李江
摘要：面对目前量大面广的村镇住宅建设，本文从生产节能建筑材料和构建节能建筑体系两个层面，分析了现存的不利于节能的因素，指出因地制宜，就地取材是村镇住宅建筑节能行之有效的途径，并提出降低各项能耗的方法与措施。
关键词：节能建材；建筑节能；村镇建设
中图分类号：TU241.4文献标识码：B文章编号：1004一7948（2005）10一0044一02
1前言
根据有关统计资料，建筑使用能耗占全国总能耗的27%，如果再加上建材生产能耗，则建筑物配能耗约为全国总能耗量的35%，其中居住建筑的能耗在建筑总能耗中占的比重很大。随着农业优惠政策的贯彻落实，必将加快村镇社会经济、技术的发展，村镇居民对居住标准的要求，已从“住得下”提高到“住得好”，不仅需要增加住房面积，扩大使用空间，还需要提高住宅使用功能和舒适性，这也是2020年全国进入小康社会的目标。村镇居住建设规模，按8亿多村镇人口计算约为城市住宅建设规模的2.5倍，因此村镇居住建筑节能，在我国建筑节能中占有重要地位。
根据比利时建筑能耗分析，坡屋面双户住宅热损失分配比例是：屋顶占12%，外墙占39%，窗户占22%，地板占9%，通风占13%，从分配比例可看出墙体、屋顶、门窗的保温性能，对居住建筑节能的影响很大，因此降低居住建筑能耗，关键取决于高效保温材料的生产与应用和建筑物的总体布置、朝向、体形、门窗设置和构造等方面的措施。
村镇居住建筑结构的类型，一般为砖混结构，目前常用的墙体材料有普通红砖、灰砂砖、粉煤灰炉渣砖、硷空心砖和粘土空心砖，其中粘土空心砖具有物理性能好、生产成本低的优点，此外，这种砖的外形、尺寸符合建筑统一数制，施工砌筑灵活性大，对建筑艺术处理表现力强，有利于发挥设计人员构思。本文按采用孔洞率为25％的承重空心砖作为砖混结构的墙体材料为例，其建材生产节能和建筑节能的途径和措施分述如下。
2建材生产能耗与节能措施
该项能耗与原料土的矿物成分、砖块几何形状、焙烧工艺和操作方法等因素有关，其节能措施，要作好下列各项控制：
2.1控制空心砖的孔型规格
砖的孔型设计，应在满足低层砖混结构的抗压、抗折、抗震、抗冻、防水、防火、蓄热、外观等方面的要求，合理控制孔洞率和对称排列孔洞位置，使之有利于挤出坯条速度平衡，成型成品率高，挤出阻力小，动力消耗低。
2.2选用新型节能窑炉
生产过程中的能耗与窑炉性能有直接关系，如采用先进的分流式节能窑炉，则可采取及时抽排窑炉内预热带前段的低温潮气和抽引预热带后段的干热烟气供砖坯干燥室，充分利用窑炉余热，它与普通轮窑相比，除了能防止坯垛返潮倒坍和提高焙烧成品率，每万块砖还能节煤180～200kg。
2.3控制原料土中的氧化铭(A12O3)含量
氧化铝常以铝酸盐矿物形式存在于粘土中，其烧成温度，一般要求在1000～1200℃之间。若含量过高，就会增加烧结化学反应耗热量，根据有关统计资料，氧化铝含量减少1%，每万块砖可降低标准煤耗量20kg以上。但该含量也不能过低，否则，使烧成制品的强度降低，因此原料土中的氧化铝含量应控制在10%～20%为宜。
2.4控制砖坯含水量和排烟温度
在焙烧过程中，水分蒸发耗热量和水汽升温耗热量的大小，取决于入窑砖坯的含水量和排放烟气的温度，如果入窑坯过湿，就会引起窑内湿度过高，因此，为了防止坯垛回潮、凝露，必须采取缩短焙烧带，增加过剩空气量和提高排放烟气温度，这会大大增加热量消耗，该耗热量约占生产过程耗热量的20％～25%。如果将入窑砖坯含水量减少1%，平均每万块砖可节省标准煤20～30kg，因此要求入窑砖坯越干越好。
2.5控制燃料不完全燃烧损失
该项热量的损失。主要取决于焙烧方法，燃料湿度、粒径、焙燃带范围及过剩空气量等因素。如果燃料湿、粒径大、焙烧带长、窑温低，过剩空气量过少，就会使燃料燃烧化学反应不完全，即C+O2→CO+1370kcal/kg，未能燃烧的一氧化碳的热值CO＋O2→CO2+6680kcal/kg，占燃料总发热量83%的一氧化碳被排出室外。因此，在焙烧过程中应正确掌握进风量；并投入与此相适应的小粒径（2mm左右）；低含水率（4%）的燃料。因少量水分在高温分解后的产物是燃烧的激化剂；焙烧范围与通风强度、过剩空气量有关。在正常情况下，一般窑室的过剩空气量应为理论需要空气量的4～5倍，隧道窑以1.5倍为宜。这也是焙烧节能的关键。
2.6合理调整焙烧工艺
粘土制品在焙烧过程中其化学反应所需的热量约为总烧成耗热量的25％左右，其无效耗热量的大小与焙烧温度成正比，即窑内温度越高，则热损失越大。因此需要改变焙烧方式，适当拉长焙烧带范围，降低焙烧温度，延长烧成时间，这样既有利于制品烧结化学反应，又能防止预热带回潮、凝露和消除“黑心砖”现象，提高成品质量和节省燃料。
此外，为了不与工业争夺燃料，可综合利用当地劣质煤资源和可燃性工业废渣作为焙烧燃料，这也是一项改善环境和节能的措施。
3构建节能建筑与节能措施
该项节能的重点是发展“节能建筑体系”，即从建筑总体布置、朝向、体形、围护结构、门窗构造等方面，采取节能措施，分述如下。
3.1创造建筑外部节能环境
居住区总体布局形式，应根据所在区域的气候而定。对于寒冷的北方地区，布局形式以周边式为主，一般采取南、西南敞，北、东北封的布置，这样既能防止冬季寒风侵入小区，又有利于夏季通风；对炎热的南方地区，则以行列式为主，可采用平行、交错布置，有利于小区通风，且在两栋房屋山墙之间的空档透进的阳光，使正午前后的日照时间增加，相应提高小区内的日照质量，可为居住区建筑节能创造外部条件。
3.2选择最佳建筑朝向
居住建筑最佳朝向，即为南、北朝向和主导风向，对充分利用太阳能和减弱冬季寒风侵袭及增加夏季室内通风有着重大关系。例如，在同等条件下，经观察对比，受太阳辐射热的朝南房间要比朝北房间的室温高约5～7℃，房屋的东、西朝向要比南、北朝向的建筑能耗高5％左右；主导风向与建筑保温和室内散热有直接影响，因此，应争取最佳的建筑朝向和相应的保温措施（在北方，民居的北向入口，应加设门斗，防止寒风直接侵袭；在南方，民居的主要用房应迎主导风向布置，以增强通风和散热，降低室温，相应减少空调能耗）。
3.3尽量规整建筑体形和减少外围面积
建筑外形与建筑能耗有直接的关系，建筑物复杂、外围面积大，则建筑热损失多，因此居住建筑造形，应以简洁、规整、外围面积小为宜，切勿片面追求造形上的变化，把建筑形体搞得过分复杂，不但增加建筑能耗，还提高了建筑造价。此外，减少建筑外围面积，可把目前较小的住宅进深（5～7m）适当扩大为7～8m，还可改变每户一栋的分散建房的习惯，提倡两户联立或多户并联成栋住宅和楼房住宅，从而降低建筑形体系数，能起到降低能耗、节省土地和节省投资的作用。
3.4加强围护结构的保温措施
居住建筑的使用能耗，外墙的热损约占1/3，因此，加强墙体的保温措施是建筑节能的重要途径。当今各国都在注意提高建筑物的保温效果，减少热耗，以降低经常性的能耗。现在保温墙体材料主要有：加气硷、膨胀珍珠岩、岩棉、夹心复合板等，价格较昂贵，对还不富裕的村镇来说，是可望而不可及的，因此应采取“因地制宜，就地取材”的办法，合理开发利用当地建材。根据常用的地方墙体材料的导热系数可知，胀珠硷为0.73；炉渣硷为0.73；碎石硷为1.51；红砖为0.43；炉渣砖为0.55；矿渣砖为0.64；灰砂砖为0.72；粉煤灰粘土砖为0.52。在土源丰富地区，可挖山土平地造田或取湖泊淤泥疏通河道，即在不损害良田好地的前提下，优先开发粘土空心砖生产，因粘土空心砖孔洞内的空气在士20℃时的导热系数λ=0.026W/(m2"K)，约为红砖的1/30～1/35，其保温隔热性能比其它砌块更好。此外，也可就地开发浮石硷空心砖砌块、填充墙及采取喷涂膨胀珍珠岩涂料等节能隔热技术措施。
3.5提高门窗的封闭性和保温性能
门窗是建筑物保温、采光、通风的部件。它的热损失约占建筑物整体热损失的22％，其热损失的多少，主要取决于门、热系数见表1。
从表中可以看出，中空玻璃传热系数K比透明平板玻璃低得多，如18mm双层中空玻璃（3十12+3）的K值比单层6mm（相当于3mm+3mm玻璃）玻璃低50%，即用双层透明中空玻璃比用单层6mm的散热量减少一半，当采用33mm三层透明中空玻璃（3+12+3+12+3）时，其传热系数K值相当于240mm厚一面抹灰的砖墙。在（民用建筑节能设计标准）中，要求寒冷地区窗户由原来双层改为三层，这虽然增加了一次性投资，但从长远来看，是经济的。此外，窗子的单位面积热损失比墙面高，即窗子的面积不宜过大，但窗子还须具有采光、通风的功能，因此在（民用建筑节能标准）中，对窗户的面积进行控制，对北向、东西向和南向的窗墙面积比分别控制在20%、20%、35%左右，寒冷地区可小一些，炎热地区可大些。但不要为了建筑造型，而采用落地式玻璃门、窗。不然既提高了建筑能耗，又增加了建筑造价。
此外，根据村镇住宅建设现状，还可大力推广应用太阳能热水器和沼气池技术，这也是一项行之有效的节能措施。
综上所述，村镇住宅的建材生产节能与建筑节能在社会节能中占有很大的比重，它直接关系到整个建筑节能计划的实施，村镇住宅节能是创造可持续发展人居环境的必要前提，从村镇建房的实际出发，通过节能技术和综合措施的实施，降低村镇住宅建设的能耗，有利于促进2020年全国实现小康社会。
参考文献
王少南、张玉祥．新型节能建材．北京：中国建材工业出版社，1992.
孔维颖．空心砖建筑．北京：中国建材工业出版社，1988.