3 非透光围护结构节能优化

根据对农村住宅非透光围护结构热工性能及建筑能耗的分析可知，既有农村住宅非透光围护结构的热工性能普遍较差，建筑耗热量较高，若想降低农村住宅能耗，须对外墙、屋面和地面进行节能优化。

3.1 农村住宅外墙节能优化构造方式

3.1.1 陶粒混凝土复合砌块墙体

基于济南、淄博地区的资源优势、建筑陶瓷产业基础和陶瓷文化背景，以及众多学者对自保温混凝土复合砌块的研究基础，将陶粒混凝土空心砌块内填泡沫塑料的陶粒混凝土复合砌块作为外墙材料，可有效降低外墙传热系数，墙体不会过厚，具有较强地域性特征，可用于新建农村住宅。砌块孔形如图5所示，符合JG/T?407—2013《自保温混凝土复合砌块》和GB/T?8239—2014《普通混凝土小型砌块》的规定；其平均热阻按GB?50176—2016《民用建筑热工设计规范》中的计算方法计算，所用材料热工参数见表6。

图5 陶粒混凝土复合砌块孔形

表6 陶粒混凝土复合砌块所用材料热工参数

通过计算得出，此砌块平均热阻为1.92 (m2·K)/W，较同厚度粘土砖砌体提升436.3 %，可见其具有较好的热工性能。

3.1.2 外墙加外保温

考虑农村住宅的经济性要求，选取价格相对较低、易获取的保温材料作为农村住宅非透光围护结构的保温层，如在外墙加80mm厚聚苯板。该建造方式在城市既有建筑节能改造中取得良好效果，在新建和既有农村住宅砖砌外墙中推广应用可提高其热工性能。

3.1.3 外墙夹心墙体

夹心墙体构造较复杂，是一种热工性能较高而又经济的墙体。其具体做法较多，目前可实施性较高的构造方式是以砌体和夹芯钢板共同构筑外墙，中间填充土坯或其他保温材料。这种做法虽可提升保温性能，但会大幅增加墙体厚度，适用于改建农村住宅。

农村住宅节能优化外墙的热工性能见表7。从表7可知，3种外墙构造方式均达到了城市标准限值的要求；3种外墙构造方式传热系数相差很小，但夹心墙体厚度达420mm，相对较厚；陶粒混凝土复合砌块墙体总厚度只有340mm，在传热系数相近的情况下，复合自保温砌体可明显减小墙厚。3种方案的外墙热工性能均较好。

表7 节能优化外墙的热工性能

注：传热系数限值，城市标准不大于0.35W/(m2·K)，农村标准不大于0.65W/(m2·K)。

3.2 农村住宅屋顶节能优化构造方式

3.2.1 架空平屋顶

架空平屋顶是指在带有保温层的钢混平顶上方架空，再做一层屋面板，两层屋面板间间距约200mm，这样既能提高屋面的保温隔热性能，还能兼做晾晒粮食及衣物的区域。上层屋面板可为混凝土板、地砖或硬质珍珠岩板等。

3.2.2 坡屋面闷顶

坡屋面闷顶在新建农村住宅中已有较为成熟的做法，基本上有两种形式：（1）在钢筋混凝土屋面板上做轻钢瓦屋面坡顶；（2）瓦屋面坡顶下方做轻质材料吊顶。第二种吊顶多是为了室内美观，其热工性能较差。建议运用第一种闷顶做法，既能提高农村住宅的整体刚性，使其坚固耐久，造价相对经济，又具有较好热工性能。节能优化屋顶热工性能见表8。

表8 节能优化屋顶的热工性能

3.2.3 保温平屋顶

钢混平顶住宅在早期农村住宅中较为少见，但为了增加晾晒粮食的场所，也有此类型屋面。保温平屋顶是指在原本的钢混平顶上加保温层，如80~100mm厚挤塑聚苯板，以提高钢混平屋面的保温性能。

3.2.4 保温坡屋顶

双坡瓦屋面是农村住宅的主要屋面形式，在原有木屋架及木板上方加做保温层，如80~100mm厚挤塑聚苯板，以提高屋面保温性能。该做法较简便易行，可有效提高坡屋面保温性能。从表8可知，4种屋面 构造方式均达到城市标准传热系数K不大于0.3W/(m2·K)的限值要求，其中坡屋面闷顶和架空平屋顶由于利用空气层较低的导热系数，在传热系数相近时，其保温层厚度较不设架空构造的屋顶薄，在一定程度上可降低保温材料费用。4种屋顶构造方式热工性能均较好，可用于新建或改建农村住宅。

3.3 农村住宅地面节能优化构造方式

地面热阻对单层住宅能耗的影响不容忽视，但地面保温措施通常不为设计人员和居住者所重视。基于此，提出材料易获取、造价相对较低的陶粒混凝土保温地面，为寒冷地区农村住宅地面保温做法提供参考，具体构造及热工性能见表9。

表9 节能优化地面的热工性能

注：热阻限值，城市标准不小于1.5(m2·K)/W。

此种地面构造做法热阻达到1.686(m2·K)/W，符合城市标准对于周边地面的热阻要求，较表3中地砖地面和水泥地面构造的热阻分别提升268.1%和311.2%，具有良好的热工性能。

3.4 非透光围护结构节能优化的农村住宅能耗分析

根据节能优化后的外墙、屋顶和地面构造做法，组合出12种农村住宅并进行能耗计算。其中几何模型、透光围护结构构造、气象参数、采暖时间等其他设置均与2.2节相同，地面均为“陶粒混凝土保温地面”。围护结构设置及能耗计算结果见表10。

表10 非透光围护结构节能优化后的

注：表中能耗数据运用绿建斯维尔节能设计BECS软件计算所得；E为单位面积耗热量。

由表10可知，经非透光围护结构节能优化的农村住宅，其建筑能耗大幅降低，最高值21.29W/ m2 超出参照建筑能耗（14.2W/m2）约0.5倍，最低值18.27W/ m2 超出参照建筑能耗约0.29倍，虽未达到参照建筑能耗值，但非常接近，节能效果显著。建议济南、淄博地区农村住宅可根据就地取材的便利性和经济性参照选用节能优化外墙、屋面和地面构造方式。

4 结束语

随着农村经济发展，新建和改建既有住房的现象愈发普遍。现阶段农村住宅建设仍以自建房为主，建设需求大，但又很难达到规模化和规范化建造。为满足农村住宅建设的需求，提高新建与改建农村住宅的热工性能，达到减少能耗目的，基于地区适宜性，提出非透光围护结构节能优化构造方式，并通过能耗模拟对比分析验证采用节能优化后的外墙、屋面和地面的农村住宅节能效果显著。旨在对农村自建住宅建设给予切合实际的引导，为寒冷地区新建和改建农村住宅提供参考。

（本文已完结）