劉錦秀
摘要:為節(jié)約能源,提高土地利用率,解決三農(nóng)問題,通過對農(nóng)戶住宅結(jié)構(gòu)科學設(shè)計、宅基地功能科學規(guī)劃、新型保溫建材的利用,設(shè)計出適合中國農(nóng)村的新型高效低碳節(jié)能住宅;通過將院子轉(zhuǎn)換成大棚,冬天利用大棚的聚熱功能,調(diào)節(jié)提升住宅溫度,節(jié)約能源支出。大棚內(nèi)農(nóng)戶可根據(jù)個人技能或者環(huán)境條件,進行果蔬生產(chǎn)或者其他副業(yè)開發(fā),實現(xiàn)生產(chǎn)增收,并提升生活質(zhì)量。此成果對提高留守老人、兒童的生活質(zhì)量以及家庭增收節(jié)支具有重要意義。
關(guān)鍵詞:新農(nóng)村;低碳農(nóng)宅;農(nóng)村經(jīng)濟
中圖分類號:TU241.4 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)05-1170-03
中國農(nóng)村新房建了一茬又一茬,推倒磚墻壘磚墻,只見新屋,不見新村,只見新村,不見新貌[1];不僅浪費了農(nóng)民的財富,而且浪費了大量土地。中國人口多,土地少,大田糧食生產(chǎn)效益低,造成大量農(nóng)村人口外出打工,給交通、城市帶來巨大的壓力,并且引出了嚴重的留守老人、留守兒童問題。要解決此問題,提高留守農(nóng)村農(nóng)民收入是關(guān)鍵。然而在農(nóng)村提高農(nóng)民收入的方式太少,有機農(nóng)業(yè)是最好出路,但是有機農(nóng)業(yè)配套條件要求標準太高,很難大規(guī)模推廣,惟有大棚有機農(nóng)業(yè)由于不需要大面積種植,所以理所當然成為農(nóng)民創(chuàng)收的最好手段。
針對農(nóng)村住宅,科學高效地接入太陽能、風能、沼氣能等自然能源的轉(zhuǎn)化、儲存、釋放再利用的綜合溫控系統(tǒng),達到大棚生產(chǎn)、住宅生活所需要的環(huán)境溫度,低消耗高產(chǎn)出,使得農(nóng)戶在以往不可能出效益處產(chǎn)出高效益。通過農(nóng)村住宅結(jié)構(gòu)改造,有效利用宅基地,將農(nóng)宅的一層和院子轉(zhuǎn)換成菌室、菜園,二層居住,在有限的土地上實現(xiàn)居住、有機果蔬生產(chǎn)雙重功效。這樣既方便生產(chǎn)管理,又釋放了優(yōu)質(zhì)的菜園土地,增加了優(yōu)質(zhì)種植土地面積。
這樣一來,可使大量的農(nóng)民在家鄉(xiāng)同樣可以獲得高收入,又能緩解城市和交通壓力。一次投入,既實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)居住環(huán)境,又發(fā)展了農(nóng)村家庭經(jīng)濟,對于解決西部農(nóng)村尤其是處于丘陵、山區(qū)的貧困地區(qū)或者自然環(huán)境惡劣地區(qū)農(nóng)村大量的留守老人、留守兒童帶來的嚴重社會問題具有現(xiàn)實意義。
1 設(shè)計原則
此低碳農(nóng)宅以200 m2宅基地為設(shè)計標準,進行節(jié)能、生產(chǎn)、居住規(guī)劃設(shè)計。地下一層作附屬設(shè)施使用[2],地上一層用作生產(chǎn)、儲存雜物,地上二層以上建筑用作居住,庭院進行新式日光溫室大棚設(shè)計。通過將大棚、住宅科學合一設(shè)計,實現(xiàn)高效利用宅基地土地的目的。庭院大棚既是太陽能聚集包、儲能包,也是住戶的有機蔬菜菜園。同時,將空氣循環(huán)系統(tǒng)、太陽能水循環(huán)系統(tǒng)科學地融入住宅和大棚結(jié)構(gòu)設(shè)計中,并將各系統(tǒng)有機串聯(lián)實現(xiàn)熱能交換、儲存、釋放功能,調(diào)整室溫、大棚溫度,達到高效、節(jié)能、生活、生產(chǎn)的目的。這樣,一層及棚內(nèi)種植果蔬、食用菌,同時兼做集熱設(shè)備和儲能包功用;二層以上居住,在有限的土地上實現(xiàn)居住、有機果蔬生產(chǎn)雙重功效。
2 設(shè)計結(jié)果
2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
整體住宅(包含地下層)進行3層或者4層設(shè)計。地下層進行配套設(shè)計,安置各個配套系統(tǒng)的功能單元;一層進行鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)合框架設(shè)計,內(nèi)部只留立柱,可保留農(nóng)地功能,也可以建成多個生產(chǎn)生活配套房間;二層以上進行住宅、客廳、辦公工作場所設(shè)計。具體規(guī)劃如圖1。
2.2 外墻、屋頂設(shè)計
采用成熟的外保溫墻體技術(shù)產(chǎn)品,并進行中空夾層設(shè)計。
2.3 農(nóng)宅庭院設(shè)計
農(nóng)宅院子全部進行無墻體大棚設(shè)計,大棚北接住宅,東西南三個立面采用PE保溫透光板或者玻璃、塑料布因地制宜處理,建成三面都可以采光的輕鋼結(jié)構(gòu)溫室大棚。此農(nóng)宅大棚與其他大棚技術(shù)的主要區(qū)別在于,—是與住宅一體,二是大棚分為兩部分,在傳統(tǒng)大棚上多了一個季節(jié)頂棚,氣溫高時拆除,氣溫低時使用,并且兩棚有熱氣出口交換氣體及熱量。具體設(shè)計如圖2。
以宅院大小為標準,以住宅南墻為大棚北體,建傳統(tǒng)形狀大棚為底棚,在其上建立一個三角形季節(jié)棚室。季節(jié)棚以底棚北上頂為底,以生活區(qū)為棚體北墻,最高線覆蓋全部生活樓層南墻;底棚具體設(shè)計規(guī)格:以一層建筑南墻為大棚北墻,便于氣體交換、熱量交換,棚頂可以根據(jù)設(shè)計需要,安裝不同使用壽命的保溫外層。同時有熱空氣循環(huán)設(shè)計、水能循環(huán)設(shè)計、用水循環(huán)設(shè)計。大棚可以高標準設(shè)計生產(chǎn)有機果蔬,也可以低標準設(shè)計,建成比傳統(tǒng)大棚高一級的菜園。這樣既方便管理,又增加種植土地面積。果蔬生產(chǎn)可以根據(jù)農(nóng)戶自己的宅基地特點,作副業(yè)、自用都可以,創(chuàng)收、節(jié)支任農(nóng)戶選擇。
2.4 住宅建筑設(shè)計
地下一層主要安排以下附屬設(shè)施:建立一個5~10 t的地下儲熱池或者生活儲水池,如何取舍因地制宜。如果用作生活儲水池,那么需要相應建立降水收集管道系統(tǒng)。建立2 m3的儲能介質(zhì)池。建一個2 t左右容量并且可利用外界熱能加熱的沼氣池。剩余面積可建成儲藏室或者養(yǎng)殖場所。
一層建筑總面積100 m2,層高3.0~3.5 m,此層除了廚房、車庫、倉庫外,其他面積可保留土地種地,也可以作儲物室、車間、食用菌種植室等。
二層設(shè)計建造100 m2左右住宅,屋頂用保溫隔熱材料建設(shè),并建立太陽能熱水系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、電力儲存設(shè)備。二層底板增加空氣夾層設(shè)計,連通后墻體風道上行,形成暖空氣熱循環(huán)。
2.5 水循環(huán)溫度調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計
太陽能熱水系統(tǒng):包括兩套,一套是純蓄熱系統(tǒng),一套是日常熱水供應系統(tǒng),都無外力自循環(huán)設(shè)計。前者可與溫調(diào)循環(huán)連接,后者可與沼氣加熱連接,一旦需要打開閥門即可使用。
水循環(huán)調(diào)溫系統(tǒng)[3]:全管道封閉式水循環(huán)。采用雙閥門控制冷熱水去向管道,逆時針循環(huán)降溫儲能設(shè)計、順時針循環(huán)升溫設(shè)計,具體見圖3。
2.6 輔助技術(shù)系統(tǒng)
輔助技術(shù)系統(tǒng)有:①沼氣生產(chǎn)系統(tǒng)。②火爐熱補償系統(tǒng):與水調(diào)溫循環(huán)系統(tǒng)對接,獨立水閥控制。啟動該系統(tǒng)時打開水閥,不用的時候關(guān)閉水閥,用于極寒冷地區(qū)或者冬天連陰天特殊氣候。③熱量儲存系統(tǒng):儲能介質(zhì)溶液池及儲水池。④風力泵水及發(fā)電技術(shù)(農(nóng)戶自選);⑤太陽能發(fā)電、儲電系統(tǒng)(農(nóng)戶自選)。
總之,整體農(nóng)宅在外墻保溫節(jié)能設(shè)計的前提下,內(nèi)部利用成熟的光伏技術(shù)、風力發(fā)電技術(shù)、沼氣生產(chǎn)技術(shù)、水空調(diào)技術(shù)打造自給自足的溫控系統(tǒng),因地制宜,按照資金多寡、農(nóng)宅住戶專長或者用途而設(shè)計相匹配的農(nóng)宅結(jié)構(gòu),選擇需要的功能組塊。夏天利用井水、儲水池水循環(huán)降溫,冬天建立以儲存的熱量、太陽能集熱器、井水3種形式為基礎(chǔ)的升溫系統(tǒng),調(diào)整大棚、住宅溫度。利用現(xiàn)有的各種能源轉(zhuǎn)移、儲存技術(shù)及產(chǎn)品,建立太陽能、風能、生物能的發(fā)電、熱能轉(zhuǎn)換、儲存、釋放技術(shù)的能源補充保障系統(tǒng)。兩套系統(tǒng)優(yōu)勢互補,降溫、升溫依靠自身儲能設(shè)施,不用煤電或最小化利用煤電等石化能源產(chǎn)品進行生產(chǎn)生活,符合國家節(jié)能減排的目標。通過對太陽能、風能、沼氣能等自然能源的轉(zhuǎn)化、儲存、釋放再利用的綜合溫控系統(tǒng),達到大棚、住宅內(nèi)生產(chǎn)、生活所需要的環(huán)境溫度,低消耗高產(chǎn)出。
3 小結(jié)與討論
這是一項匯集當代先進節(jié)能技術(shù)的農(nóng)宅設(shè)計,是一項將成熟的太陽能技術(shù)、水空調(diào)技術(shù)、大棚技術(shù)應用于農(nóng)宅設(shè)計的設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)。該設(shè)計不僅可實現(xiàn)全年溫室有機果蔬生產(chǎn),具有各種氣候環(huán)境的廣泛適應性,而且住宅也融入其中,達到節(jié)地、低碳、高效的設(shè)計效果,實現(xiàn)居住生產(chǎn)一體化,從吃、住、生活環(huán)境、支出、收入全方位提升農(nóng)民生活質(zhì)量。住宅一層進行有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn),住宅二層生活辦公,并享受溫室各種技術(shù)成果,打造高質(zhì)量生活環(huán)境。依靠太陽能加熱,制造自然水循環(huán),同時帶動熱能傳輸。
該設(shè)計成果應用于宅基地,使得原本沒有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可能的宅基地煥發(fā)了青春,而且是高達2/3以上住宅土地可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。太陽能轉(zhuǎn)移、儲存、再釋放利用技術(shù)、沼氣技術(shù)、風能技術(shù)的應用,減少了能量資源投入,同時也減少了碳排放。節(jié)地、有機農(nóng)業(yè)增收,節(jié)能減支,降低生活成本,同時提高農(nóng)民的生活、居住環(huán)境質(zhì)量。該設(shè)計成果使用住宅的保溫外墻做大棚最重要的保溫墻[4,5],不僅節(jié)約建材,使大棚的建造成本大大降低,而且大棚的保溫效果得到極大提升,利用沼氣做飯,太陽能供暖,冬冷夏熱能量的反季使用技術(shù),提高了居民的生活品質(zhì),降低了生活成本。不僅做到節(jié)地、節(jié)財、節(jié)能、高效、低碳,同時還解決了居民的生活和收益問題。
該設(shè)計成果還有利于棚室內(nèi)生產(chǎn)的管理與操作。大棚管理既無時間規(guī)律可循,又不便于計件計工,難以用常規(guī)的管理模式進行管理,只有用包棚到戶的操作模式才能增強種植戶的責任心,變被動種植為主動種植,加之無土栽培、滴灌施肥和澆水等多項科學技術(shù)的應用,降低了勞動強度,提高了科學管理水平。簡單操作就可以做到科學管理,老人小孩都可操作,將多功能復合拱形大棚的潛能發(fā)揮到極致,可獲得最大的經(jīng)濟效益。
該設(shè)計成果不僅適用于獨立型房產(chǎn)開發(fā)、農(nóng)村住房低碳改造、極端自然環(huán)境下的生存環(huán)境建設(shè),而且適用于交通、輸電困難的丘陵、山區(qū)的獨立自給住宅,包括別墅、農(nóng)村的民宅。中國農(nóng)村住宅土地規(guī)模很大,該技術(shù)如果能夠使用推廣,不僅可以釋放大量優(yōu)質(zhì)菜園地,可使我國18億畝耕地更有保障,而且生產(chǎn)條件便利、管理方便,老少皆宜,適合目前農(nóng)村青壯年外出打工、老人小孩留守的國情。在電力輸送不便的農(nóng)村、山區(qū)、西部的廣大地區(qū)實用性意義尤其大。
參考文獻:
[1] 金 玲,陳瑜紅.農(nóng)村節(jié)能住宅設(shè)計研究現(xiàn)狀[J].熱帶建筑,2006, 4(3):26-28.
[2] 王文駿.德國新世紀城市節(jié)能住宅設(shè)計初探[J].城市建筑,2010(1):9-13.
[3] 盧 求.德國新型住宅 節(jié)能理念與技術(shù)[J].資源與人居環(huán)境,2006(5):31-33.
[4] 張咪咪.中國農(nóng)村居民生活間接能源消耗與碳排放分析[J].統(tǒng)計教育,2010(7):35-40.
[5] 史飛龍.節(jié)能保溫墻體的研究與應用[J].延安大學學報(自然科學版),2013,32(1):31-33.
總之,整體農(nóng)宅在外墻保溫節(jié)能設(shè)計的前提下,內(nèi)部利用成熟的光伏技術(shù)、風力發(fā)電技術(shù)、沼氣生產(chǎn)技術(shù)、水空調(diào)技術(shù)打造自給自足的溫控系統(tǒng),因地制宜,按照資金多寡、農(nóng)宅住戶專長或者用途而設(shè)計相匹配的農(nóng)宅結(jié)構(gòu),選擇需要的功能組塊。夏天利用井水、儲水池水循環(huán)降溫,冬天建立以儲存的熱量、太陽能集熱器、井水3種形式為基礎(chǔ)的升溫系統(tǒng),調(diào)整大棚、住宅溫度。利用現(xiàn)有的各種能源轉(zhuǎn)移、儲存技術(shù)及產(chǎn)品,建立太陽能、風能、生物能的發(fā)電、熱能轉(zhuǎn)換、儲存、釋放技術(shù)的能源補充保障系統(tǒng)。兩套系統(tǒng)優(yōu)勢互補,降溫、升溫依靠自身儲能設(shè)施,不用煤電或最小化利用煤電等石化能源產(chǎn)品進行生產(chǎn)生活,符合國家節(jié)能減排的目標。通過對太陽能、風能、沼氣能等自然能源的轉(zhuǎn)化、儲存、釋放再利用的綜合溫控系統(tǒng),達到大棚、住宅內(nèi)生產(chǎn)、生活所需要的環(huán)境溫度,低消耗高產(chǎn)出。
3 小結(jié)與討論
這是一項匯集當代先進節(jié)能技術(shù)的農(nóng)宅設(shè)計,是一項將成熟的太陽能技術(shù)、水空調(diào)技術(shù)、大棚技術(shù)應用于農(nóng)宅設(shè)計的設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)。該設(shè)計不僅可實現(xiàn)全年溫室有機果蔬生產(chǎn),具有各種氣候環(huán)境的廣泛適應性,而且住宅也融入其中,達到節(jié)地、低碳、高效的設(shè)計效果,實現(xiàn)居住生產(chǎn)一體化,從吃、住、生活環(huán)境、支出、收入全方位提升農(nóng)民生活質(zhì)量。住宅一層進行有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn),住宅二層生活辦公,并享受溫室各種技術(shù)成果,打造高質(zhì)量生活環(huán)境。依靠太陽能加熱,制造自然水循環(huán),同時帶動熱能傳輸。
該設(shè)計成果應用于宅基地,使得原本沒有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可能的宅基地煥發(fā)了青春,而且是高達2/3以上住宅土地可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。太陽能轉(zhuǎn)移、儲存、再釋放利用技術(shù)、沼氣技術(shù)、風能技術(shù)的應用,減少了能量資源投入,同時也減少了碳排放。節(jié)地、有機農(nóng)業(yè)增收,節(jié)能減支,降低生活成本,同時提高農(nóng)民的生活、居住環(huán)境質(zhì)量。該設(shè)計成果使用住宅的保溫外墻做大棚最重要的保溫墻[4,5],不僅節(jié)約建材,使大棚的建造成本大大降低,而且大棚的保溫效果得到極大提升,利用沼氣做飯,太陽能供暖,冬冷夏熱能量的反季使用技術(shù),提高了居民的生活品質(zhì),降低了生活成本。不僅做到節(jié)地、節(jié)財、節(jié)能、高效、低碳,同時還解決了居民的生活和收益問題。
該設(shè)計成果還有利于棚室內(nèi)生產(chǎn)的管理與操作。大棚管理既無時間規(guī)律可循,又不便于計件計工,難以用常規(guī)的管理模式進行管理,只有用包棚到戶的操作模式才能增強種植戶的責任心,變被動種植為主動種植,加之無土栽培、滴灌施肥和澆水等多項科學技術(shù)的應用,降低了勞動強度,提高了科學管理水平。簡單操作就可以做到科學管理,老人小孩都可操作,將多功能復合拱形大棚的潛能發(fā)揮到極致,可獲得最大的經(jīng)濟效益。
該設(shè)計成果不僅適用于獨立型房產(chǎn)開發(fā)、農(nóng)村住房低碳改造、極端自然環(huán)境下的生存環(huán)境建設(shè),而且適用于交通、輸電困難的丘陵、山區(qū)的獨立自給住宅,包括別墅、農(nóng)村的民宅。中國農(nóng)村住宅土地規(guī)模很大,該技術(shù)如果能夠使用推廣,不僅可以釋放大量優(yōu)質(zhì)菜園地,可使我國18億畝耕地更有保障,而且生產(chǎn)條件便利、管理方便,老少皆宜,適合目前農(nóng)村青壯年外出打工、老人小孩留守的國情。在電力輸送不便的農(nóng)村、山區(qū)、西部的廣大地區(qū)實用性意義尤其大。
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總之,整體農(nóng)宅在外墻保溫節(jié)能設(shè)計的前提下,內(nèi)部利用成熟的光伏技術(shù)、風力發(fā)電技術(shù)、沼氣生產(chǎn)技術(shù)、水空調(diào)技術(shù)打造自給自足的溫控系統(tǒng),因地制宜,按照資金多寡、農(nóng)宅住戶專長或者用途而設(shè)計相匹配的農(nóng)宅結(jié)構(gòu),選擇需要的功能組塊。夏天利用井水、儲水池水循環(huán)降溫,冬天建立以儲存的熱量、太陽能集熱器、井水3種形式為基礎(chǔ)的升溫系統(tǒng),調(diào)整大棚、住宅溫度。利用現(xiàn)有的各種能源轉(zhuǎn)移、儲存技術(shù)及產(chǎn)品,建立太陽能、風能、生物能的發(fā)電、熱能轉(zhuǎn)換、儲存、釋放技術(shù)的能源補充保障系統(tǒng)。兩套系統(tǒng)優(yōu)勢互補,降溫、升溫依靠自身儲能設(shè)施,不用煤電或最小化利用煤電等石化能源產(chǎn)品進行生產(chǎn)生活,符合國家節(jié)能減排的目標。通過對太陽能、風能、沼氣能等自然能源的轉(zhuǎn)化、儲存、釋放再利用的綜合溫控系統(tǒng),達到大棚、住宅內(nèi)生產(chǎn)、生活所需要的環(huán)境溫度,低消耗高產(chǎn)出。
3 小結(jié)與討論
這是一項匯集當代先進節(jié)能技術(shù)的農(nóng)宅設(shè)計,是一項將成熟的太陽能技術(shù)、水空調(diào)技術(shù)、大棚技術(shù)應用于農(nóng)宅設(shè)計的設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)。該設(shè)計不僅可實現(xiàn)全年溫室有機果蔬生產(chǎn),具有各種氣候環(huán)境的廣泛適應性,而且住宅也融入其中,達到節(jié)地、低碳、高效的設(shè)計效果,實現(xiàn)居住生產(chǎn)一體化,從吃、住、生活環(huán)境、支出、收入全方位提升農(nóng)民生活質(zhì)量。住宅一層進行有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn),住宅二層生活辦公,并享受溫室各種技術(shù)成果,打造高質(zhì)量生活環(huán)境。依靠太陽能加熱,制造自然水循環(huán),同時帶動熱能傳輸。
該設(shè)計成果應用于宅基地,使得原本沒有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可能的宅基地煥發(fā)了青春,而且是高達2/3以上住宅土地可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。太陽能轉(zhuǎn)移、儲存、再釋放利用技術(shù)、沼氣技術(shù)、風能技術(shù)的應用,減少了能量資源投入,同時也減少了碳排放。節(jié)地、有機農(nóng)業(yè)增收,節(jié)能減支,降低生活成本,同時提高農(nóng)民的生活、居住環(huán)境質(zhì)量。該設(shè)計成果使用住宅的保溫外墻做大棚最重要的保溫墻[4,5],不僅節(jié)約建材,使大棚的建造成本大大降低,而且大棚的保溫效果得到極大提升,利用沼氣做飯,太陽能供暖,冬冷夏熱能量的反季使用技術(shù),提高了居民的生活品質(zhì),降低了生活成本。不僅做到節(jié)地、節(jié)財、節(jié)能、高效、低碳,同時還解決了居民的生活和收益問題。
該設(shè)計成果還有利于棚室內(nèi)生產(chǎn)的管理與操作。大棚管理既無時間規(guī)律可循,又不便于計件計工,難以用常規(guī)的管理模式進行管理,只有用包棚到戶的操作模式才能增強種植戶的責任心,變被動種植為主動種植,加之無土栽培、滴灌施肥和澆水等多項科學技術(shù)的應用,降低了勞動強度,提高了科學管理水平。簡單操作就可以做到科學管理,老人小孩都可操作,將多功能復合拱形大棚的潛能發(fā)揮到極致,可獲得最大的經(jīng)濟效益。
該設(shè)計成果不僅適用于獨立型房產(chǎn)開發(fā)、農(nóng)村住房低碳改造、極端自然環(huán)境下的生存環(huán)境建設(shè),而且適用于交通、輸電困難的丘陵、山區(qū)的獨立自給住宅,包括別墅、農(nóng)村的民宅。中國農(nóng)村住宅土地規(guī)模很大,該技術(shù)如果能夠使用推廣,不僅可以釋放大量優(yōu)質(zhì)菜園地,可使我國18億畝耕地更有保障,而且生產(chǎn)條件便利、管理方便,老少皆宜,適合目前農(nóng)村青壯年外出打工、老人小孩留守的國情。在電力輸送不便的農(nóng)村、山區(qū)、西部的廣大地區(qū)實用性意義尤其大。
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