西北地区农村既有农居建筑围护结构的节能改造

范萍萍 赵子琴

（兰州工业学院土木工程学院，甘肃 兰州 730050）

我国西北地区农村农居建筑占地较多，建筑土地利用率较低，建造施工技术水平偏低，缺乏统一的建筑规划和科学的建筑设计，不重视建筑热工性能和舒适性要求，建筑能源利用率较低，农居保温隔热性能差，能源消耗较大。

目前，西北地区农村既有农居建筑的节能改造工作量大，涉及到相关政策、施工技术、选用材料供应、基本投资与成本回收等诸多问题，其中的关键问题如何以最少的投资达到最满意的建筑节能效果。建筑进行节能改造，可节约能源、保护环境，提高农民的生活质量。对西北地区农村的农居进行合理的建筑节能改造，为该地区农民营造一个健康舒适的室内环境，是目前一个亟待解决的问题。

1 西北地区农居特点

西北地区是多民族聚集地，经济相对薄弱。西北地区农村农居建筑不仅要满足农民日常居住生活的要求，还要满足一般的农副业生产的需要。“一”字形院落朝南向展开是当地最常见的布局，建筑一般为东西横向布置，其中东西朝向的房屋用于厨房、储藏室等辅助用房，而南北朝向的房屋则主要作居住用房，建筑类型大多为单户、双户以及多户并联的建筑类型。长期以来，西北地区农居建筑大多为个人设计和建造，农居建筑缺乏合理的规划和设计。在房屋修建的过程中，由于经济、技术以及施工条件的限制下，农民常选用一些落后的建材，农村住房建造水平低，建筑设计仍采用传统的做法，保温措施少，大部分住房未进行保温处理，致使其建筑能耗大，不利于节能。既有农居建筑的门窗热工性能和气密性较差，墙体和屋顶均未采用保温材料建造，从而使整个农居建筑的围护结构传热系数过大，散热量很高，节能效果较差。再由于农村本来采暖设备简陋、供热效率偏低，冬季采暖能耗约占生活耗能的80%，这就造成了大量的能源浪费和经济损失。

2 既有农居在围护结构方面存在的问题

由于经济条件相对较差，我国西北地区农村既有农居建筑中最常见的墙体材料为实心粘土红砖，使用实心粘土红砖不仅严重浪费土地资源，而且其保温隔热性能也较差。同时考虑到西北地区冬季气温较低，昼夜温差大，屋内的热量会通过墙体传导和冷风渗透而损失较多热量，从而造成取暖热能的严重浪费。如果在新建建筑中采用具有良好保温隔热性能的墙体材料，便可有效减少冬季室内的热量流失，从而降低采暖能耗。同时，西北地区农村既有建筑的门窗密封性也较差，常见的农居中玻璃均是单层，而门窗实际上是围护结构中保温的最薄弱环节。西北地区农村农居中屋顶由于无任何形式的保温材料，故屋顶的保温性能通常较差。

3 围护结构节能改造

3.1 墙体改造

墙体在整个农居建筑的外围护结构中所占比例最大，外墙保温措施对西北地区农村建筑的节能效果明显，农村居住建筑在建设过程中应考虑外墙保温[1]。墙体传热造成的热损失占整个热损失的比例也最大，外墙散失的热量约占整个围护结构总能耗的25%左右，因此墙体是既有农居外围护结构的主体，也是建筑能耗的主要部位。对于既有农居建筑的外墙进行建筑节能改造的做法有外墙内保温和外墙外保温两种。外墙外保温技术是节能建筑墙体保温的主要方式， 尤其对既有建筑节能改造来说， 外墙外保温技术能达到比较好的效果[2]。在本文建议采用以下两种方案进行外墙外保温墙体改造。

方案一是在外墙的室外表面上粘贴聚苯板，在外部铺设玻璃纤维网格布最后完成饰面层。从施工的方法中，可以看出这种做法更适合在新建建筑中使用，由于新建建筑的外墙表面比较清洁，有利于粘贴材料粘贴聚苯板和墙体。然而对于既有农居建筑而言则要复杂一些，在施工之前一定要进行彻底的外墙基层清理工作，否则会使外墙上的保温材料的粘贴效果下降，从而产生空鼓、脱落等问题，严重影响工程质量。因此本做法的缺点为耐久性能差，抗冲击性差，使用寿命较短，容易破坏。

方案二是在外墙上悬挂钢丝网架聚苯板，外抹水泥砂浆等面层材料。具体做法是先在墙体基层上打孔，放置预埋件，然后把钢丝网架聚苯板与预埋件进行连接，最后进行面层处理。这种做法的不足之处是面层处理时不易保证聚苯板的厚度，面层材料容易出现裂纹、空鼓甚至脱落[4]。此外，还有一种采用彩钢聚苯保温板的方法，可以较好弥补上述缺陷，对既有建筑的外墙、屋顶等部位进行外保温节能改造，耐久性较好，抗冲击性较好，并且很少出现面层材料裂纹、空鼓、脱落等问题。综上所述，第二种做法在既有农居建筑的节能改造中比较容易实现。

3.2 门窗改造

在建筑物中门窗除了有采光、通风、日照等功能外，它还是建筑维护结构的一部分，主要担负了保温和隔热作用。建筑中通过门窗的传热和门窗缝隙的散热所消耗的热量占有较大的比例。西北地区既有农居建筑门窗面积占建筑面积比例一般都为10%左右。长期以来，西北地区农村既有农居建筑的门窗均较为简陋，大部分采用单层玻璃，并且密封性较差。外窗的热损失量，约占整个房屋的30%[3]，是西北地区农村既有农居建筑节能改造的一项重要工作。建筑物的门窗节能技术主要的目的是节约能源和降低能耗。对于门窗的节能改造主要从以下方面进行：

3.2.1 玻璃改造

对于外窗的节能，屋内热量主要通过外窗玻璃热辐射、窗框材料的热传导以及窗页和窗框上缝隙间的热对流等途径散失。据有关测试数据显示：从门窗散失的热能约占整个建筑的50%；通过玻璃损失的能量约占建筑中门窗能耗的75%，其中玻璃在窗户面积中又占80%左右[6]，是建筑能耗散失的最薄弱部位，玻璃造成的能耗占建筑总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3[6]。

通过分析，适合于西北地区既有农居建筑窗户节能有两种方案。方案一是去除既有建筑中原有的玻璃，更换为节能的双层中空玻璃。在西北地区，尤其是冬季比较寒冷的新疆、青海、河西走廊等地区，由于保温御寒、隔热节能以及抗风沙的需要，采用双层门窗是十分必要的。双层玻璃窗可采用中空玻璃，两层玻璃间的间距一般选择为6mm，因为当间距为6mm时在两层玻璃中间的空气恰好不能流动，这样便使热量损失为最小[7]。方案二是在既有建筑原有的外窗玻璃上贴建筑节能隔热安全膜。在外窗透明玻璃表面粘贴建筑隔热安全薄膜，通过做法是通过降低玻璃的遮蔽系数，同时增大玻璃的热阻来进行节能保护。由于该方法施工快速简便和造价低，效果也较好，非常适合在西北既有农居建筑节能改造中使用。

3.2.2 窗体改造

改善窗户的保温性需解决镶嵌材料和框扇型材两部分，窗体改造即为改造窗框的型材。目前西北地区既有农居建筑的窗户多采用木窗或铝合金窗，农民在选择窗体的类型上只注重采光而忽视保温性能。传统的双层木窗密封性差，窗间的空气处于流动状态，不利于保温。对于钢窗框和铝合金窗框一方面要避免冷桥出现，另一方面还要注意窗框的密闭性。因此，西北地区农居建筑节能改造中改变门窗窗体材料和形式势在必行，提倡将传统木窗改造成为双层玻璃塑钢推拉窗。

3.3 外门改造

对于外门的节能改造，首先，外门最好采用双层门，当既有农居已采用单层门时应做好保温处理，以提高外门的隔热性能。其次，应在门框与墙体之间的缝隙部位设置密封条，密封条可以减少外门处室内外的空气流动，一般选择耐久性和弹性均较好的材料。第三，对门体材料传热系数不符合要求的外门，可通过在门芯或门内外加贴高效保温材料的方法来提高外门的保温性能，在总外层还需使用强度高且阻热性能好的面板加以保护。最后，在冬季时外门最好加设保温帘或保温扇，并安装闭门器。

3.4 屋面改造

屋面是一个散热量很大的地方，虽然屋面在建筑围护结构总面积中所占比例远低于外墙，但对于西北地区农村的单层房屋而言，屋面散热量占总散热量的15%左右。因此屋面的保温至关重要，必须予以足够的重视。通过综合分析上述原因，适合于西北地区既有农居建筑的屋面节能改造一般有以下2种方案。

方案一是平屋顶改造成坡屋顶。将既有农居建筑中保温性能较差的平屋顶改造为保温性能相对较好的坡屋顶形式，在平屋面上用轻钢龙骨支撑起混凝土薄板，并设置通风换气口，并且通风换气口面积最好能占顶棚面积的1/300以上。将坡屋顶的通风口做成可开启可闭合的形式，利用“烟囱效应”的原理，把屋面改造成屋顶檐口与屋脊可通风的形式，这种形式能够兼顾冬季保温和夏季隔热，夏季可开启窗户，便于通风，冬季可关闭窗户，便于保温。

方案二是直接铺设保温层。在屋面加隔热保温层，通过提高既有建筑外围护结构传热热阻的方式来实现既有农居建筑节能改造的目的。具体处理时，需结合屋面防水的要求，在既有屋面上铺设一层经憎水处理的岩棉板，岩棉板的厚度根据热工计算确定，之后在保温层上做保护层和防水层。

4 结语

通过对西部地区的既有农居建筑的研究，对既有农居建筑的节能改造提出以下几点建议：1）采用外墙外保温方法对既有农居的墙体进行节能改造；2）通过在外窗玻璃贴隔热安全膜和加设双层塑钢窗的方式，进行窗体改造；3）应用加设密封条、保温帘和闭门器的方法对外门进行节能改造；4）通过平改坡和架设空保温层的方法，对屋面进行节能改造。