黑龙江省农村民宅保温性能绿色改造方案研究

黑龙江省农村民宅保温性能绿色改造方案研究

瞿钰王灵云李虹锐苏义坤

（东北林业大学黑龙江哈尔滨150040）

【摘要】本文以黑龙江省为例，运用问卷调查法，结合调研数据，分析黑龙江省农村民宅现阶段的保温状况以及存在的问题，提出符合实际需求的绿色经济改造方案，用以改善村民的居住环境，提高住宅的舒适度，并且实现经济效益最大化。

【关键词】农村民宅；绿色改造；经济效益；黑龙江省

【中图分类号】TU111.4【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）12-0224-04

1.引言

近年来，我国农村生活质量有所改善，许多农村既有民宅已不能满足人们对居住环境的要求。本文研究的黑龙江省位属高寒地带，其采暖期较长，农村民宅对房屋保温性能要求较高。现今，调研地区民宅采用以火炕系统（灶台-火炕-烟囱）、土墙、土暖气相结合的供暖方式，且外墙采用直接裸露的红砖，无保温层，影响房屋保温性能。在能源方面，目前黑龙江省农村地区仍以煤炭为主要供热物质，也由此引发了一系列问题，例如燃烧秸秆、薪柴等采暖方式污染排放量大以及能源利用效率低，造成能源浪费。因此，应对农村民宅保温性能的绿色改造。

通过考察哈尔滨平房区、阿城区以及齐齐哈尔、牡丹江市周边农村，从外围护墙体类型和供暖方式两个方面入手，对农村民宅保温方式及特点进行分析，结合测量数据以及农村经济状况提出改造方案，解决农村住宅冬季保温效果差、能源利用率低的问题，达到减少建筑能耗、改善住宅的热舒适度和提高村民的幸福感的目的。

我国建设部2010年对农村居住房屋发布了节能改造要求文件，由此展开农村地区的建筑节能工作[1]。我国的绿色节能建筑改造尚处于起步阶段，但经过近十年的实践，已有不少高质量的绿色节能建筑改造案例，如黄土高原的新型绿色窑洞改造以及北京“太阳能-建筑一体化”项目[2]，同样，发达国家的民宅保温也是依托太阳能的高效利用，以减少房屋降温或供暖所需的能源消耗，且发达国家的太阳能建筑发展真正实现了设计-开发-应用的商业化运作,形成了完整的太阳能建筑产业化体系[3]。在建筑外墙保温方面，我国已由外墙内保温过度到效果较好的外墙外保温系统，保温材料的选择经历了从低效环保（如硅酸盐类及胶粉聚笨颗粒等浆性材料）向专业保温材料（EPS、XPS、PU等）的转变，新型保温材料与保温模具也逐渐被研究与应用在建筑的保温领域。国内的民宅由于经济环境不佳导致其与发达国家的农村住宅在保温效果上存在差异，尤其在黑龙江省，太阳能的应用并不广泛，因此推广起来十分困难，因此本文就此现状提出适用于该地区的绿色改造方案，使住宅保温性能提高的同时减少能源消耗及花费。

2.外墙保温方式改造

经调研，样本农宅的外墙厚度为400mm左右，且村民普遍反映墙体偏薄，在临近供暖之际，室内温度偏低，因此需在保留原有外墙的基础上，对其进行保温改造，从而有效降低能源消耗率，达到节能目的。

2.1外墙外保温

外保温，即将保温层放置在外墙外侧，能较好地保护建筑物的主体结构，避免房屋在冬季因温度过低而使墙体结构出现裂缝，同时还可避免外墙圈梁、构造柱梁和门窗形成散热通道，从而出现“热桥”效应[4]。常用的外墙外保温材料有聚苯乙烯塑料泡沫板（EPS板）、XPS挤塑板、聚氨酯泡沫塑料保温板和岩棉板等，通过市场调研，记录其价格及性能，如表1。

注：1.保温材料厚度定位90mm。2.忽略试用期间的维修人工费。

3.供暖方式改造方法

农村民宅供暖能源主要来源于煤炭及柴火，其燃烧产生大量的有害气体及固体颗粒，使雾霾天气加重、气候恶化。每年供暖时期，哈尔滨雾霾天气频繁，成为全国污染最为严重的城市之一，因此对于农村民宅的供暖方式绿色改造刻不容缓。

3.1水暖板及水炕

水暖板作为新型供暖方式，通过在板底铺设热水循环管道，水温由机器控制，可自由调整，且能保持恒温。在调研过程中，部分村民反映火炕温度难以控制，且较干燥，体感舒适度较低。采用水暖板方式供暖，一个供暖季只需要五瓶矿泉水（不宜使用自来水，水垢会堵塞管道，增加后期维修难度），供暖一晚上消耗约一度电，相较于煤炭供暖，既经济又绿色环节能。水炕较水暖板，工作机理相似，但对于大部分农村住宅，已有的火炕若重新盘成水炕，造价略高且工作量大，因此不适宜采用。

3.2地源热泵

地源热泵利用可再生能源——大地热源的热泵，冬季由低品位热源转换为高品位热源为房屋供暖，同时储蓄部分冷量供夏天制冷；夏季通过热泵将房屋内的热量收集到地下以降温，同时储存热量以备冬用。地源热泵属于经济有效的技术，每消耗1KWH的能量，用户可得到4.4KWH的热量或冷量，提高了能源的利用效率，减少能源散失，同时还可供生活热水[8]。

3.3太阳能空气源热泵

太阳能是一种储量巨大、无处不在的清洁能源。太阳能空气源热泵系统是将太阳能集热循环与热泵循环并联，相互配合工作。此条件下，该系统可加热至30~40℃，其集热效率约为35%，太阳能的实际贡献率为31%。其优点是运行费用适中，采用室外空气作为热源，无需打井；安装风机盘管后夏季可用于制冷。但也存在热泵投资相比生物质锅炉稍高的缺点。

3.4供暖方式改造费用测算

3.4.1水暖板改造费用

采用水暖板替代样本农宅火炕，其改造费用用C表示，单位为元，按公式（5-1）计算：

式中：

T1——第一年所需费用（元）

T2——第二年所需费用（元）

G——空气源热泵安装成本（元）

E——电费（元）

3.4.4调研数据及计算结果

经调研，样本农宅适用数据及计算结果如表2、表3。

注：冬季供暖天数按150日计算，夏季制冷天数按30日计算。

4.方案确定与分析

4.1改造方案

经表2分析，EPS板所需材料成本最低，同时也是比较常见的保温材料，符合农村的经济情况，因此，利用EPS保温板对外墙夹层，提高民宅保温性能。供暖方式选择用水暖板代替火炕为房屋供暖，虽然空气源热泵与地源热泵达到的环保效果更加，能源利用率更高，但考虑农村经济状况，选择水暖板更为合理.

4.2方案分析

针对上述方案，进行能耗计算以及经济性分析，其中能耗计算从外墙改造以及供暖方式改造两方面考虑

4.2.1能耗计算

（1）外墙改造

采用清华斯维尔节能设计BECS2016以及能耗计算BESI2016软件对样本民宅进行三维建模，并进行外墙能耗分析，主要研究改造前后的传热系数及耗煤量的变化，生成表4、表5和表6。

①K值减小百分比ΔK传热系数的变化率，本文用ΔK表示，单位为W/（m2K），按公式（5-8）计算

Y=5-1+59.98/831.892=4+0.07=4.07年

5.结论与展望

（1）本文以黑龙江省农村民宅为样本进行绿色节能改造分析，采用调查问卷与实地调研相结合的方式获取基本信息，分析并提出改造方案，后利用清华斯维尔节能设计（BECS2016）以及能耗计算（BESI2016）软件建模对方案进行能耗分析，并辅以经济性分析以将改造方案的效果量化展现。

（2）根据以上计算，采用外墙EPS保温板加层以及水暖板代替火炕的方式对既有民宅进行保温性能绿色改造，每年可为每户村民节省约832元的能源支出，投资回收期约为4.07年；经软件模拟分析，改造后房屋传热系数降低65.8%，房屋保温性能以及热舒适度得到改善。

（3）此方案具有技术上的可行性和经济上的合理性，减少了建筑能耗，在环境保护方面也做出一定的贡献，具有可推广性。方案研究采用控制变量法，将各单因素影响结果叠加得出宏观结论，忽略各因素之间相互影响因子，且仍需考虑更多相关因素，因此方案还有待完善。

（4）与村民交流过程中发现大部分村民节能意识有待提高，对于新型节能方式不甚了解，因此相关政府应普及节能知识，开展保护环境专题讲堂，让村民了解建筑节能的重要性及可受益性，正确引导村民对民宅进行改造，使村民切身感受到室内温度升高带来的舒适感。

参考文献

[1]董馨潞.东北严寒地区农村住宅外围护结构节能改造策略研究[D].哈尔滨工业大学,2015.

[2]沈芳亮.绿色节能技术在建筑改造中的应用研究[D].天津大学,2007.

[3]张小明.美国的太阳能住宅[J].中国房地产业,2005(4):20-21.

[4]金从,王西云,杨锋.热桥效应与建筑墙体保温[J].科技信息,2009(24):536.

[5]肖敏.论聚氨酯泡沫塑料在建筑上的应用[J].中国西部科技，2009,8(20):29-29.

[6]马少倩.岩棉板在建筑工程中的应用及前景[J].门窗,2013(12).

[7]蒋善江,周昌组,张群.保温装饰一体化板的开发与应用[J].中国建材科技,2012(6):78-80.

[8]何雪冰,刘宪英.北方地区应用地源热泵应注意的问题[J].低温建筑技术,2004(2):85-86.