关中地区乡村自保温建筑能耗及空间再设计研究.pdf

80doi:10.3969/j.issn.2096-9422.2023.09.014Thermal InsulationJournal of BEENo.9 in 2023(Total Vol.51,No.391)保温隔热2023年第9 期（总第51卷第39 1期）建筑节能（中英文）关中地区乡村自保温建筑能耗及空间再设计研究*刘凌，贾贾荫梧？，霍小平！(1.长安大学，西安710061；2.基准方中建筑设计股份有限公司，西安610017)摘要：以陕西关中典型乡村建筑的实地调研资料为基础，采用正交试验法对乡村自保温建筑能耗影响因素进行多元组合分析，通过极差分析确定了影响乡村自保温建筑能耗因素的主次关系及最优方案。结合多元因素组合最优方案，以典型乡村居民的实际需求为依据对乡村自保温建筑进行了空间再设计，并对典型自保温建筑的节能响应进行了分析研究。研究结果表明，多元因素组合时影响乡村自保温建筑能耗因素的主次关系为：屋顶传热系数 外窗传热系数 建筑朝向挑檐长度 窗墙比。由此可知，在进行乡村自保温建筑节能设计时，应重点加强外围护结构的保温性能。运用DesignBuilder软件分别对基准建筑模型和典型自保温建筑模型进行能耗模拟，通过计算可知，相较于基准建筑典型自保温建筑的单位面积能耗的节能响应为6 3.3%。关键词：乡村自保温建筑；多因素组合；建筑能耗；空间再设计；节能响应中图分类号：TU119文献标志码：A文章编号：22096-9422(2023)09-0080-07Energy Consumption and Space Re-design of RuralSelf-insulation Building in Guanzhong RegionLIU Ling,JIAYinwu?,HUO Xiaoping(1.Chang an University,Xi an 710061,China;2.JZFZ Architectural Design Co.,Ltd.,Xi an 610017,China)Abstract:Based on the field research data of typical rural buildings in Guanzhong,Shaanxi province,this paper confirmed the optimal multi-combination of energy consumption for rural self-insulation buildingby orthogonal experiment method and the priority of multi factors by range analysis,according to the actualdemand of typical rural residents,re-design the space of rural self-insulation building combining the optimalcombination,analyze the energy efficiency response of typical rural self-insulation building.The results showthat the priority of multi factors was roof heat transfer coefficient,window heat transfer coefficient,buildingorientation,cornice length and glazing ratio,indicated that it should enhance the insulation of externalbuilding envelope in rural building energy-efficiency designs.The DesignBuilder software is applied tosimulate the energy consumption both of benchmark building and typical self-insulation building,theconclusion show that the energy eficiency response rate was 63.3%of typical self-insulation buildingcompared with benchmark building,which rate was energy consumption per unit area.Keywords:rural self-insulation building;multi-combination;energy consumption;space re-design;energyefficiencyresponse0引言随着乡村建筑面积的逐渐增加，乡村建筑能耗也收稿日期：2 0 2 2-0 7-11；修回日期：2 0 2 3-0 9-19*基金项目：国家自然科学基金资助项目关中乡村地区自保温砌块内部传热机理及自保温建筑室内热环境控制技术研究”（519 0 8 0 40）；住房和城乡建设部项目“关中地区乡村建筑自保温砌块传热机理及室内热环境控制技术研究”（2 0 19-R-001)成为我国建筑能耗的四大组成部分之一 。如何“有效地降低建筑能耗、改善室内热舒适、控制碳排放”成为乡村建筑节能设计的重点与难点。建筑能耗是在多因素组合影响下用以判定建筑节能效果的一个综合参数，是指导建筑节能设计的重要指标。高枫等人采用正交试验法对哈尔滨既有住宅冬季室内热环境在考虑外墙构造、外窗传热系数及暖气81刘凌，等：关中地区乡村自保温建筑能耗及空间再设计研究表面温度三个因素作用下进行了优化设计 2 ；李嵘等人以夏热冬冷地区为基础，采用正交试验法对外窗、外墙、屋顶三个因素进行了优化组合分析，并以此提出了最优围护结构设计方案 3；冯国会等人以能耗为导向采用了敏感性分析法分析了外墙传热系数、屋面传热系数、外窗传热系数及南向窗墙比4个关键参数的能耗影响敏感性，以此指导近零能耗建筑的节能优化设计 4；张伟强采用EQUEST软件分别对有无遮阳、不同厚度保温层、不同节能玻璃对于建筑能耗进行了模拟分析，得出保温层厚度的变化对于降低制冷能耗作用微乎甚微，玻璃的传热系数及遮阳系数的变化对于降低总能耗有一定的作用 5；邹堰柯就窗墙比和体形系数对夏热冬暖地区建筑能耗的影响进行了分析，得出在夏热冬暖地区建筑节能的关键在于外窗的设计和选材 6 ；张甘霖等人采用正交试验法对康定地区以建筑朝向、建筑层高、南向窗墙比、附加阳光间进深、外墙传热系数、屋顶传热系数等多元因素组合时的建筑能耗影响权重进行了分析，并提出了该地区的最优设计方案 7 ；刘宏成等人以正交试验法分析了夏热冬冷地区既有居住建筑围护结构改造最优组合，并对该组合的材料成本进行了分析 8 ；邵腾等人从围护结构热工性能差异层面采用敏感性分析法分析了东北严寒地区乡村建筑空间设计因素的节能潜力，并采用多元回归方法建立了建筑能耗预测模型，为乡村住宅空间设计因素的优选提供了决策方法 9 综上所述，当针对建筑能耗影响因素采用多因素组合分析时,既可以通过分析明确影响建筑能耗因素的主次关系，同时还可以根据多因素组合的最优方案指导相应的建筑节能优化设计。本文以关中典型乡村建筑为研究对象，通过实地调研及问卷分析，明确该地区典型乡村建筑现状及居民的使用需求。采用正交试验法对典型乡村自保温建筑能耗影响因素进行多元组合分析，通过方差分析确定了影响乡村自保温建筑能耗因素的主次关系及最优方案。以多元因素的最优方案为基础结合居民的实际使用需求对典型乡村自保温建筑进行了空间再设计，运用DesignBuilder软件对于该建筑相较于基准建筑的节能响应进行了分析研究，以此为关中乡村自保温建筑的节能优化设计和空间设计提供一定的理论依据。关中地区乡村建筑现状关中地区位于陕西省中部，地处渭河平原，气候分区属于寒冷（B）区。项目团队对于关中乡村地区进行多次的实地调研，分别走访了西安市长安区冯村、马营村、马王村、客省庄村，咸阳市大石头村、底张村、南贺村等。根据实地调研资料汇总，选择关中地区冯村作为典型乡村进行研究。以全村现有住户为对象进行了问卷调查，问卷内容主要从乡村建筑的住户使用感受及乡村建筑现状两方面进行调查，包括：建筑空间使用满意度、室内热湿环境主观满意度、住户采暖制冷用能情况的调查，乡村建筑的建造年代、建筑结构类型、建筑构造等参数的统计调查。根据问卷调研的结果了解到，该地区乡村建筑的主要现状存在以下问题：第一,既有乡村建筑空间及功能布局的使用满意度较低。关中地区由于传统建筑建造习惯，建筑形式多为联排式布局，但是由于建筑建造的自主性，在建筑的空间布局上多采用狭长的平面布局形式，即房屋内部进深较大。根据问卷调查结果可知，主要空间进深较大、采光较差，同时有些住户还反映，为了追求一定的采光效果而增大开窗面积，使得冬季室内温度偏低而夏季室内温度偏高，从使用者的角度对于狭长空间的使用满意度较低。同时由于典型乡村的人口年龄分布主要为中老年人，既有建筑内部功能布局不合理,无法满足中老年人的使用需求，功能布局的使用满意度较低。其次，冬夏季室内热湿环境舒适度与人体热舒适范围相差较大，室内舒适度的满意度较低。由于典型乡村既有建筑年代较长，建筑外围护结构基本无任何保温措施，使得房间在冬、夏两季室内平均温度与室外平均温度相差较小：根据问卷调查结果可知，有56%的居民觉得室内不舒适，认为可以勉强接受的居民占比19%，认为舒适的占比17%，认为很舒适的占比8%。典型乡村室内舒适度统计见图1。非常舒适8%很不舒适21%舒适17%勉强舒适不舒适19%35%图1典型乡村室内舒适度统计根据典型乡村建筑参数的统计分析可知,该地区从19 8 0 年至2 0 17 年的建筑均以砖混结构为主，外墙多为黏土实心砖且无保温设计，门窗热工性能及气密性较差。第三，乡村建筑用能形式单一，无法合理地改善需求季节室内热环境舒适度。为了保护环境和减少82LIU Ling,et al.Energy Consumption and Space Re-design of Rural Self-insulation EBuildinginGuanzhongRegion温室气体的排放，关中地区已禁止使用蜂窝煤和木材作为燃烧材料。根据问卷调查结果了解到，典型乡村居民在冬季主要有取暖器（57%）、空调（32%）和电褥子（10%）的电能供热方式及地源热泵（1%）采暖方式，见图2。由于地源热泵采暖方式一次性安装成本较大，当地居民主动改装的非常少，因而并未在该地区得到全面推广使用。其他方式电褥子1%10%空调32%取暖器57%图2典型乡村冬季采暖方式统计而在夏季，典型乡村居民主要采用空调（6 3%）、电风扇（30%）和自然通风（7%）的方式进行降温，见图3。自然通风7%电风扇30%空调63%图3典型乡村夏季降温方式统计通过和当地居民的交谈还了解到，由于乡村地区人口老龄化日渐突出，使得居民的消费意识和大中城市相比大为不同，他们并不希望在建筑建成以后再有更多的成本投人到改善室内热环境舒适度的需求上，更希望在不增加建造成本的基础上进行改良设计。这也是地源热泵采暖方式在这一地区无法推广的原因之一。2乡村自保温建筑能耗影响因素多元组合2.1乡村自保温建筑能耗影响因素建筑节能设计与建筑能耗应当呈现负相关关系，即建筑节能比例越高、建筑能耗越小。建筑能耗是一个在多因素影响下用以判定建筑节能效果的综合参数。根据典型乡村实地调研统计结果以及乡村建筑的建造特点，本文将影响乡村建筑能耗的因素归纳为3个一级类别因素、11个二级类别因素。通常，当选择一个特定的区域时，场地的地形、绿化、水体、风环境都可以看作是固定的参数；在进行建筑节能设计时，体形系数作为一个控制指标可以认为是固定参数。而乡村自保温建筑是基于自保温墙体建立的建筑构造体系，即在已定的墙体材料的基础上对其余建筑围护结构及细部构造的设计，二级类别因素中外墙传热系数可认定为固定参数。因此，影响乡村自保温建筑能耗的因素为5个二级类别因素，见表1。表1乡村自保温建筑能耗影响因素一级类别因素二级类别因素参数属性场地地形固定参数场地绿化固定参数场地外部因素场地水体固定参数场地风环境固定参数一建筑朝向变化参数A体形系数固定参数建筑形态因素一窗墙比变化参数B外墙传热系数固定参数一屋顶传热系数变化参数C细部构造因素外窗传热系数变化参数D挑檐长度变化参数E2.2乡村自保温建筑能耗影响因素多元组合及能耗模拟正交试验设计法是研究多因素多水平的一种设计方法，它依据Galios理论从全面实验中挑选出部分具有代表性的水平组合进行实验，并对结果进行分析进而找出最优的水平组合 10 。以典型乡村某民居为建筑模型（见图4），以表1中乡村自保温建筑能耗影响的5个二级类别因素为组合，采用正交试验设计法进行多元因素的组合序列。以农村居住建筑节能设计标准（GB/T508242013）1I中对于关中地区乡一主要使用空间间室外空间99003300330033009900330033003300000#杂物间0000008000N口口0.0500009后院000900090009OOTS卧室001S00TS卧室卧窝卧室001S3.600厅0006800FS走0.0 0 000000FS0008卧室卧室3.600露台bott下bott前院08F9-0.05008t90859上#0.00露台00St门厅厨房00S633003300330033003300330099009900图4冯村某民居平面图及功能分区（单位：mm）83CDAEB主次顺序228.761056.021233.51223.63354.11R;6954.167474.857595.816880.106874.506887.666884.337131.346722.206814.25K46862.636691.826800.126894.356711.626725.406882.196462.476945.836885.926922.186418.846362.306909.547065.73KiAEDBkWh因素平均值/表4正交试验表计算结果及分析刘凌，等：关中地区乡村自保温建筑能耗及空间再设计研究村建筑围护结构热工参数的限值要求为基础，设定每个因素取5个水平,其中窗墙比为南向窗墙比（各因素水平取值见表2）。表2乡村自保温建筑能耗影响因素水平取值因素ABCDE水平1南偏东10 0.200.302.00.3水平2正南0 0.250.352.70.6水平3南偏西10 0.300.433.00.9水平4南偏西2 0 0.350.553.81.2水平5南偏西30 0.400.755.71.5本次试验正交表为L25(5）型，即2 5种水平组合，使用SPSS25统计软件生成正交试验表（见表3），以每一种组合为基础以图4民居为建筑模型运用Design-Builder软件进行建筑能耗模拟（模拟结果见表3）。表3L25(55）正交表及能耗模拟结果ABCDE能耗/kWh实验1南偏东10 0.20.302.00.96031.29实验2南偏东10 0.40.755.70.38550.13实验3南偏东10 0.350.352.71.56594.91实验4南偏东10 0.30.433.00.66673.46实验5南偏东10 0.350.553.81.27478.88实验6正南0 0.40.552.00.66579.19实验7正南0 0.20.752.71.27627.72实验8正南0 0.250.303.00.36148.41实验9正南0 0.30.353.80.96571.72实验10正南0 0.350.435.71.57502.57实验11南偏西10 0.350.352.00.35956.98实验12南偏西10 0.20.553.01.56951.06实验13南偏西10 0.250.753.80.67081.04实验14南偏西10 0.40.432.70.96730.08实验15南偏西10 0.30.305.70.26838.94实验16南偏西2 0 0.30.752.01.57241.38实验17南偏西2 0 0.250.555.70.97501.31实验18南偏西2 0 0.40.353.01.26207.43实验19南偏西2 0 0.20.433.80.36809.14实验2 0南偏西2 0 0.350.302.70.66311.98实验2 1南偏西30 0.40.303.81.56480.86实验2 2南偏西30 0.30.552.70.37146.25实验2 3南偏西30 0.250.432.01.26285.34实验2 4南偏西30 0.350.753.00.97478.76实验2 5南偏西30 0.20.355.70.66981.312.3乡村自保温建筑能耗影响因素多元组合分析2.3.1多元因素组合极差分析正交试验法计算结果的极差分析可以得出多元因素组合时影响建筑能耗的主次关系,某一因素的极差R,越大代表其对建筑能耗的影响越大 12 。根据表3的计算结果，分别计算各因素在各水平下建筑能耗的平均值i,i为因素、j为水平，代表同一水平下某一因素的平均值,见式(1）：R,=max/K,/-min/K,l(1)K=Y,+Y,+Y,+Y4+YsK,=Y。+Y,+Y g +Y,+Y i oK,=Yin+Yi2+Yi3+Yi4+YisK4=Y。+Y i 7 +Y i s +Y i g +Y 2 0K,=Y21+Y22+Y23+Y24+Y25RA=max/KA)-min/KA)各因素在同一水平下的平均值和极差见表4。根据计算结果可以得知，影响乡村自保温建筑能耗的因素主次关系为：屋顶传热系数 外窗传热系数建筑朝向 挑檐长度 窗墙比。2.3.2多元因素组合最优方案多元组合的最优方案是以各种组合下水平值最小来确定，即水平值越小，代表建筑能耗越小，建筑节能响应越好。反之，各种组合下水平值最大则认定为多元组合的最差方案，即水平值越大，代表建筑能耗越大，建筑节能响应越差。由表3可知，乡村自保温建筑多元因素组合最优方案为：As+B4+C,+D,+E,即建筑朝向为南偏西10屋面传热系数为0.3W/（m.K）、外窗传热系数为2.0 W/（mK）、南向窗墙比为0.35、挑檐长度为0.3m;最差方案为：A,+Bs+Cs+Ds+E,即建筑朝向为南偏东10 屋面传热系数为0.7 5W/（m.K）、外窗传热系数为5.7 W/（mK）、南向窗墙比为0.4、挑檐长度为0.3m。3乡村自保温建筑空间再设计及节能响应3.1乡村自保温建筑空间再设计乡村自保温建筑的设计应当遵循“以人为本、因地制宜”的原则，首先需要结合当地居民的生活方式、经济水平、建造水平来考量，其次要结合当地居民的实际使用需求来设计。根据本文第1节的实地调研分析可知，现有典型乡村建筑在功能空间布局的满意度、室内热湿环境满意度都较低，当地居民想要对居住空间进行改良设计的意愿较为强烈。因此，以图4所示冯村民居为例，从建筑功能空间设计、剖面构造设计、立面参数设计以及院落空间设计几个方面进行了乡村自保温建筑的再设计。84LIULing,etal.EnergyConsumption and Space Re-design of Rural Self-insulationBuilding in Guanzhong Region3.1.1乡村自保温建筑功能空间再设计根据图4可知，典型乡村建筑的主要使用空间有客厅、卧室、厨房、餐厅、卫生间及储物间，由于该民居客厅和卧室都属于狭长空间，虽然从自然通风角度有利，但是从空间使用角度而言并不合理。同时根据问卷调查可知，现有的空间布局与中老年人使用特点不符，因此根据空间的合理性及舒适性，对于各个空间的尺寸进行了调整，各使用空间的控制尺寸见表5。表5各使用空间控制尺寸控制尺寸功能开间/m进深/m客厅3.663.94.5卧室3.33.93.64.8厨房2.433餐厅2.43卫生间1.831.82.1储物间3.33.93.33.93.1.2乡村自保温建筑剖面构造再设计乡村建筑由于建造的自主性，在进行剖面设计时都是“随大流”，比如层高多为3.6 m、非保温粘土实心砖内外抹墙体、非保温预制板上人屋面形式、素土夯实非保温地面等。在乡村自保温建筑的剖面构造再设计时，结合垂直空间的合理性及细部构造设计需求，建议：层高由3.6 m调整为3m；外墙构造可采用自保温墙体，自保温墙材依据关中优势资源及住户经济水平进行甄选；屋顶形式可根据住户使用特点选择为带保温层的上人平屋顶形式，或者结合种植屋面进行屋顶构造设计；地坪层增加保温层，用以减少地面散热量。3.1.3乡村自保温建筑立面参数再设计根据实地调研的结果可以知道，关中典型乡村建筑的外立面以清水砖墙和瓷砖贴面为主，窗户尺寸及材质也是依据各家需求自已确定。外窗主要是满足日照、采光、通风等需求，结合功能空间控制尺寸的调整以及2.3.2 节的最优方案，适当调整各朝向的窗墙比，用以在冬季采暖能耗和夏季制冷能耗之间找到最佳平衡比例。因而南向窗墙比由最优方案的0.35调整为0.3，北向窗墙比调整为0.2；外窗类型可采用塑钢中空（6 mm+13mm+6mm）玻璃，南向窗户遮阳可结合绿化遮阳进行设计，或者结合冬季日照需求进行可控式水平遮阳板设计，设计长度控制在0.3m以内。3.1.4乡村自保温建筑院落空间再设计关中乡村建筑是以合院的形式组织成联排式建筑，每户民居的院落功能大体相同，同时合院式内部空间的组织对于建筑内部的自然通风有着重要的影响。因此在进行乡村自保温建筑院落空间再设计时结合住户的使用习惯、生活品质需求、自然通风组织等进行院落空间的组织设计。合院的前院是住户的主要活动空间，可种植高大乔木或者搭设?架作为夏季纳?的休闲空间；合院的后院结合住户农忙特点可设计为晾晒空间；门房结合住户需求适时进行停车空间设计。3.2典型乡村自保温建筑节能响应乡村自保温建筑能耗影响因素的多元组合分析可以明确在进行建筑节能设计时的主次顺序，将有限的资源集中到影响建筑能耗最大的层面，通过最优方案实现建筑节能响应最大化。乡村自保温建筑空间的再设计是为了在充分考虑居民使用过程中的实际需求而进行的改良设计。两者的结合需要通过建筑能耗模拟或者是实际工程测试来进行验证。本文以建筑能耗模拟的方式对以最优方案进行空间再设计的乡村自保温建筑的节能响应进行分析。3.2.1典型乡村自保温建筑模型以图4冯村民居为基准建筑，其宅基地尺寸为9.9m33.0m，结合3.1节乡村自保温建筑的再设计：根据问卷调查，合院的前院保留原有功能，前院内的落叶阔叶乔木在夏季形成了遮阴空间，缓解夏季太阳辐射对室内热环境的影响；冬季落叶保证室内太阳辐射得热。后院作为预留空间根据居民的需求适时调整。平面形式由原有的三开间调整为两开间，增大了卧室和客厅的开间尺寸，2 层主卧南向设置封闭阳光间；储藏室、卫生间和厨房设置在平面北侧，起到冬季温度阻尼区的缓冲作用，储藏室上部设为露台。根据前文2.3.2 节多元组合的最优方案，建筑朝向采用南偏西10 南向窗墙比取0.3。典型乡村自保温建筑模型见图5，建筑平面图见图6、7。(a)冯村某民居模型(b)典型乡村自保温建筑模型图5基准建筑和典型乡村自保温建筑模型自保温材料从经济性和热工性两方面进行考量，选择煤研石自保温砖作为自保温墙体材料，其余围护结构构造做法参考农村居住建筑节能设计标准85刘凌，等：关中地区乡村自保温建筑能耗及空间再设计研究（G B/T 50 8 2 42 0 13）【111的和西安地区农村居住建筑节能设计规范（DBJ61/T2014）【13 的构造措施（见表6），围护结构传热系数及限值要求见表7。9900N390021003900006卫生间006杂物间餐厨间0017客厅008t图卧室00S福下390060009900图6典型乡村自保温建筑首层平面图（单位：mm）99003900210039000068卫生间露台卧室00680017下008书房主卧卧室阳台390060009900图7典型乡村自保温建筑二层平面图（单位：mm）表6典型乡村自保温建筑构造措施围护结构构造做法基准建筑构造做法3m m 腻子层涂料2 0 m m 无机保温砂浆2 0 m m 水泥砂浆自保温墙体2 40/37 0 m m 煤研石多孔砖2 40 m m 黏土实心砖2 0 m m 水泥砂浆2 0 m m 水泥砂浆2 m m 粉刷石膏面层30 m m C 2 0 细石混凝土2 5m m 无机保温砂浆2 0 m m 水泥砂浆6 0 m m EPS保温板屋顶150 m m 钢筋混凝土4m m SBS改性(由上至下）屋面板沥青防水卷材2 0 m m 水泥砂浆20mm水泥砂浆100mm钢筋混凝土屋面板外窗(6+13+6)塑钢中空玻璃木质单玻普通玻璃户门普通保温门木质门2 0 m m 水泥砂浆找平2 0 m m 水泥砂浆找平水泥浆一道水泥浆一道地面2 5m m 保温材料8 0 m m C 10 混凝土垫层(由上至下）8 0 m m C 10 混凝土垫层7 0 m m 碎石垫层7 0 m m 碎石垫层素土夯实素土夯实表7围护结构传热系数限值W/(m.K)构造部位传热系数限值 自保温建筑传热系数外墙1.100.93屋面0.500.3架空楼板0.500.3外窗3.32.0外门4.01.7地面0.830.143.2.2典型乡村自保温建筑节能响应分析运用DesignBuidler模拟软件对图5所示的两个建筑模型进行全年能耗模拟。典型乡村自保温建筑的节能响应是以相较于基准建筑全年能耗、采暖能耗、制冷能耗、单位面积能耗的节能百分比来综合判定。记基准建筑能耗为HO,自保温建筑能耗为H1分别计算不同时段相较于基准建筑能耗的节能百分比HC14式(2），数值越大代表不同时段的自保温建筑的节能响应越好。H。-H,HC=100%(2)H。通过DesignBuilder模拟软件能耗模拟结果及典型乡村自保温建筑的节能百分比见表8。表8典型乡村自保温建筑的节能百分比能耗类型基准建筑典型自保温建筑HC全年能耗15263.35kWh5980.24kWh60.8%采暖能耗12 118.52 kW.h5220.16kWh56.9%制冷能耗3144.82 kWh760.08kWh75.8%单位面积能耗116.67 kW h/m42.84kWh/m63.3%通过表8 的计算结果可知，典型乡村自保温建筑相较于现有基准建筑的全年能耗节能百分比为60.8%，冬季采暖能耗的节能百分比为56.9%，夏季制冷能耗的节能百分比为7 5.8%，单位面积能耗的节能百分比为6 3.3%。综合来看，典型乡村自保温建筑相较于基准建筑的节能响应较好，尤其是夏季制冷能耗节能响应比例最高3.2.3典型乡村自保温建筑经济性分析乡村建筑节能发展缓慢的一个重要因素是由建筑节能设计而增加的建造成本。乡村地区由于经济发展水平较低，住户在进行房屋建造过程中首要考虑的就是控制建造成本。由于现有的建筑节能设计中成本增量主要体现在外围护结构的保温设计上，因而外墙外保温技术一直难以在乡村地区推广。以每平米墙体成本为例：当采用外墙外保温技术时，取规格为10 0 cm50cm5cm的EPS保温材料的价格为59.4元，规格为10 0 cm50cm6cm的EPS保温材料的价格为6 7.32 元，每平方米外墙在原有建造成本上还需要增加约118.8 134.6 4元。而乡村自保温建86佳音LIULing,etal.EnergyConsumption and Space Re-design of Rural Self-insulationBuildinginGuanzhongRegion筑正是在不需要增加保温设计成本的前提下提出的一种建筑节能发展模式，对于乡村住户而言，在条件允许时可以把保温设计的增量成本用于提高其他围护结构热工性能上，因而自保温建筑在乡村地区具有更好的经济性。4结论本文以陕西关中典型乡村建筑的实地调研资料为基础,采用正交试验法对影响乡村自保温建筑能耗的多元因素进行了分析。通过多元因素组合的极差分析可知，影响乡村自保温建筑能耗因素的主次关系为：屋顶传热系数 外窗传热系数 建筑朝向 挑檐长度 窗墙比，其中多元因素组合的最优方案为：建筑朝向南偏西10 屋面传热系数0.3W/（m.K）、外窗传热系数2.0 W/（m.K）、南向窗墙比0.35、挑檐长度0.3m。以典型乡村某民居为基准建筑，以正交试验法分析的最优方案为依据结合典型乡村居民对于功能空间的使用需求,进行了乡村自保温建筑空间的再设计；同时以乡村自保温建筑多元因素最优组合为基础，结合农村居住建筑节能设计标准（G B/T 50 8 2 42 0 13)对于乡村建筑围护结构热工参数限值要求，建立了典型乡村自保温建筑模型。运用DesignBuilder模拟软件对于典型乡村自保温建筑和基准建筑的全年能耗和单位面积能耗进行模拟，通过计算得出典型乡村自保温建筑相较于基准建筑的全年能耗的节能响应为6 0.8%，单位面积能耗的节能响应为6 3.3%，节能效果良好。本文所建的典型乡村自保温建筑虽相较于基准建筑具有较好的节能响应，这一结论是基于现有关中地区乡村建筑节能现状而得出的，在现阶段具有一定的实际应用价值。但随着我国新农村建设需求的不断加深，乡村建筑节能标准也会逐步提高，届时本文得出的结论之一将无法满足乡村建筑围护结构的热工性能。因此,项目团队将以提高乡村自保温建筑围护结构热工性能作为后续的主要研究方向，以此完善关中地区乡村自保温建筑节能设计。参考文献：1 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2020（农村住宅专题）M.北京：中国建筑工业出版社，2 0 2 0.2高枫，周铁钢.哈尔滨地区既有住宅冬季室内热环境研究及其优化设计 J.建筑节能,2 0 16,44（3）：37-42.3李嵘，蒿玉辉，赵群，等.夏热冬冷地区超低能耗建筑热工优化设计及负荷分析 J.建筑科学,2 0 17,33（12）；18 2-18 7.【4 冯国会，徐小龙，王悦，等.以能耗为导向的近零能耗建筑围护结构设计参数敏感性分析 J.沈阳建筑大学学报：自然科学版，2 0 18,34(6):1069-1077.5张伟强.某北方城市居住建筑围护结构对建筑能耗影响模拟分析 J.绿色建筑,2 0 18,10（4）：2 8-30.6邹堰柯.窗墙比和体形系数对建筑能耗影响分析及节能研究 J.建筑设计管理,2 0 18,35（5）：93-96.7张甘霖，张群，王芳，等.基于DesignBuilder的康定农村地区传统民居能耗影响因素研究 J.建筑科学,2 0 19,35（6）：10 8-115.【8 刘宏成，李坤，肖坚.夏热冬冷地区既有居住建筑围护结构低能耗节能改造指标分析一以长沙地区为例J.建筑与文化,2 0 2 0，（5）：75-76.9邵腾，郑武幸.基于围护结构性能差异的乡村住宅空间设计因素节能敏感性分析 J.建筑科学,2 0 2 1,37（4）：10 1-11010刘瑞江，张业旺，闻崇炜，等.正交实验设计和分析方法研究J.实验技术与管理，2 0 10,2 7（9）：52-55.11】中国人民共和国住房和城乡建设部.GB/T508242013，农村居住建筑节能设计标准 S.北京：中国建筑工业出版社，2 0 13.12 王树源，李晏，张毅科.混凝土正交试验结果极差分析与方差分析方法对比 J.建材发展导向，2 0 16,14（12）：44-48.13 陕西省住房和城乡建设厅.DBJ61/T2014,西安地区农村居住建筑节能设计规范S.西安：陕西省建筑标准设计办公室，2 0 14.14刘凌，刘加平.基于室外空气综合温度的墙体非对称式保温设计原理的应用分析研究 J.建筑科学，2 0 19,35（8）：6 5-6 8.作者简介：刘凌（198 1），女，山西太原人，毕业于西安建筑科技大学，建筑技术科学专业，博士，硕士生导师，研究方向为建筑技术科学()。本刊多位编委入选中国科学院、中国工程院院士增选有效候选人名单8月31日，中国科学院发布公告，宣布2 0 2 3年中国科学院院士增选有效候选人名单，共计58 3人。本刊编委张寅平教授人选同日，中国工程院发布公告，宣布2 0 2 3年院士增选有效候选人名单，共计6 55人。本刊编委徐伟、王怡、林波荣三位老师人选。（来源：中国科学院、中国工程院2 0 2 3-0 8-31）