導(dǎo)語：農(nóng)村學(xué)校建筑節(jié)能設(shè)計策略一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:針對農(nóng)村學(xué)校冬季采暖能耗的問題，選取壩上地區(qū)的農(nóng)村學(xué)校進(jìn)行了實地調(diào)研。通過調(diào)研系統(tǒng)了解壩上農(nóng)村的氣候狀況和學(xué)校現(xiàn)狀，指出學(xué)校建筑冬季供暖方式落后、采暖能耗大、室內(nèi)舒適度低等問題。通過增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能、采用合理的建筑布局、充分利用良好的太陽能資源等節(jié)能策略，達(dá)到降低能耗、提高室內(nèi)熱舒適度的目的。

關(guān)鍵詞:壩上地區(qū);農(nóng)村學(xué)校建筑;建筑節(jié)能

數(shù)據(jù)顯示，我國建筑總能源所占的比例逐年上升。目前已上升為27.45%。建筑冬季的采暖能耗是建筑總能耗中所占比例最大的一部分。我國嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)都是采暖區(qū)，這些地方的總面積占全國的70.8%，冬季的采暖能耗占全國建筑總能耗的40%，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的采暖能耗十分龐大，所以也是節(jié)能潛力最大的部分。在這些地區(qū)發(fā)展節(jié)能建筑有著非常深遠(yuǎn)的意義。我國現(xiàn)存初中和小學(xué)學(xué)校共24萬所，在校人數(shù)約1.4億人，其中農(nóng)村中小學(xué)校的人數(shù)約占總?cè)藬?shù)的26.2%。而這些中小學(xué)建筑的人均消耗的能源量是普通人的4倍。壩上地區(qū)的冬季寒冷而漫長，加之農(nóng)村經(jīng)濟(jì)技術(shù)落后，許多學(xué)校冬季采暖設(shè)備落后，冬季采暖能耗大，針對這樣的現(xiàn)狀，改善教室冬季的采暖情況，提高室內(nèi)舒適度尤為迫切。

1壩上地區(qū)農(nóng)村學(xué)校能耗調(diào)研

1.1壩上地區(qū)氣候概況?！皦紊稀碧刂赣刹菰溉簧叨纬傻牡貛В忠驓夂蚝椭脖坏脑蛐纬傻牟莸槭讲菰?。壩上位于華北平原北部和內(nèi)蒙古高原南端交接的地方，總面積二十多萬平方公里。壩上平均海拔1486m，北緯41°～42°，年平均氣溫1.4～5℃，屬于溫帶大陸性氣候，天氣寒冷干燥，多晴朗，少降水。按照氣候?qū)W上對于冬季的界定(平均氣溫連續(xù)5天低于10℃為冬季，0℃以下為嚴(yán)冬)，這里的冬季長達(dá)7個月，嚴(yán)冬為5個月。壩上處于高原地區(qū)，天高氣爽，萬里無云，太陽能豐富，年均太陽輻射總量5.82×109J/m2，是河北省太陽輻射量最大的地區(qū)之一，日照時間長，年均日照時數(shù)為2815.3h，日照射率64%，是太陽能采集的最佳區(qū)域［1］。1.2學(xué)?，F(xiàn)況調(diào)研分析。為了了解壩上地區(qū)農(nóng)村中小學(xué)校教室冬季采暖以及室內(nèi)熱環(huán)境的狀況，筆者在2016年11月至2017年2月之間對壩上地區(qū)的多所學(xué)校進(jìn)行了實地調(diào)研，通過現(xiàn)場測試、實地拍照、問卷調(diào)查的方式，有目的地選取不同地區(qū)、不同條件、不同采暖情況的學(xué)校進(jìn)行調(diào)研，將最終的調(diào)研資料加以匯總比較，便于對壩上農(nóng)村中小學(xué)校的現(xiàn)狀有一個較為全面的掌握。結(jié)合問卷調(diào)研的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)學(xué)校存在以下幾方面的問題:(1)為了獲得南向的日照和采光，壩上學(xué)校的教學(xué)樓多為單廊式的平面形式，建筑體形系數(shù)較大，增加了建筑能耗，不利于節(jié)能減排;(2)教學(xué)樓的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)多用240mm或者370mm的實心磚墻砌筑，而且無外保溫結(jié)構(gòu);學(xué)校的門窗達(dá)不到氣密性的要求，冬季冷風(fēng)滲透嚴(yán)重，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)造成的熱損失巨大，教室溫度極低，室內(nèi)墻面結(jié)冰發(fā)霉，學(xué)生往往會凍得兩手通紅，影響身心健康和學(xué)習(xí)效率;(3)農(nóng)村地區(qū)由于條件限制，集體供暖的方式不合理，學(xué)校一般使用火爐采暖或者燃煤鍋爐采暖兩種供熱方式，這兩種供熱方式不僅熱效率低、能耗大，尤其是火爐采暖的教室，冬季門窗緊閉，火爐產(chǎn)生的煙氣導(dǎo)致室內(nèi)空氣品質(zhì)低，舒適度差，嚴(yán)重的可能會影響學(xué)生的健康;(4)學(xué)校采用的能源以常規(guī)能源煤炭為主，采用農(nóng)作物秸稈的薪柴作為輔助燃料，能源使用比較單一。

2學(xué)校建筑節(jié)能設(shè)計策略

通過調(diào)研，農(nóng)村學(xué)校冬季采暖存在高能耗、低能效、空氣質(zhì)量差的問題。在學(xué)校采取適宜的節(jié)能措施可以響應(yīng)國家低能耗、高能效的節(jié)能減排號召，提高教室室內(nèi)舒適度，既緩解了能源危機(jī)，又保護(hù)了環(huán)境。2.1增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能。提高建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能對于降低建筑能耗有十分明顯的作用［2］。因此建筑外墻保溫、屋面保溫以及門窗節(jié)能是學(xué)校建筑節(jié)能的一個主要途徑。2.1.1墻體保溫措施。首先，在進(jìn)行墻體設(shè)計時要注重保溫性，外墻應(yīng)設(shè)置保溫層。由于技術(shù)局限和維護(hù)不便，內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)不適合用于教學(xué)樓外墻，因此，應(yīng)該在外墻設(shè)置外保溫結(jié)構(gòu)。墻體的所有材料都必須具有良好的保溫性能，如苯板、金屬夾芯板、聚碳酸酯及酚醛等［3］。2.1.2門窗保溫措施。門窗是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中保溫節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，通過建筑外窗的熱損失就達(dá)到建筑全部熱損失的35%～45%。因此對于門窗的節(jié)能措施應(yīng)當(dāng)引起設(shè)計者的重視。在進(jìn)行外窗設(shè)計時，應(yīng)選用密封性能良好的材料，如斷橋鋁合金窗和塑鋼窗。條件好的學(xué)校可采用更為先進(jìn)的帶真空的高效保溫節(jié)能窗［4］。外窗在滿足功能要求的前提下合理控制窗墻比。另外，門的朝向應(yīng)盡量避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，如若避免不了，也應(yīng)在北向設(shè)置門斗，形成一個空氣緩沖區(qū)域，提高建筑保溫性能。2.1.3屋面保溫措施。屋頂保溫節(jié)能的原理和外墻一樣?？刹捎玫挠斜匚菝?、坡屋面、生態(tài)綠化屋面等。屋頂接收的太陽能輻射最多，可以充分利用屋頂來進(jìn)行太陽集熱，將太陽墻技術(shù)與光電板結(jié)合，形成了光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)－太陽能光電板單元。集熱板利用太陽能收集的熱量供學(xué)校冬季的采暖使用，熱效率可達(dá)50%～60%［5］。2.2采用合理的建筑布局。2.2.1優(yōu)化建筑體形系數(shù)。體形系數(shù)對于學(xué)校建筑的節(jié)能效果影響也很大。體形系數(shù)是指建筑表面積與體積的比值，所以建筑的表面積越大，散熱面積就越大，熱量損失也會變多，節(jié)能效果差。壩上學(xué)校的教學(xué)樓多采用單廊式長條形布局，體形系數(shù)大。相比之下，中廊式的布局形式體形系數(shù)較小，有利于節(jié)能減排。挪威GrongSchool是中廊式布局的一個典型案例，將南向房間作為主要的教室使用，而北向的無日光直射的房間則用作輔助用房。在優(yōu)化體形系數(shù)的同時多功能利用太陽能，彌補(bǔ)北向采光和日照的不足［6］。此外，隨著建筑層數(shù)的增加，建筑的體形系數(shù)會相應(yīng)的減小，根據(jù)調(diào)查，許多的農(nóng)村小學(xué)均為單層建筑，應(yīng)該適當(dāng)增加層數(shù)，減小體形系數(shù)［7］。但是也不能過分追求體形系數(shù)，當(dāng)體型系數(shù)的確定與建筑功能發(fā)生矛盾時，應(yīng)該在兼顧體形系數(shù)達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的情況下，采用其他的節(jié)能措施來降低建筑的能耗。2.2.2中庭設(shè)計。中庭是一種有效的節(jié)能手段，通過科學(xué)的設(shè)計，中庭也可以成為提供天然采光和通風(fēng)的空間，同時還可以作為一個共享空間供師生進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)使用。常用的有庭院式中庭和線性中心中庭兩種形式。中庭可以通過自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)及減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)在室外的暴露來減少能耗［8］。2.3充分利用太陽能。壩上地區(qū)太陽能資源豐富，在學(xué)校中充分利用太陽能進(jìn)行采暖是一種行之有效的措施。被動式太陽能研究利用較早，技術(shù)成熟，易于掌握。通過建筑設(shè)計創(chuàng)造良好的朝向、布局，利用熱壓進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計等都是有效的利用措施。在設(shè)計之初應(yīng)該計算出足夠的屋面荷載，在屋頂上設(shè)置太陽能板，同時也可以把太陽能板放置在南向外墻上，既豐富了建筑的立面造型，又充分利用了太陽能。隨著科技發(fā)展，太陽能采暖系統(tǒng)也日益完善。利用導(dǎo)光管、金屬集熱板、可調(diào)遮陽板、相變材料等構(gòu)配件和利用跨季節(jié)蓄熱等新技術(shù)，將太陽能資源更好地應(yīng)用在建筑節(jié)能設(shè)計中［9］。相信不久的將來，在太陽能資源豐富的地區(qū)利用太陽能采暖系統(tǒng)進(jìn)行冬季供熱的學(xué)校以及其他公共建筑將越來越多。

3結(jié)語

在節(jié)能減排這個大環(huán)境下，通過采用合理的手段，降低農(nóng)村學(xué)校教學(xué)樓冬季采暖的能耗，提高教室室內(nèi)舒適度，是十分有意義的。針對學(xué)校教學(xué)樓的節(jié)能策略有很多，本文結(jié)合壩上的實際情況，從圍護(hù)結(jié)構(gòu)，形體布局和資源利用三方面進(jìn)行研究，探索農(nóng)村學(xué)校節(jié)能的方法。百年大計，教育為本。作為建筑師，應(yīng)該在設(shè)計中關(guān)注能源，關(guān)注使用者，創(chuàng)造出一個綠色生態(tài)且舒適宜人的環(huán)境，為學(xué)生接受良好的教育保駕護(hù)航。

作者:朱賽鴻 啜亞男 楊哲 單位:河北工業(yè)大學(xué)