兰州信息科技学院土木工程学院科学研究成果简介

《甘肃甘谷地区农用住宅节能设计研究及应用》科研项目及成果简介

一、项目概况

（一）项目开展的背景

近些年来，我国一直在加强新农村建设，推行各种利民政策，脱贫已成为国家工作的重点。而住房问题与老百姓生活息息相关，伴随着农村改革以及农村经济的全面发展，不同程度地掀起了农村建设的高潮。但是农村建设中又存在施工队伍整体质量不好，农舍的建筑设计规范不健全，农民环保意识差等问题。随着全球能耗的增加，我国建设部对建筑能耗提出节能65%的要求。针对这一现象，对于在甘谷地区开展绿色环保的农村住宅建设迫在眉睫。根据中国耗能研究报告（2020）成果，可以看出耗能研究离不开碳排放，而甘谷县农村冬季取暖依旧采用烧煤方式，用户在耗费较大能量的同时感受不到较好的取暖体验，老百姓取暖需求与环境污染矛盾得不到缓解，根源在房屋外围护结构保暖性差。因此对农村住房进行节能改造，应优先进行围护结构的节能改造。根据甘谷县人民政府关于印发甘谷县人口发展规划（2018—2030年）的通知，常居人口总量达到60万左右。这60万人口中，有60%以上为农村人口，村庄人均住宅建筑面积要达到36.9m2。随着甘肃经济的发展，农业生产的发展也迈入新的阶段，上了新的台阶。2021年2月，脱贫攻坚取得了全面性胜利，国家对于农村支农政策的支持，地方政府对于支农政策的落实，让甘谷地区农民收入逐年增加，新建和改建的农村住宅逐年增多。可见，农村住宅建设是甘谷地区住宅建设的不可缺少的一部分，且占据很大的位置。

图（a）窑洞储藏室图

（b）简易结构储藏室

图（c）采用砖--木材料的堂屋图

（d）采用钢筋混凝土材料的堂屋

图1甘谷地区农村住宅现状（图片来源：自摄）

（二）该科研项目的目标

农村地区住宅所采用的供暖特点就是设备简单，其产品技术也趋于成熟，大量研究使其采暖效率有明确数据，因而农村住宅能耗差别主要集中在外围护结构上。通过本课题的研究，确定适合本地区外围护结构材料，打破当地以钢筋混凝土建筑为荣的固有观念，利用绿色、环保的乡土材料建设具有农村特色的住宅。墙体保温方案及屋面保温方案分别如图2和图3所示。

方案一 方案二 方案三

图2墙体保温方案

方案一 方案二

图3屋面保温方案（图片来源：自绘）

（三）主要研究内容

（1）调研甘谷地区农村建设的概况，提出该地区农村住宅节能的主要问题。

（2）查阅相关文献，对国内农村节能住宅进行案例分析，吸取相关经验。

（3）住宅的节能设计。

考虑农用住宅层数低，框架结构抗震性强、自重轻，在空间利用上灵活度高，还能够节约资源，因此结构体系采用框架结构。

图3研究技术路线（图片来源：自绘）

二、主要成果及应用

（一）该项目取得的主要成果

已撰写4篇省级期刊科研论文，说明传统材料随着现代技术的发展，可以重新利用，为后期该地区新农村建设提供理论依据。申请专利2项，计划在农村住宅节能方面获得相应专利成果，最终专利可以授权省内相关企业进行工业生产，为甘谷地区农村住宅重要建立新的风向标，助力“乡村振兴”战略实施。现在农村普遍老龄化，留守老人和留守儿童已经成为常态，孩子的教育离开父母，老人也老无可依。这些现象最根本的原因就是青壮劳动力在当地没有更好的经济收益。如果能通过该课题的研究，能够引起当地部门的重视，改变固有观念，将传统材料利用现代技术建设新农村，使当地建筑自成一派，形成特色，吸引旅游资源，那么劳动力的回归也不无可能。

表1：甘肃甘谷地区农用住宅节能设计研究及应用项目主要科研成果统计

图5项目主要科研成果

（二）该项目的推广应用情况及展望

在农村民用建筑材料的选用上，应该考虑住宅的实际情况，与一般多层、高层建筑材料相区分。考虑乡土材料在农村就地取材，造价低，同时施工工艺简单，热工性能并不比多层、高层建筑中所采用的材料差。结合现代技术，对传统乡土材料在其材料特性和构造上进行改进，加大材料的耐久性、提高强度。可见，乡土材料在农村住宅这样规模小，层数小的建筑中运用是可行的。如果这些乡土材料能在农村住宅建设中加以推广，不仅可以减少造价，而且还环保、绿色，对于环境的污染比钢筋混凝土结构少得多，而且在使用寿命结束以后不久便可以重复利用。在外围结构保温材料的选用上，如果能加入当地丰富的植物秸秆材料，制作成植物秸秆的保温层，既达到了保温的效果，还解决农民们处理植物秸秆材料的难题，减少焚烧带来的污染。

该项目在研究的过程中主要注重单层农村住宅的研究，并未考虑多层农村住宅。对于单层农宅来说，层高越低，单位面积累计热负荷越小，但对于双层农村住宅，楼层数的增加伴随着增高的增加，但单位面积累计热负荷随之降低，因此在之后的研究中，将会对双层及三层住宅的情况进行进一步的讨论。在研究时屋面、墙体的优化结果为计算机模拟所得，与实际结果存在一定差异，在之后的研究，将寻找实验建筑，对建筑进行实际改造，完善结果，进一步得出更加详尽准确的结论。

审核人：李永强