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西北乡村传统民居节能与太阳能供暖技术应用案例西北地区冬季气候寒冷、持续时间长，建筑建造技术落后、节能水平低，建筑室内居住环境差，难以满足现阶段西北乡村人民的居住需求。

一、背景

西北地区冬季气候寒冷、持续时间长，建筑建造技术落后、节能水平低，建筑室内居住环境差，难以满足现阶段西北乡村人民的居住需求。相比东部及城市地区，西北乡村住区分散、能源供给体系不完善、经济与环境承受力不同，传统城市高成本、集约化建筑宜居环境营造技术难以应用于我国西北乡村。随着“新型城镇化”、“美丽乡村建设”等宜居村镇方针政策的出台，西北乡村居住建筑环境提升成为了必然趋势。众所周知，西北地区太阳能资源丰富，在西北传统民居建筑节能的基础上，充分利用丰富的太阳能来改善当地冬季建筑室内环境是最佳选择。

西北乡村地区建筑热工水平普遍较低，导致直接采用太阳能设备供暖存在初投资大、能耗高、推广难等现实难题。针对西北地区建筑层数低、且冬季居民室内活动轨迹在时间和空间上存在一定规律，本项目因地制宜地提出了西北乡村民居太阳能热利用与节能技术体系。建筑围护结构差异化高效保温、低成本被动太阳能技术、分时分区主动太阳能供暖技术互补集成，实现了西北乡村建筑冬季室内平均温度大于15°C以上、系统初投资和运行费用降低一半以上的目的，为西北乡村低成本民居建筑太阳能热利用与节能技术提供了借鉴与参考。

二、应用案例

1.项目概述

西北乡村传统民居太阳能热利用与节能技术由西安建筑科技大学研究设计，已成功应用于陕西省咸阳市礼泉县、长武县等乡村地区，该项目于2015年投入运行。从实际运行效果来看，直接受益窗、双层节能窗、厚重型保温墙体等低成本建筑本体节能技术可实现节能效果提升一倍以上；分时分区主动太阳能供暖系统相比传统供暖系统，系统规模和运行能耗降低一半，室内平均温度大于15°C以上，可满足西北乡村建筑冬季室内热环境基本需求。

2.主要效益

项目总建筑面积500m2，供暖面积约为150m2；自2015年运行以来，根据系统实际运行数据进行测算，系统年供热量约为47GJ，相当于年节煤量约为3.0吨，二氧化碳减排约为2.1吨，年节约运行费用0.5万元。该项目在最大化降低系统初投资和运行费用的同时，提升了西北乡村建筑室内宜居水平，具有良好的社会、经济效益。

三、技术要点

1. 西北乡村建筑平面布局及围护结构热工优化

西北乡村传统建筑以独立式单体建筑为主，体形系数大，建筑外围护无保温结构等原因，造成冬季室内空气温度过低而影响室内热舒适性。针对该问题，结合当地气候条件、建筑文化、建筑功能分区等特征，确定了联排式平面布局模式，最大化减小了外围护结构面积；采用厚重建筑墙体，克服了现有乡村普通砖墙热惰性低、传热系数大导致的室内温度波动大等问题；增设围护结构外保温，提高建筑整体保温性能。

2. 被动太阳能建筑组合设计原理与技术方法

遵循“建筑保温基础、被动太阳能优先”的基本原则，提出了西北乡村被动太阳能建筑组合设计原理与技术方法。其中卧室、客厅采用大面积双层玻璃外窗+内窗帘保温，昼间可最大化利用太阳能，夜间提高外窗整体保温性能。利用建筑性能模拟与优化设计等方法，建立了被动太阳能建筑组合优化设计方法，计算分析确定了最优窗墙面积比、附加阳光间进深。

3. 西北乡村建筑分时分区热环境调控技术与设计方法

依据西北村镇人群长期热适应机理，结合村镇建筑卧室、客厅、卫生间等功能特征提出了分时分区太阳能采暖系统设计方法。其中，考虑到睡眠时间段人体活动区域有限，卧室在夜间睡眠时间段仅床体局部区域供暖；堂屋在昼间活动时间段全空间供暖。通过系统仿真与优化设计等方法，确定了太阳能集热、蓄热系统容量规模。

四、应用前景

本项目针对西北乡村地区特有的生活生产方式、建筑热工现状、资源分布情况，建立了西北乡村建筑从建筑规划设计、围护结构高效保温、被动式太阳能技术、主动太阳能系统、定向输配系统的全链条节能技术体系，在满足建筑室内热环境需求同时，投资成本可降低一倍以上，实现了建筑采暖近零能耗运行。根据我国乡村建筑面积初步估算，我国乡村总建筑面积约为229亿平方米，其中西北乡村建筑面积预计约为50亿平方米以上，年节约标准煤约为500亿kg以上。该项目为我国西北乡村建筑节能与太阳能供暖提供了经验与方法，为推动我国新型城镇化建设快速发展提供了有力保障。