农牧区墙体结构与可再生能源利用

　　摘要：农牧民居住房屋的结构以砌体和土坯形式为主，绝大部分为自建房，存在着安全隐患及节能环保等问题。本文针对内蒙古农牧区住房安全和采暖能源利用方面存在的问题，给出示范方案以及相关测试数据，供北方地区参考借鉴。

　　关键词：住房安全;墙体结构;可再生能源利用;节能环保

　　0引言

　　“三农”问题是关乎国计民生的根本性问题，没有农业、农村的现代化就没有国家的现代化。《中国农村扶贫开发纲要(2011-2020年)》提出的“两不愁、三保障”中的住房保障要解决的问题就是房屋安全问题，即实施危房改造，使农村房屋满足结构安全条件⑴。

　　在此基础上，也不能忽视农村房屋节能环保的问题，因为农牧区以散煤燃烧为主且分布广、治理难度大，所以农牧区污染防治任务是一场硬仗、苦仗，事关自治区的经济发展和长治久安。如何通过农村房屋建造破解上述两个问题，本文以问题为导向，结合内蒙古农村牧区住房基本情况和问题所在，给出实际示范案例和测试数据，以期能为提高自治区农牧区住房品质、建设靓丽内蒙古添砖加瓦。

　　1内蒙古农村牧区住房现状

　　2015年，内蒙古自治区建设科技开发推广中心在全自治区范围内共抽取2498户，开展关于农牧区居住房屋现状及人居环境的调查，包括农牧区居住房屋的基本情况、建筑安全性、建筑节能、可再生能源利用、垃圾处理、供水排污及厕所设施。基于调研结果提出了改善内蒙古自治区农村、牧区居住房屋品质和人居环境的解决方案，并完成了内蒙古自治区农村、牧区居住房屋的绿色生态发展研究和政策建议。此次调查研究主要发现两方面问题。

　　1.1房屋存在安全隐患

　　农牧民居住房屋的结构以砌体和土坯形式为主，绝大部分为自建房(图1)O无设计图纸、施工队伍无资质、无施工监理单位建设的所谓“三无工程”农房大量存在。其中，农牧民自建房所占比例为94%，而非自建房的比例仅为6%o自建房的比例过高，建造过程不规范直接导致房屋安全等级普遍偏低，调研发现接近一半的房屋构件连接方式存在严重缺陷和明显的裂缝，且房屋的侧向变形超过层高的1/200或1/150，安全等级为A级及A+级的农村牧区房屋较少。

　　总体来看，内蒙古自治区农村、牧区房屋的结构安全等级均较低，房屋构件存在明显缺陷或严重缺陷，这也说明了内蒙古自治区农村、牧区居住房屋危房改造任务的艰巨性。我国是一个多地震国家，地震基本烈度6度及以上地区占国土面积的79%以上，其中绝大部分属于农村，而调研地区的房屋绝大部分为村民依据经验自行建造，无抗震构造措施。

　　1.2房屋采暖以散煤、秸秆为主且房屋能耗高

　　调查发现，内蒙古自治区农牧民生活能源类型主要是燃煤、秸秆和粪砖，其中以燃煤为主要生活能源的农牧民住户所占比例最高，该比例为29%;以秸秆和粪砖为主要生活能源的农牧民住户所占比例均为20%;22%的农牧民住户生活能源以燃煤和秸秆这两种生活能源为主。

　　围护结构的传热性能与建筑能耗密切相关，调研采集了农村、牧区居住房屋围护结构的构造信息，以《严寒和寒冷地区居住建筑节能设订标准》(JGJ26—2010)"I为依据，通过PKPM软件建模计算居住房屋的节能率，其中基准节能率为20世纪80年代初期建造的房屋的节能率。相比于基准节能率，不同房屋的建筑节能率有正、负之分。

　　68%的居住房屋的建筑节能率小于0%，其中建筑节能率为-10%〜-6%和-5%〜0%的农村牧区居住房屋所占比例分别为25%和34%。总体看来，内蒙古自治区农村牧区居住房屋节能率较低，大量农牧民居住房屋能率甚至低于0%，需要进行既有建筑节能改造;与牧区居住房屋相比，农村地区居住房屋的节能率更低。综上所述，目前农村、牧区住房的突出问题为结构安全存在隐患，生活能源以散煤、秸秆为主，且房屋节能措施少、节能率低，导致散煤、秸秆的燃烧和污染物排放量显著增加。

　　2示范工程解决方案

　　针对上述问题，内蒙古建设科技开发推广中心提出了''一种体系解决两个问题，先降能耗再减排放”的理念。以房屋安全为根本要求，以低能耗房屋和可再生能源利用为导向，将示范工程选址于内蒙古包头市土默特右旗苏波盖乡东老藏营村，集中建设34户幸福互助院，建筑面积为1962m2，于2018年5月开工建设，2018年12月建设完成。

　　2.1示范工程结构与技术特点

　　示范工程墙体采用空腔聚苯模块体系，具体构造如图5所示。120mm(两侧各60mm)厚空腔聚苯模块内浇筑130mm厚混凝土，内外表面各采用15mm厚防护面层抹面，墙体传热系数可达0.25W/(m:-K)，以上技术措施将显著提高房屋节能保温性能和得热量，减少房间热损失，大大降低房屋能耗。该建造技术具有以下特点：

　　(1)EPS模块采用电脑控制全自动生产线，按建筑模数、节能标准、建筑构造、结构体系和施工工艺的需求，通过专用设备和模具高温真空一次成型制造，设有整体转角，四周边设有矩形插接企口，内外表面设有均匀分布的燕尾槽，且熔结性均匀、压缩强度高、技术指标稳定、几何尺寸准确(最大负误差0，2mm)。

　　(2)淘汰落后技术和产能，彻底取代黏土砖和块状组砌材料，摒弃传统的房屋建造块材组砌工艺。

　　(3)减少房屋在采暖和制冷方面对化石能源的依赖，同时也减少或避免有害气体或物质的排放，例如0.3m厚EPS空腔模块复合墙体的保温隔热性能与3.2m厚实心黏土砖墙体等同。

　　(4)EPS空腔模块具有良好的力学性能，且内外表面均匀分布着燕尾槽，与混凝土和厚抹面防护层可有机咬合，从而提高复合墙体的抗冲击性、耐久性和防火安全性能，做到了EPS空腔模块保温层与建筑结构同寿命切(图6)。该技术可取代黏土砖和块状组砌材料，摒弃了传统的房屋建造块材组砌工艺，实现了标准化、工厂化、装配化、精细化建造村镇抗震防灾节能房屋，是我国村镇抗震防灾节能房屋建造技术的•次革新。

　　2.2利用可再生能源改变采暖能源结构

　　内蒙古幅员辽阔，东西直线距离2400km，南北跨距1700km，横跨东北、华北、西北三大区。所处纬度较高，属丁:严寒和寒冷地区，冬季漫长寒冷，但日照充足，太阳能资源非常车富，大部分地区年日照时数都大于2700h，局部地区高达3400h以上[4]o太阳能资源如此丰富，但是一直存在资源利用效率低、不稳定、利用造价高等缺点，往往仅作为电力、燃煤取暖的辅助热源。

　　由于示范工程墙体采用120mm厚EPS模块体系保温，可以大大降低房屋耗热量，另一方面以真空管集热器有效采集太阳能，使太阳能可以满足全部采暖需求，实现了“先降能耗再减排放”，在满足居民舒适度的前提下，改善了农村牧区采暖能源结构，减少了燃煤量和大气污染物的排放量。示范项目采用真空管集热器，集热面积约337m2o采用2019年1月13日-3月18日实测数据进行分析，集热系统实际运行效率为45.9%o3实际效果分析示范工程房屋可达到抗震设防烈度8度要求，建筑节能率达到76%，单位建筑面积围护结构耗热量指标为13.5W/m:，接近超低能耗;建筑的相应指标。

　　采暖期室内温度在16〜209之间，室内昼夜最大温差能保持在4°C以内，室内舒适性好。由此可计算出，示范项目由于建造方式的改变，每年可廿约标煤约52t，减少二氧化碳排放量约128t，减少二氧化硫和粉尘排放分别为It、0.5t此外，由于住户使用太阳能采暖，较以前燃煤采暖每户节煤1.5t，直接为住户节省1000多元。目前采暖季户均每天仅用0.7度电，运行成本很低，大大节省了住户的采暖费用。

　　参考文献：

　　[1]陈一全，葛金霞.寒冷地区绿色农房外墙保温适宜技术探索与研究应用[J].墙材革新与建筑节能，2017(06):60-64

　　[2]住房城乡建设部.严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准:JGJ26—2010[S]，北京：中国建筑工业出版社.2010.

　　[3]李哲，李效益，谢美君，等.严寒地区EPS模块保温结构一体化新型农宅设计应用研究[J].建材与装饰，2018(26):72-73.

　　[4]李玉虎.集中集热分户储热建筑-•体化太阳能热水系统在多层住宅工程中的应用卩].江苏建筑，2015(06):104-106.

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