基于节能的严寒地区秸秆农宅方案设计及验证

发布时间：2020-10-29 09:26

【摘要】：在党的十六届五中全会上提出的建设美丽乡村的政策背景下,全国大范围的农村地区在生态环境和社会面貌上纷纷发生了日新月异的变化。但严寒地区的农村因地处偏远且经济水平低,在新农村的建设上较为落后,仍面临着环境污染严重、能源消耗巨大和农宅保温性能差等问题。与此同时,农作物秸秆作为一种新型绿色建材引起了行业的广泛关注。由秸秆制成的建材因其可再生、低碳、导热系数小、价格低廉等特性而非常适用于解决自建房屋的节能问题。因此,本文提出一种以秸秆草砖为主要用材的农村住宅方案,旨在用设计结合研究的方法降低严寒地区农村住宅的能源消耗,并推动秸秆资源在农村的利用。文章提出的秸秆农宅方案通过围护结构设计和空间布局优化这两种设计路径来实现农宅节能的目的。围护结构采用了秸秆草砖作为墙体和屋顶的保温构件,设置在墙体内部的规格材组合构件支撑墙体结构并传递屋面荷载;屋顶中的秸秆草砖则是通过与檩条的一体化安装,同时承担保温和承重的作用。通过热工计算验证并判定出墙体和屋顶的传热系数较小,均优于传统农宅围护结构。秸秆农宅的空间布局则分别从平面和剖面制定了优化策略,并通过合理安排房间朝向、控制农宅体形系数等一系列设计手法降低农宅的使用能耗。最后使用DeST-h能耗模拟软件对秸秆草砖农宅和传统农宅进行能耗的模拟计算。结果表明,将传统农宅的围护结构替换为新型秸秆农宅的围护结构可为农宅带来45.5%的节能率。而经过空间优化后的新型秸秆农宅的较传统空间秸秆农宅的节能率达到55.3%。若综合利用围护结构和空间的优化,则可达到75.65%的节能率。整个结构体系的建造过程都遵循着工厂预制构件、现场装配化施工的原则,提高了农宅的易建性、保证了农宅的经济性并提高了农宅的实用性。本文的秸秆农宅方案有效地降低了严寒地区农宅的使用能耗,提高了室内的热舒适性,同时在一定水平上减小了因秸秆焚烧而产生的空气污染,并在大力开发新型绿色建材的时代背景下,为秸秆建材的应用技术提出了一种新的思路。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU241.4
【图文】：

抗压能力也随之增加。在压实的同时，若加入胶粘剂等化学粘合剂，还能够提高它的强度，相应的造价也会有所提高。但秸秆块的抗拉和抗弯能力要远远小于抗压能力。因此，建筑中秸秆块材一般只用作砌筑材料。另外，秸秆块重量轻，且弹性模量大，这使得它的抗震性能也比较好。2.1.2 秸秆建材的传统利用方式秸秆无论是在过去还是现在都是简单易得的建筑材料，因此自古以来就在建筑中得到了广泛的应用，在提高传统住宅的保温性能上起到有一定的作用。（1）直接作为防护或保温材料 秸秆最早期的利用方式是作为散装材料直接应用于建筑的屋顶或墙体之中。图 2-1 是古老而具有代表性的秸秆建材运用方式—“茅草屋”。古人通过编织或捆扎的方法，做出密实的茅草屋顶，可抵挡雨水对室内的侵袭，还可将余下的秸秆铺垫地面，从而保证了房屋基本的庇护性和保温性。另一种方式是将将秸秆作为保温材料放置于在屋顶的架空层上，或墙体的夹层中间。这种方法既经济又生态，对于提高建筑的保温性能非常有效。

抗压能力也随之增加。在压实的同时，若加入胶粘剂等化学粘合剂，还能够提高它的强度，相应的造价也会有所提高。但秸秆块的抗拉和抗弯能力要远远小于抗压能力。因此，建筑中秸秆块材一般只用作砌筑材料。另外，秸秆块重量轻，且弹性模量大，这使得它的抗震性能也比较好。2.1.2 秸秆建材的传统利用方式秸秆无论是在过去还是现在都是简单易得的建筑材料，因此自古以来就在建筑中得到了广泛的应用，在提高传统住宅的保温性能上起到有一定的作用。（1）直接作为防护或保温材料 秸秆最早期的利用方式是作为散装材料直接应用于建筑的屋顶或墙体之中。图 2-1 是古老而具有代表性的秸秆建材运用方式—“茅草屋”。古人通过编织或捆扎的方法，做出密实的茅草屋顶，可抵挡雨水对室内的侵袭，还可将余下的秸秆铺垫地面，从而保证了房屋基本的庇护性和保温性。另一种方式是将将秸秆作为保温材料放置于在屋顶的架空层上，或墙体的夹层中间。这种方法既经济又生态，对于提高建筑的保温性能非常有效。

抗压能力也随之增加。在压实的同时，若加入胶粘剂等化学粘合剂，还能够提高它的强度，相应的造价也会有所提高。但秸秆块的抗拉和抗弯能力要远远小于抗压能力。因此，建筑中秸秆块材一般只用作砌筑材料。另外，秸秆块重量轻，且弹性模量大，这使得它的抗震性能也比较好。2.1.2 秸秆建材的传统利用方式秸秆无论是在过去还是现在都是简单易得的建筑材料，因此自古以来就在建筑中得到了广泛的应用，在提高传统住宅的保温性能上起到有一定的作用。（1）直接作为防护或保温材料 秸秆最早期的利用方式是作为散装材料直接应用于建筑的屋顶或墙体之中。图 2-1 是古老而具有代表性的秸秆建材运用方式—“茅草屋”。古人通过编织或捆扎的方法，做出密实的茅草屋顶，可抵挡雨水对室内的侵袭，还可将余下的秸秆铺垫地面，从而保证了房屋基本的庇护性和保温性。另一种方式是将将秸秆作为保温材料放置于在屋顶的架空层上，或墙体的夹层中间。这种方法既经济又生态，对于提高建筑的保温性能非常有效。
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本文编号：2860706