乡村建筑热环境与节能技术理论研究

我国乡村建筑能源与环境问题是关系到我国国计民生的重大问题。由于乡村建筑节能和新能源利用工作在起步时间晚、国家投入、科研力量、推广力度等方面都较为落后，极大地制约了农村的整体可持续发展，至今缺少乡村建筑室内热环境营造的系统化理论支持，导致在节能技术的研究割裂了建筑与系统、以及不同系统之间的有机联系，使得低品位能源很难得到合理利用。因此，通过本项目研究，将从系统集成的角度，以最大化利用自然能源为目标，建立单体农宅热环境营造系统的分析和评价新模型和模拟平台，并基于此理论框架，开发创新型实用性技术以及合理的技术集成优化方案，在满足农户生活水平提高和社会经济发展对建筑环境的舒适要求基础上，大幅度减少常规能源消耗和温室气体排放。最终通过示范工程等手段，实际应用至新农村建设中，具有现实意义。同时，研究结果有助于建立乡村建筑的节能标准，推进我国新农村建设的低碳化发展。

在国家自然基金的支持下，课题组针对乡村建筑热环境与节能技术的若干科学问题展开了为期四年的深入研究，如期完成预定研究内容，取得了以下主要结论和重要发现：.（1）建立以最大化利用自然能源为出发点的农宅室内热环境营造分析新方法和模型，把建筑的分析与系统的分析合一，把自然能源被动式利用的分析与常规能源主动式利用的分析合一，清晰展示各种过程的热湿转换关系，可以进行各类能源综合可利用性的定量模拟及评价。.（2）基于我国能源低碳化发展战略，农村能源环境现状以及未来发展趋势，提出北方采暖“零煤耗”农宅理念。结合我国农村住宅形式、农民生活模式、经济水平、资源条件等因素，提出了以满足符合农民生活需求的室内热环境为前提，以建筑本体节能为基础，以可再生能源为主要能源供应形式的低碳化发展策略。 .（3）开发适合北方地区乡村建筑的低成本、高效太阳能及生物质能源供热末端设备，论证了太阳能空气集热系统、新型对流炕采暖末端在北方农宅的适用性，建立科学模型对设备性能进行优化，并通过示范工程测试设备的实际运行性能。.（4）根据夏热冬冷地区当地气候、资源条件与室内热环境需求的关系，研发了一种热湿调节功能的轻质混凝土保温隔热材料，对材料的物理力学性能与热工性能最佳配方技术进行计算与实验，对材料的热湿迁移过程的进行了理论研究，并且开发了实际应用的高效节能轻质混凝土保温隔热板、砌块、现浇构件材料、透水材料体系。.（5）研究夏热冬暖地区乡村建筑室外热环境改善机理，通过耦合ENVI-met和EnergyPlus模拟软件，建立并验证了室外微环境对建筑能耗影响的模拟方法；进行乡村住宅热环境实测，分析自然通风对室内热环境的降温效果和改善机理；对自然通风、外窗遮阳、混合通风等室内热环境控制技术进行模拟优化；建立综合运用被动式降温技术的示范工程，实测降温节能效果。.研究成果在农村建筑节能标准制定、相关技术集成、政策建议等方面发挥了重要作用。