侯興華 李 健 何 飛

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266580； 2.萊西市建筑總公司，山東 青島 266600)

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綠色建筑技術(shù)在北方農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用研究

侯興華1李 健1何 飛2

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266580； 2.萊西市建筑總公司，山東 青島 266600)

結(jié)合農(nóng)村綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用情況，從節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保五個(gè)方面，對(duì)農(nóng)村綠色住宅建設(shè)和使用中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并探討了綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用方向，提出了適合北方農(nóng)村地區(qū)的綠色建筑措施和方案。

綠色建筑，農(nóng)村，住宅，節(jié)能

當(dāng)今工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，綠色建筑設(shè)計(jì)理念深入人心，城市建筑大力推廣應(yīng)用綠色建筑技術(shù)，取得的成果非常顯著。廣大農(nóng)村地區(qū)受限于經(jīng)濟(jì)條件等因素，綠色建筑技術(shù)應(yīng)用卻剛剛起步，如何在廣大農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用綠色建筑技術(shù)是一個(gè)值得深思的課題。

1 農(nóng)村綠色建筑技術(shù)應(yīng)用情況

我國(guó)農(nóng)村地區(qū)住房總建筑面積達(dá)到近400億m2，農(nóng)村住宅一般由住戶自行建造，設(shè)計(jì)建造隨意性強(qiáng)，施工技術(shù)水平差異性大，比較注重住宅建造的經(jīng)濟(jì)性，導(dǎo)致資源節(jié)約水平不高，居住舒適性、經(jīng)濟(jì)性有限。廣大農(nóng)村推廣應(yīng)用綠色建筑技術(shù)是一個(gè)長(zhǎng)期和持續(xù)的過(guò)程，有巨大的潛力，未來(lái)必將對(duì)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和居住環(huán)境產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[1]。農(nóng)村地區(qū)住宅具有和城市建筑截然不同的特點(diǎn)，需要深入研究實(shí)際情況，才能有針對(duì)性的制定綠色建筑設(shè)計(jì)改造方案。

2 節(jié)地與室外環(huán)境

農(nóng)村住宅單戶宅基地面積一般為240 m2左右，人均土地占用面積約80 m2，容積率小于0.5。而城市多層建筑居住區(qū)人均用地指標(biāo)為16 m2～21 m2，容積率為0.8～1.8。比較而言農(nóng)村住宅土地利用率大大低于城市建筑，通過(guò)合理措施可以節(jié)省大量土地資源。

2.1 建設(shè)多高層集中式住宅

有計(jì)劃地實(shí)施農(nóng)村住宅改造，置換原有的宅基地，減少土地用量，節(jié)約土地資源，同時(shí)可以改善居民居住環(huán)境，有利于城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)。

2.2 收回冗余宅基地

農(nóng)村宅基地資源在居民上學(xué)、就業(yè)、嫁娶、遷徙等過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種變化，部分人員戶口遷出或自然死亡之后，宅基地仍由其親屬保留。可以通過(guò)政策引導(dǎo)，以適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)閑置宅基地進(jìn)行收購(gòu)或置換，即可獲取一定數(shù)量的土地資源。

2.3 減少耕地占用

對(duì)村莊進(jìn)行合理規(guī)劃，將新宅基地規(guī)劃在山地丘陵等利用價(jià)值較低的區(qū)域，在一定的時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)村莊自然搬遷，形成新的村落，置換出耕地或便于開(kāi)發(fā)利用的優(yōu)勢(shì)土地資源[2]。

2.4 發(fā)展屋頂綠化

農(nóng)村住宅層高較低，占地面積較大，日照充足，平屋面上除安放太陽(yáng)能設(shè)備、電視衛(wèi)星接收設(shè)備以外，沒(méi)有其他用途，可以推廣發(fā)展屋頂綠化工程。采用專用的拼裝式塑料植物種植模塊在不破壞原有屋面承重和防水結(jié)構(gòu)的情況下，附加荷載可以控制在原有結(jié)構(gòu)承受范圍內(nèi)?？茖W(xué)設(shè)計(jì)屋面種植體系可以實(shí)現(xiàn)立體種植，既可以獲得客觀的種植面積，同時(shí)利用植物吸收太陽(yáng)輻射，對(duì)于夏季室內(nèi)溫度控制可以起到極大的作用。

3 節(jié)能與能源利用

3.1 電器節(jié)能

采用節(jié)能燈具和能效等級(jí)低的空調(diào)、冰箱等家用電器，降低用電量。著重針對(duì)在總用電量中占比例較大的設(shè)備和高功率設(shè)備，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，有計(jì)劃的實(shí)施節(jié)能更新?lián)Q代，并加強(qiáng)各種新購(gòu)設(shè)備能效等級(jí)控制。

3.2 推廣使用太陽(yáng)能設(shè)備

太陽(yáng)能電池技術(shù)日漸成熟，太陽(yáng)能電池板售價(jià)也逐漸降低，一塊1.3 m2的單晶太陽(yáng)能電池板在日照良好的情況下輸出功率可以達(dá)到200 W，售價(jià)僅500元左右，按照電價(jià)0.5元/度，年有效使用時(shí)間300 d，每天使用6 h計(jì)算，投資回收期還不到3年，經(jīng)濟(jì)性很好，非常值得推廣使用。

太陽(yáng)能灶采用鏡面反射材料拼裝成圓形或拋物線形曲面制成，將太陽(yáng)光輻射能聚集在灶具的吸熱板上，加熱灶具實(shí)現(xiàn)炊事功能。其設(shè)計(jì)制作較為簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，壽命較長(zhǎng)，不消耗任何燃料。面積2 m2的太陽(yáng)能灶集熱功率可達(dá)到1 200 W，完全滿足日常炊事使用需求，并可通過(guò)專用集熱器實(shí)現(xiàn)與太陽(yáng)能熱水器設(shè)備聯(lián)動(dòng)，為家庭供應(yīng)熱水，可以節(jié)省大量燃料消耗。

太陽(yáng)能熱水器在農(nóng)村應(yīng)用較為廣泛，但受氣溫和季節(jié)影響，冬季水溫較低，不能直接用于洗浴，一般通過(guò)集成電加熱功能，滿足冬季正常使用。新型太陽(yáng)能設(shè)備將太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能灶、太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)整合，用于冬季住宅采暖。太陽(yáng)能熱水器和太陽(yáng)能灶用于集熱，太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電力用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)循環(huán)。一組由2 m2的太陽(yáng)能熱水器、2 m2太陽(yáng)能灶和2 m2的單晶太陽(yáng)能電池板組成的系統(tǒng)冬季晴好天氣綜合熱功率可達(dá)到2 000 W，可以滿足面積10 m2的房間采暖需求[3]。

3.3 新型采暖系統(tǒng)

北方農(nóng)村采用火炕作為冬季采暖的主要設(shè)施，燃料采用木柴或煤炭，傳統(tǒng)火炕投料口與采暖房間在同一間房?jī)?nèi)，散熱面積較小，采暖效果有限，室內(nèi)空氣質(zhì)量差。新型吊炕采暖系統(tǒng)灶臺(tái)和炕分布在兩個(gè)房間，炕的下部結(jié)構(gòu)架空，炕的上部、下部、側(cè)面均可以作為散熱面，底面可以刻溝槽進(jìn)一步增加散熱面積，采暖效率大大提高。

3.4 提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能

建筑保溫技術(shù)在城市中廣泛使用，但在農(nóng)村地區(qū)，缺乏政策引導(dǎo)和技術(shù)支持，應(yīng)用很少。農(nóng)村住宅墻體普遍采用燒結(jié)磚、水泥砂漿砌筑，墻厚度一般為240 mm。與傳統(tǒng)土木結(jié)構(gòu)住宅相比，磚砌墻體傳熱系數(shù)比土坯墻大，墻體厚度又遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于土坯墻，因而磚混結(jié)構(gòu)住宅與土木結(jié)構(gòu)相比圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能大大下降。應(yīng)該加大宣傳引導(dǎo)力度，將經(jīng)濟(jì)成熟保溫技術(shù)推廣到農(nóng)村住宅，節(jié)能的同時(shí)可以顯著提高居住舒適性。

3.5 新能源設(shè)施的應(yīng)用和改進(jìn)

利用沼氣池收集處理人畜糞便等廢物，既可以一定程度上解決環(huán)境問(wèn)題，又可以產(chǎn)生一定數(shù)量的清潔能源，曾經(jīng)在廣大農(nóng)村地區(qū)被大力推廣，但傳統(tǒng)沼氣池受環(huán)境溫度影響大，氣溫較低時(shí)微生物活性差，產(chǎn)氣效率很低，甚至不產(chǎn)氣，一年正常使用時(shí)間大概為6個(gè)月，對(duì)使用造成一定程度的不便，也降低了設(shè)施的利用效率。通過(guò)太陽(yáng)能熱水器集熱管收集熱量，并將熱量傳導(dǎo)至沼氣池，可以實(shí)現(xiàn)寒冷季節(jié)沼氣池溫度基本恒定，滿足微生物發(fā)酵基本溫度，實(shí)現(xiàn)沼氣池全年產(chǎn)氣，產(chǎn)生的沼氣在冬季可用于采暖。經(jīng)研究2.5 m2的太陽(yáng)能集熱管，可滿足容量為2.2 m3的沼氣池冬季產(chǎn)氣熱量需求，產(chǎn)生的沼氣可滿足15 m2房間冬季供暖需求，系統(tǒng)運(yùn)行較為穩(wěn)定，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約3 t[4]。

4 節(jié)材與材料資源利用

1)淘汰老舊的高耗能傳統(tǒng)材料，推廣使用新型節(jié)能環(huán)保建材和工藝。傳統(tǒng)民居使用燒結(jié)粘土磚砌筑，大量占用和破壞耕地資源，耗能高污染大，國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)有關(guān)文件，在大中城市限制和禁止粘土磚使用，但在農(nóng)村地區(qū)，粘土磚仍被廣泛使用。未來(lái)國(guó)家將進(jìn)一步限制粘土磚的使用，逐步淘汰粘土實(shí)心磚，并推廣使用新型砌體材料。目前，混凝土空心磚、彩鋼夾芯板等新技術(shù)、新材料逐步在農(nóng)村地區(qū)推廣使用，這些新型建材和技術(shù)具有施工便利，經(jīng)濟(jì)性高，物理性能良好的特點(diǎn)，推廣應(yīng)用很快[5]。如：混凝土空心磚的塊體較大、容重小，便于砌筑，具有優(yōu)良的保溫隔熱性能；彩鋼夾芯板保溫隔熱性能良好，板塊面積大，便于大面積施工，具有較好的耐久性和防水性能。新型建材以其良好的性價(jià)比贏得了良好的口碑，通過(guò)適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和政策支持，必定能在廣大農(nóng)村地區(qū)獲得長(zhǎng)足發(fā)展。

2)提高建筑物或部分構(gòu)件的使用壽命。節(jié)材的一個(gè)重要方面是增加建筑物耐久性，提高建筑物維護(hù)周期，延長(zhǎng)建筑物使用壽命。農(nóng)村地區(qū)傳統(tǒng)住宅多采用毛石砌筑的條形基礎(chǔ)、磚砌體墻體和由“木梁+木檁條+秸稈箔+粘土+瓦”組成的屋面結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)和墻體結(jié)構(gòu)耐久性較好，一般正常使用30年左右不需要大修，但屋面系統(tǒng)采用木材、秸稈、粘土等材料，木材、秸稈等材料潮濕天氣下容易產(chǎn)生霉變、腐爛，也容易受到蟲(chóng)、鼠、鳥(niǎo)等生物破壞，導(dǎo)致整個(gè)屋面系統(tǒng)壽命較短，一般使用10年左右就需要大修，需要拆除整個(gè)屋面系統(tǒng)，對(duì)木梁、木檁條進(jìn)行檢查、維修，更換新的秸稈箔，重新覆蓋黏土層和瓦片。維修過(guò)程中房屋無(wú)法居住，對(duì)正常的生產(chǎn)生活造成很大影響。應(yīng)推廣使用耐久性高的屋面做法，提高屋面系統(tǒng)的耐久性。

5 節(jié)水與水資源利用

農(nóng)村地區(qū)用水來(lái)源多為地下水，家庭用水一般有兩種方式：對(duì)于淺層地下水資源豐富且水質(zhì)較好的地區(qū)，一般每戶打一個(gè)小口徑汲水井，內(nèi)設(shè)潛水泵用于抽取地下水，地下水抽取后直接使用。對(duì)于水位深度較低的地區(qū)或者淺層地下水水質(zhì)不佳的地區(qū)一般以村鎮(zhèn)為單位打深井，深度從幾十米到百米以上，通過(guò)水泵站定期將地下水輸入儲(chǔ)水設(shè)施，儲(chǔ)水設(shè)施一般設(shè)置于地勢(shì)較高處，通過(guò)給水管網(wǎng)供給到每個(gè)宅院。單戶汲水井建造成本較低，一次性投資后長(zhǎng)期使用，一般用水較為粗放，造成一定程度的水資源浪費(fèi)，水質(zhì)也不容易保證。應(yīng)該大力推廣集中式供水系統(tǒng)，抽取優(yōu)質(zhì)地下水，在儲(chǔ)水池進(jìn)行殺菌消毒處理，并定期進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，以保證水質(zhì)。適當(dāng)收取供水設(shè)施運(yùn)行費(fèi)用，可以有效刺激居民的節(jié)水意識(shí)，節(jié)約生活用水。農(nóng)村地區(qū)降水一般通過(guò)屋面、場(chǎng)地匯集后經(jīng)雨水系統(tǒng)排入水系或土地中深入地下，可以自然補(bǔ)充地下水。

6 環(huán)境保護(hù)

1)規(guī)劃建設(shè)污水處理設(shè)施。農(nóng)村污水來(lái)源主要是生活污水和畜牧養(yǎng)殖污水，農(nóng)村地區(qū)覆蓋面積廣大，單戶污水量小，污水排放分散，一般也沒(méi)有集中的污水處理設(shè)施，許多地區(qū)污水直接排放至室外，就近排入水體或滲入地下，對(duì)水資源和地下水造成污染。對(duì)于新規(guī)劃建設(shè)的村莊要做好排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，老村鎮(zhèn)可以利用道路翻修等機(jī)會(huì)埋設(shè)相應(yīng)管線，實(shí)現(xiàn)雨污分流，匯集的污水排至小型污水處理池，通過(guò)生物作用處理，以降解污水中有害物質(zhì)，雨水則可以直接排入水系或農(nóng)田。另外，隨著技術(shù)的進(jìn)步出現(xiàn)了“導(dǎo)流曝氣生物濾池”等適合單個(gè)家庭使用的小型污水處理裝置，通過(guò)采用先進(jìn)的處理技術(shù)，在較小的空間內(nèi)完成脫氮除磷等凈化程序，將污水轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴瑢?shí)現(xiàn)水資源重復(fù)利用[6]。2)推行垃圾集中式處理，廢物資源化利用。建立垃圾收集處理系統(tǒng)，將生活垃圾統(tǒng)一收集并進(jìn)行無(wú)害化處理。人畜糞便、植物秸稈等有機(jī)廢物可以通過(guò)沼氣池和不透水場(chǎng)地堆肥腐熟處理，經(jīng)過(guò)處理后作為生物肥料使用，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，并減少污染。

7 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村綠色建筑進(jìn)程剛剛開(kāi)始，但各方面潛力巨大，國(guó)家應(yīng)該通過(guò)大力宣傳、政策引導(dǎo)、技術(shù)支持、樣板引領(lǐng)等多種方式推動(dòng)農(nóng)村綠色建筑發(fā)展，在農(nóng)村地區(qū)住宅新建和老住宅改造過(guò)程中穿插推廣綠色建筑技術(shù)。綠色建筑技術(shù)在農(nóng)村實(shí)施不是一蹴而就的，需要長(zhǎng)期推廣堅(jiān)持，廣大農(nóng)村地區(qū)綠色建筑進(jìn)程推進(jìn)一小步，將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展一大步，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，可以有效提升農(nóng)村住宅的居住舒適性和節(jié)能水平，對(duì)環(huán)境保護(hù)也將起到重大推動(dòng)的作用。

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The application research on green building technology in northern rural region

Hou Xinghua1Li Jian1He Fei2

(1.ChinaPetroleumUniversit(EastChina),Qingdao266580,China; 2.LaceyConstructionCorporation,Qingdao266600,China)

Combining with the application situation of green building technology, from the land saving, water saving, energy saving, material saving, environmental protection five aspects, this paper analyzed the existing problems of rural green housing construction and use, and discussed the application direction of green building technology, put forward the green building measures and solutions suitable for northern rural areas.

green building, rural, residential, energy saving

1009-6825(2016)20-0195-02

2016-05-03

侯興華(1983- )，男，工程師

TU201.5

A