1、山东地区农村住宅被动式设计探讨 李诗若 山东建筑大学建筑城规学院 摘 要： 随着我国农村经济的发展, 农村住宅建设量越来越大, 能源消耗也迅速增长, 这使得农村的能源和建筑能耗问题越来越受到重视。从被动式理念入手, 选取山东省潍坊市某村的一处地块作为设计研究对象, 在对其气候、环境、建筑风貌、居民生活以及现状做了调研分析之后确定该农村住宅的设计思路, 结合被动式技术进行被动式设计。通过自然通风、夏季遮阳、冬季采暖、保温构造、生物质能利用五个方面的设计分析, 使农村住宅能够满足宜居、节能减排的要求。关键词： 农村住宅; 被动式技术; 被动式设计; 作者简介：李诗若 (1990) , 女, 山东济
2、宁人, 硕士研究生, 主要从事绿色建筑技术与评价的研究 () 。收稿日期：2017-03-04Passive Design of Rural Residence in Shandong ProvinceLI Shi-ruo College of Architecture and Urban Planning, Shandong Jianzhu University; Abstract： With the development of the rural economy in China, a quantity of rural residences has been constructed,
3、and energy consumption is also increasing rapidly. People begin to take energy consumption of rural residences seriously. Proceeding from the passive concept, this paper chooses an area of a village in Weifang, Shandong Province as the subject of research. The design is based on the investigation an
4、d analysis of its climate, environment, architectural style, the life of the residents and the current situation.The paper discusses about design concept combined with passive technology. Through the design of natural ventilation, summer shading, winter heating, thermal insulation structure, and the
5、 use of biomass energy, the rural residence will be more comfortable and energy-saving.Keyword： rural residence; passive technology; passive design; Received： 2017-03-040 引言随着我国城镇化的不断推进, 随之而生的一系列生态环境问题对农村产生了不良影响, 近年来农村的可持续性发展也逐渐受到人们的关注和重视。山东省是传统农业大省, 农村人口偏多, 推进农村新型社区和新农村生态建设, 有利于进一步集约节约利用农村土地。虽然近几年国
6、家政策已大幅改善了农民的生活水平, 但农村住宅的发展却跟不上脚步。没有技术指导, 农村住宅一直处于盲目发展状态, 导致农村人居环境不佳1, 室内环境差, 严重影响农民生活质量。农村建筑与城市建筑相比其节能水平较低, 然而农村住宅占我国建筑总量60%2。如何基于低技术、低成本的节能理念设计出符合农民生活生产需求、舒适宜居的房子成为亟待解决的问题。1 项目概况1.1 地理位置与气候条件本项目所选场地位于山东半岛中部、潍坊市区东南的一个村镇。该村属于暖温带半湿润季风气候区, 具有明显的大陆季风气候特征, 年平均降雨量 650 mm。春季, 空气干燥, 多风少雨;夏季, 温度高湿度大, 雨热同季;秋季
7、, 天高云淡, 温和凉爽;冬季, 北风频吹, 雨雪稀少。1.2 基地及周边现状项目周边大都是传统农村聚落式民居, 多为三合院, 有小部分四合院, 除传统民居外也有部分新建农宅。一条河流在基地北侧自东向西发展, 为村民种植灌溉提供了充足的水源。基地周边绿化主要由两部分组成, 一部分是河流附近的原始树林, 一部分是民居宅院内的绿化。河流北岸是村民的社区服务中心以及幼儿园, 是村中最为重要的公共建筑;基地南侧的柏油路是村中的主干道, 每月不仅会有数次集市, 大部分惠民商店及药店诊所也分布在道路两侧 (见图 1) 。图 1 基地周边现状 Fig.1 Current situation around t
8、he site 下载原图居民主要依靠种植粮食作物及外出打工为经济来源, 部分从事规模养殖, 其中主要以猪、鸡、鸭为主。由于传统院落形式的保留, 村民大都在自家院子中进行小规模的种植, 在充实院落的同时自给自足, 鸡、鸭等小型家禽基本也是每家每户都有 (见图 2) 。图 2 生活模式 Fig.2 Living and production mode 下载原图2 平面设计本方案建筑面积为 129.56 m, 占地面积为 165.24 m。原有建筑群落均为一层农宅, 小尺度院落仅用于堆放杂物或饲养家禽, 环境脏乱, 并且将私人菜园设在街边绿化用地中, 甚至占用了交通道路。本方案则设计了两层农宅, 将
9、更多占地面积还给菜园和禽舍。图 3 所示的平面设计中, 将厨房和卫生间置于冬季位置最不利的西北角, 作为温度缓冲区, 家庭主要活动空间起居室和客厅设在平面中心部分, 东西两边为其他房间。南侧设计了宽 1.65 m、长 7.8 m 的阳光间, 为冬季的被动式采暖方式。基于本村大多数居民喜好种植和饲养, 本方案在院落中设置了菜园和禽舍, 并在餐厅的二层设计了用于晾晒粮食的晒台。而在立面处理上则沿用了本村最普遍的白墙红瓦, 简洁美观。图 3 平面图 Fig.3 Plans 下载原图3 绿色技术策略3.1 自然通风夏季自然通风策略主要采用了最为广泛的穿堂风, 在起居室、客厅及东侧两间卧室的南北墙分别布
10、置了窗户, 阳光间的南侧玻璃也在上述主要房间的进风位置设计了可开启窗扇, 保证夏季形成流畅的穿堂风, 为主要房间进行通风降温。院落的树木和阳光间上部的绿化可以在夏季风进入室内前对其降温, 进一步强化了通风的降温效果。此外, 将坡屋顶自然形成的空间设计成屋顶架空层, 一方面避免起居室的净高过大, 另一方面屋顶架空层可成为温度缓冲空间, 无论在冬季还是夏季都可对室内温度的控制起到优化作用。架空层南北侧设置了可开启高窗, 冬季关闭, 夏季开启, 开启时形成的穿堂风带走架空层内积蓄的热量, 从而减少了架空层辐射到二层建筑室内的热量 (见图 5) 。图 4 绿色技术示意图 Fig.4 Sketch ma
11、p of greening technology 下载原图3.2 夏季遮阳百叶遮阳是对由窗户进入室内的太阳辐射热进行控制的一种行之有效的策略。在西向和南向的窗户外侧设置了可调节的百叶, 根据需要调节百叶的角度从而控制阳光射入到室内, 以达到遮阳目的。图 5 自然通风 Fig.5 Natural ventilation 下载原图绿化遮阳利用了落叶植物在冬季落叶夏季枝繁叶茂的特性来为建筑遮阳, 既能在夏季有较好的遮阳效果, 又不会影响建筑在冬季吸收太阳辐射热。从图 6 可看出, 绿化遮阳分为两部分, 一是在院子里种植大型落叶乔木, 夏季可为建筑南侧墙体遮挡大部分直射阳光, 不仅可减少外围护结构吸收
12、的太阳辐射热还可有效防止直射光通过玻璃材质的阳光间进入室内;二是在停车位和阳光间的顶部设置了格栅, 在格栅上种植落叶攀缘植物, 夏季茂密的植物避免车辆由于直射光产生不良体验, 并与院内树木一同为阳光间遮阳。图 6 绿化遮阳 Fig.6 Green shading 下载原图3.3 冬季采暖对于寒冷地区来说, 利用太阳能技术满足室内采暖是首选的绿色节能策略。附加阳光间与低温热水辐射地板采暖是本方案所采用的两种主要采暖策略。附加阳光间在做好夏季隔热处理的基础上可成为山东农村地区首选的被动式采暖技术, 工作过程如图 7 (a) 所示:阳光间内空气因阳光直射而温度上升, 形成负压使室外冷空气从可开启窗扇
13、不断进入附加阳光间并得到太阳直射升温, 升温后的热空气经窗户进入一层客厅、卧室和二层起居室、卧室, 绕房间环形流动置换室内冷空气。为满足居民生活需求, 本方案在阳光间二层设计了阳台, 并与起居室和东侧卧室直接联系。同时, 阳台是通向晒台的必经之路, 阳台楼板南侧开设通气孔, 在满足使用需求的同时保证阳光间的正常采暖功能。坡屋顶上的太阳能集热器主要安装在屋顶架空层中, 该系统能够将水加热至60左右, 这部分热水一方面供应居民生活用水, 另一方面成为低温热水辐射地板采暖的热源, 如图 7 (b) 所示。低温热水辐射地板的热水管道铺设在主要采暖房间的地板下, 输送管道埋设在坡屋盖内侧以及南侧墙体中,
14、 通过热水的辐射热为房间进行供暖。图 7 太阳能采暖 Fig.7 Solar heating 下载原图3.4 保温构造本项目的所有窗户 (阳光间除外) 均采用中空玻璃, 保证冬季的保温效果。墙体的秸秆空心砌块是由稻草、麦秸秆等农业剩余废弃物和废弃的聚苯乙烯泡沫为原料胶凝而成, 具有容重小、强度高、保温隔热性能好的优点;其秸秆保温层也是由农作物秸秆为原料制成, 制作过程无有害气体和有害物质产生。坡屋顶采用倒置式保温屋面, 可提高防水层的耐久性, 防止屋面结构结露, 降低成本。种植屋面也兼作绿化阳台, 对一层卧室的保温隔热有良好作用。3.5 生物质能利用由本村的生活模式可知, 村内有小部分村民以大
15、规模的猪、鸭养殖为主要经济来源, 可在这些养殖户附近建造集中沼气池, 通过管道布置通到各家各户中, 供附近村民使用。图 8 外围护结构 Fig.8 Peripheral retaining structure 下载原图4 结语绿色建筑技术和新农村建设都是国家大力推进的发展策略, 这两者结合运用也将是今后新农村建设的发展趋势。中共十六届五中全会指出, 在新农村建设中, 我们要遵循可持续发展原则, 做到因地制宜、量力而行、突出特色。这就要求我们必须解决如何在保留乡土文化、传统生活方式的同时实现新农村生态建设这一核心问题。在新农村推行生态农宅必须实现就地取材、因地制宜, 减少建设成本;充分运用被动式
16、生态策略及一些乡土节能技术, 控制后期运营维护费用。本文所述的生态农宅方案结合了实际调研与绿色技术策略, 充分考虑各种技术策略的适用性与可实施性, 为进一步深入研究新农村生态建设奠定了良好的基础。参考文献1凌薇.基于全生命周期生态足迹的严寒地区农村住宅外墙构造研究D.哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2012. 2江亿.建筑节能与生活模式J.建筑学报, 2007, (12) :11-15. 3徐浩.基于太阳能利用的山东村镇住宅采暖设计优化研究D.西安:西安建筑科技大学, 2013. 4王舒扬.我国华北寒冷地区农村可持续住宅建设于设计研究D.天津:天津大学, 2011. 5李杨.基于北方农村住宅模式的生态设计方法研究D.大连:大连理工大学, 2013. 6王凯中.寒冷地区农村住宅太阳能采暖技术利用D.天津:天津大学, 2010. 7杨艳红, 陆伟伟, 杨恩.新农村绿色住宅设计研究J.工业建筑, 2010, (3) :26-29. 8董洪庆.关中农村住宅形态与节能设计研究D.西安:西安建筑科技大学, 2009. 9隋杰礼, 王少伶, 贾志林.基于节能减排理念的新农村住宅优化设计探讨J.工业建筑, 2008, (7) :128-130. 10周曦.社会主义新农村建设中的住宅设计浅析一次农村住宅项目的分析与总结J.华中建筑, 2007, (7) :66-68.
