環境，提高室內舒造度，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結構，可改變建筑結構的運動狀態，延長建筑的使用壽命。保溫材料具有絕熱保溫或保冷的作用，能阻止熱交換、熱傳遞的進行相對于傳統的建筑材料，保溫材料更加耐用。

4.5 建筑對地面的壓力

由于保溫材料相對于傳統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，從而降低建筑對地面的壓力。

4.6 經濟性

以建筑全壽命周期來看，使用保溫材料產生的經濟收益非常可觀。用傳統材料建造的房屋在經過5~6年的風吹日曬后會出現很多問題，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，減少維修的費用[6]。

5 結語

提高農村住宅外圍護結構的保溫性能具有重要意義。保溫材料在農村住宅中的推廣應用，不僅為農村居民提供了一個良好的室內環境，提升居民生活幸福度，也促進了我國節能減排事業的發展。