【文章內(nèi)容簡介】 太陽能技術(shù) 被動式太陽能技術(shù)在農(nóng)村住宅中的應(yīng)用被動式太陽房（或稱被動式太陽能采暖系統(tǒng)）的特點(diǎn)是不需要專門的集熱器、熱交換器、水泵（或風(fēng)泵）等主動式太陽能采暖系統(tǒng)中所必需的部件，只依靠建筑方位的合理布置，通過窗、墻、屋頂?shù)冉ㄖ矬w本身構(gòu)造和材料的熱工性能，以自然交換的方式（輻射、對流、傳導(dǎo)）使建筑物在冬季盡可能多地吸收和儲存熱量達(dá)到采暖的目的。簡而言之，被動式太陽房就是根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件，在基本不添置附加設(shè)備的條件下，只在建筑構(gòu)造和材料上下工夫，使房屋達(dá)到一定采暖效果的系統(tǒng)。因此，這種太陽能采暖系統(tǒng)構(gòu)造簡申、造價便宜。[1] 太陽能熱利用技術(shù)在住宅中的應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)是利用太陽能把水加熱的裝置，是目前實際應(yīng)用最多、技術(shù)最成熟、產(chǎn)業(yè)化最高的太陽能熱利用系統(tǒng)。太陽能熱水系統(tǒng)主要元件包括集熱器、儲存裝置及循環(huán)管路三部分，此外，還有輔助的再加熱裝置如電熱器等以供應(yīng)無日照時使用。普通太陽能熱水系統(tǒng)的原理是利用溫室原理，把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并向水傳遞熱量，從而獲得熱水。具體來說，太陽光透過玻璃進(jìn)入密封的集熱器內(nèi)，大部分能量被集熱器內(nèi)的黑色吸收體吸收，然后將熱量傳給冷水，冷水加熱后重量變輕，自動流入水箱上部，水箱下部冷水由于密度大而自動流入吸熱體繼續(xù)獲得熱景，周而復(fù)始，水箱內(nèi)的全部冷水將被加熱。當(dāng)太陽能加熱能力不足時，由輔助再熱裝置補(bǔ)充熱量。太陽能熱水輻射采暖的熱媒溫度為3060℃的低溫?zé)崴?，這就使利用太陽能作為熱源成為可能。按照使用部位不同，可分為太陽能頂棚輻射采暖、太陽能地板輻射采暖等幾類。[2] 圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用節(jié)能技術(shù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)是保護(hù)房間免受室外低溫、高溫和風(fēng)的作用，而供暖系統(tǒng)則可使室內(nèi)維持一定的溫度，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的好與壞對房間的溫度有重要影響。圍護(hù)結(jié)構(gòu)系由結(jié)構(gòu)層、保溫層、隔汽層或防水層以及內(nèi)、外面層所組成。其中結(jié)構(gòu)層和保溫層是主要的。結(jié)構(gòu)層通常是密實的材料層，因此具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)，且對水蒸氣和空氣的滲透性能是不良的。保溫層通常釆用低導(dǎo)熱性的和水蒸氣和空氣易透過的材料?？梢哉f圍護(hù)結(jié)構(gòu)是農(nóng)村住宅節(jié)能的最薄弱的環(huán)節(jié)，在農(nóng)村大部分地區(qū)的住宅外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能與國家標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)。所以，對于農(nóng)村住宅節(jié)能來說，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的改善是節(jié)能關(guān)鍵。 外墻在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，墻體所占比重最大。冬季通過墻體散失的熱紐約為建筑總散熱量的20%，夏季通過外墻吸收的熱量約為建筑總吸熱量的35%。因而外墻體的保溫設(shè)計相當(dāng)重要。最為常用的方式就是增加墻體的保溫層，保溫層根據(jù)位置的不同可以分為：內(nèi)保溫、外保溫和夾心保溫，由于內(nèi)保溫的形式有一定的局限性：由于保溫材料位于承重墻體的內(nèi)側(cè)，所以減少了建筑的室內(nèi)使用面積。由于保溫材料位于內(nèi)側(cè)，承重墻體的溫度較低，當(dāng)室內(nèi)濕度較大時，就容易形成結(jié)露的現(xiàn)象。而外保溫墻體與夾心保溫、內(nèi)保溫比較起來，可以避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)的“冷橋”影響，同時可以避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部凝水，保護(hù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)受到室外氣候的不利影響，所以外保溫形式得到了廣泛的運(yùn)用和推廣。在農(nóng)村地區(qū)，可以利用當(dāng)?shù)刎S富的植物秸稈材料，制作成植物秸稈的保溫層，無論是國外還是國內(nèi)，這種材料是最為經(jīng)濟(jì)，也是最為簡易的。利用植物秸稈生產(chǎn)的草板是很好墻體保溫材料，植物秸稈的導(dǎo)熱系數(shù)極低，在外墻附加50mm的草板就能起到很好的保溫效果。草板也是一種能呼吸的材料，所以在進(jìn)行外表面裝飾的時候避免采用不透氣的水泥砂漿，應(yīng)該選擇有一定空隙率的材料，如：混合型砂漿等。夾層外墻是另一種有效提高墻體保溫效果的做法，即將墻分為承重和保護(hù)兩部分,其中承重部分的墻體厚度可以為370mm，而保護(hù)部分墻體厚度可以采用120mm。中間留60mm?120mm空隙,可填保溫材料，也可做空氣層。此種墻體保溫性能明顯上升，是農(nóng)村比較適用的一種墻體類型，這種墻體在我國的東北地區(qū)已經(jīng)開始運(yùn)用。在農(nóng)村地區(qū)，植物秸稈、鋸末、谷殼等材料也是很好的保溫材料，可以作為夾層墻的填充材料，但是需要注意的是一定要注意材料的防腐，在農(nóng)作物保溫材料暴曬以后，加入防腐、防蟲劑。 [3] 屋頂東北地區(qū)的屋頂形式多采用硬山式坡屋頂?shù)男问剑绕轿蓓敻诠?jié)能。東北地區(qū)實測與平屋頂相比，室內(nèi)溫度冬天提高了大約3℃4℃，夏天則降低了4℃5℃，現(xiàn)狀建筑屋頂多為木結(jié)構(gòu)，少有采用保溫材料的，外蓋普通紅瓦或灰瓦，節(jié)能效果很差。選擇保溫性能更好的保溫材料，降低屋頂?shù)膶?dǎo)熱系數(shù)。膨脹珍珠巖、礦棉、爐渣等疏松、輕質(zhì)的材料較傳統(tǒng)的草泥好，其中以膨脹珍珠巖的性能最優(yōu)，其導(dǎo)熱系數(shù)比草泥低96%，相同厚度提高熱阻11倍。而且膨脹珍珠巖的價格也比較低廉，適合在農(nóng)村地區(qū)推廣，同時這種材料可以反復(fù)利用。在施工過程中可以在屋頂?shù)某兄亟Y(jié)構(gòu)上直接鋪水泥膨脹珍珠巖的板材，或者是將珍珠巖用塑料袋包裝起來以后再鋪設(shè)在屋面上。農(nóng)村地區(qū)大部分仍采用的是木結(jié)構(gòu)屋頂，在調(diào)研發(fā)現(xiàn)，很多居民是在木榑上加木望板，再在表面鋪設(shè)植物秸稈和草泥的保溫，再鋪設(shè)瓦材。這樣的屋頂較混凝土屋頂自重輕，易于施工，但傳統(tǒng)的做法的保溫效果還需改進(jìn)。所以在繼承了傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)屋頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，對構(gòu)造層次進(jìn)行了改造。采用雙層木望板的形式，中間留有空氣間層30mm左右，中間可以填充干燥的秸稈末，上層木望板上鋪設(shè)油氈瓦，這種屋頂較傳統(tǒng)的瓦材自重降低了很多。 外窗外窗部分的熱損失占整個建筑能耗的30%，同面積的窗戶的熱損失是同等面積墻體的9倍，所以外窗的節(jié)能設(shè)計是建筑節(jié)能的一個重要環(huán)節(jié)。提高外窗的保溫性能有以下幾種方法：1. 增加窗戶層數(shù)采用雙層或單框雙坡有條件的居民可以釆用雙層玻璃或者單框雙層玻璃。一波一膜是指在玻璃窗內(nèi)側(cè)扇上貼透光率為80%左右的含有氧化鋅和氧化錫特殊薄膜，形成“透短反長”的效果，薄膜距離玻璃30mm，保證薄膜與玻璃之間的氣密性，形成空氣間層，這樣可以降低導(dǎo)熱系數(shù)60%。延慶農(nóng)村地區(qū)的窗框多釆用單層木質(zhì)窗框，部分窗框己經(jīng)變形和老化，新修住宅多釆用鋁合金窗框。從熱工性能來看，木和塑料的保溫隔熱性能要優(yōu)于剛和普通鋁合金，同時價格更加便宜，但是木和塑料的耐久性能較差，通過木窗進(jìn)行過防腐和防水處理以后，是適合在農(nóng)村地區(qū)使用的。平開窗比推拉窗更利于保證窗的氣密性，在北方農(nóng)村地區(qū)，冬季居民會用漿糊和紙來粘窗戶的漏縫，這樣簡單的措施就能減少75%的漏風(fēng)。而窗縫的冷風(fēng)滲透占整個窗熱損失的1/31/2。加強(qiáng)門窗的氣密性是加強(qiáng)窗保溫性能的最為簡單和有效辦法，很多可以通過居民自己動手進(jìn)行施工。過密的窗格在冬季時對陽光有很大的遮擋，所以在窗格的設(shè)計中應(yīng)該合理的考慮開啟扇的位置，可以適當(dāng)?shù)膶⒎稚⒌拈_啟扇進(jìn)行整合，減少框格的桿件，不僅節(jié)約了材料而且能保證最多的陽光進(jìn)入室內(nèi)。 總結(jié)在針對農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時，如果不加以正確的引導(dǎo)，將造成巨大的能源與物資的浪費(fèi)，也會對建筑周邊的環(huán)境造成巨大的危害。為了能在農(nóng)村地區(qū)達(dá)到節(jié)能物資、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的目的，需要：1. 盡量形成物質(zhì)能量的循環(huán)體系。對于建筑全壽命周期內(nèi)的能源與物質(zhì)投入以及最后的廢料的處理要有全面的估計。2. 建筑在每個環(huán)節(jié)都要減少能源的消耗。從建筑原始材料的收集，材料的加工與生產(chǎn)、建筑的設(shè)計與建造、建筑的使用、建筑的銷毀這幾個環(huán)節(jié)均要考慮到能源的消耗問題。前兩個階段的關(guān)鍵是建筑材料的選擇，一般采用的是就近原則，材料可以在基地附近獲得，并且材料不會對周邊環(huán)境造成影響。第三個階段主要依靠建筑設(shè)計解決，通過設(shè)計手法上的措施改善建筑的釆光、通風(fēng)等一系列的問題。第四階段應(yīng)該將建筑設(shè)計與區(qū)域的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃結(jié)合起來，以產(chǎn)業(yè)帶動新能源的運(yùn)用。4 樣板房設(shè)計 概述 設(shè)計目標(biāo)通過樣板房的設(shè)計帶動周邊節(jié)能住宅的推進(jìn)工作，節(jié)能住宅的設(shè)計是建立在對于東北當(dāng)?shù)氐膶嵉卣{(diào)研與研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行，選擇適合東北地區(qū)的建筑材料與技術(shù)，將這些技術(shù)有效的整合起來，并有效降低建筑的造價，讓大部分中等收入的農(nóng)民有能力承擔(dān)，從而使節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用落地實處，也改變以往“樣板房”只有少數(shù)富裕居民才有能力修建的局面，真正起到示范作用。但“樣板房”的作用并不是希望所有村民都按照這樣的形式及方式進(jìn)行修建，而是希望村民通過樣板房來了解與接受其中的一些技術(shù)與材料運(yùn)用于自宅的建設(shè)中，提高村民對于鄉(xiāng)土材料以及節(jié)能技術(shù)的接受程度。 設(shè)計要求從建筑的全壽命周期的角度出發(fā)，節(jié)能的農(nóng)村住宅需要滿足以下幾點(diǎn)要求：（1）功能適應(yīng)性滿足農(nóng)宅的基本生活功能和室外環(huán)境性能，應(yīng)該方便使用、靈活可變、高效率的利用空間。（2）技術(shù)適宜性在建筑全壽命周期的各個階段均采用適宜的技術(shù)，并要保證居住的安全性和可靠性，并能高效地使用各功能，保證在建筑在全壽命周期內(nèi)有很好的節(jié)能特性。（3）環(huán)境協(xié)調(diào)性該部分應(yīng)該是農(nóng)村節(jié)能住宅的設(shè)計的關(guān)鍵，它主要包含：節(jié)能、生態(tài)、環(huán)保等因素：首先，能源消耗最小原則，減少常規(guī)能源的消耗，盡量運(yùn)用太陽能等可再生能源，在全壽命周期內(nèi)的各階段均需采用有效的節(jié)能技術(shù)；再者，資源最佳利用原則，建筑全壽命周期中，盡可能減少不可替代資源的耗費(fèi)，控制可替代和可維持資源的利用強(qiáng)度，