文/石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院 黃婧雯

石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院 潘曉亮

黃婧雯，石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院講師

潘曉亮，石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院教授

隨著農(nóng)村生活水平的不斷提高，嚴(yán)寒地區(qū)部分鄉(xiāng)村建筑用能水平和室內(nèi)熱舒適性并未得到實(shí)質(zhì)性改善，仍需不斷探討引導(dǎo)農(nóng)村合理用能結(jié)構(gòu)的住宅體系方案。因此應(yīng)注重以生態(tài)環(huán)境恢復(fù)、人與自然和諧發(fā)展為目標(biāo)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)循環(huán)模式的構(gòu)建。在這個(gè)系統(tǒng)中，農(nóng)房建設(shè)的應(yīng)用對(duì)于整個(gè)國(guó)家資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要作用，是建設(shè)美麗鄉(xiāng)村、實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化、改善農(nóng)村人居環(huán)境、落實(shí)中央精神的具體體現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用空間和市場(chǎng)前景。

1 北方寒區(qū)鄉(xiāng)村農(nóng)房現(xiàn)狀與問(wèn)題

隨著城鄉(xiāng)建設(shè)模式的轉(zhuǎn)變和建筑業(yè)發(fā)展，目前我國(guó)城鎮(zhèn)化率保持每年0.8%的增長(zhǎng)趨勢(shì)，到“十二五”末期達(dá) 51.5%，在“十三五”如火如荼的發(fā)展進(jìn)程中，這個(gè)比例仍在增加。城鎮(zhèn)化將成為我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)的重要載體，具有強(qiáng)大的拉動(dòng)內(nèi)需的潛力。快速發(fā)展的新型城鎮(zhèn)化正成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展不可或缺的一部分，新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略又一次促進(jìn)房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)能源和資源需求量日益增高，加大了對(duì)能源利用率的要求。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平逐漸小康化，對(duì)生活品質(zhì)及建筑室內(nèi)生活環(huán)境舒適度的要求也越來(lái)越高，利用大量能源滿足舒適度導(dǎo)致我國(guó)建筑能耗總量持續(xù)快速增長(zhǎng)。

新疆幅員遼闊，是我國(guó)社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源大后方。自新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)建立以來(lái)，本著“不與民爭(zhēng)利、先生產(chǎn)后生活”原則，在綠洲最外圍、沙漠最前沿的資源匱乏區(qū)逐步形成以城市和農(nóng)場(chǎng)為核心的兵團(tuán)城鎮(zhèn)化體系，一些分布在天山南北及漫長(zhǎng)的邊境線上的鄉(xiāng)村社區(qū)肩負(fù)著屯墾戍邊、促進(jìn)民族團(tuán)結(jié)、保持社會(huì)穩(wěn)定、鞏固邊防、維護(hù)祖國(guó)統(tǒng)一的特殊使命。以新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)北疆地區(qū)鄉(xiāng)村連隊(duì)為例，地處嚴(yán)寒地區(qū)，冬季干冷，采暖期長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月，其發(fā)展較城鎮(zhèn)相對(duì)落后，建筑模式單一、舊房空置，散亂無(wú)序現(xiàn)象突出。住宅、窩棚搭建缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，院落置物凌亂，存在安全隱患，鄉(xiāng)村排水設(shè)施不合理，污水、垃圾無(wú)序排放等現(xiàn)象亟待改變（見(jiàn)圖1，2）。由于受思想觀念、資金來(lái)源影響，農(nóng)村住宅建設(shè)深受制約，居民居住舒適度差，與美麗鄉(xiāng)村、新型城鎮(zhèn)化發(fā)展建設(shè)目標(biāo)差距甚遠(yuǎn)。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國(guó)北方嚴(yán)寒地區(qū)的農(nóng)村，火墻、火炕仍是目前冬季建筑采暖的主要方式。就改善室內(nèi)熱環(huán)境而言，這種分散采暖方式是可行的，但迄今為止很多火墻、火炕主要依照傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和搭建，缺乏統(tǒng)一的理論依據(jù)，導(dǎo)致室內(nèi)熱工性能優(yōu)劣不一，達(dá)不到居民對(duì)建筑舒適度的要求?；饓?、火炕的取暖方式采暖效果較差、室內(nèi)溫度不均勻，近年來(lái)已逐漸被土暖氣、家用鍋爐、壁掛爐等采暖設(shè)施替代。能源的大幅消耗對(duì)鄉(xiāng)村社區(qū)能源、環(huán)境等造成巨大威脅，因此深入探索節(jié)能、高效的圍護(hù)采暖集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，是嚴(yán)寒地區(qū)鄉(xiāng)村社區(qū)農(nóng)房建設(shè)中需迫切解決的問(wèn)題。

圖1 第八師152團(tuán)鄉(xiāng)村連隊(duì)現(xiàn)狀

圖2 第八師133團(tuán)鄉(xiāng)村連隊(duì)現(xiàn)狀

圖3 傳統(tǒng)地窩子建筑

圖4 20世紀(jì)80年代新疆兵團(tuán)連隊(duì)某農(nóng)房戶型

2 傳統(tǒng)農(nóng)房調(diào)研

調(diào)研基于新疆兵團(tuán)寒區(qū)的傳統(tǒng)農(nóng)房，以“地窩子”建筑最體現(xiàn)嚴(yán)寒地區(qū)民居的生態(tài)特點(diǎn)——就地取材、利用地蓄熱、室溫穩(wěn)定。地窩子建筑始于兵團(tuán)建立初期，在地面挖坑，采用土坯做矮墻，利用紅柳、草木、泥巴覆蓋頂部，其最大的特點(diǎn)是施工方便，利于抵御風(fēng)沙，冬暖夏涼，但通風(fēng)、采光、防雨性較差，隨著雨水增多，目前只有少部分保留下來(lái)（見(jiàn)圖3）。兵團(tuán)現(xiàn)存較完好、具備使用功能的農(nóng)房可追溯到20世紀(jì)80年代，以第八師133團(tuán)某鄉(xiāng)村連隊(duì)住房為例，一棟6戶，目前仍有務(wù)工人員租住于此。該房戶型較簡(jiǎn)單，門(mén)前有未封閉院落，農(nóng)房總長(zhǎng)7m、寬7m，室內(nèi)凈高2.3m；布局簡(jiǎn)單，只有客廳、臥室及廚房，未設(shè)衛(wèi)生間（見(jiàn)圖4）。在構(gòu)造處理上，墻體1m以下采用370mm厚紅磚砌成，水泥砂漿抹面，1m以上部分采用生土墻。屋頂為坡屋頂，采用紅柳、麥草和泥混合作為屋面板材料，每2年進(jìn)行一次加固，目前屋面厚度已達(dá)35cm。屋內(nèi)客廳采用鐵皮火墻、廚房采用磚火墻取暖，冬季室內(nèi)溫度較穩(wěn)定。經(jīng)測(cè)試，采暖室內(nèi)最低溫度為18℃。該農(nóng)房東西走向，窗戶均為木窗雙層單玻，未設(shè)置門(mén)斗或門(mén)廊，冬季門(mén)窗有透風(fēng)現(xiàn)象；由于臥室建在北側(cè)，窗洞口較小，僅為500mm×800mm，室內(nèi)采光效果較差；據(jù)居住者反映，該農(nóng)房雖經(jīng)歷了30年風(fēng)雨，但仍能滿足基本生活需要，室內(nèi)冬暖夏涼；農(nóng)房就地取材，套型緊湊、功能簡(jiǎn)單，后期維護(hù)較麻煩，充分體現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)房特色。隨著建設(shè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)不同年代建設(shè)的農(nóng)房進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)：套型變化由一室一廳變?yōu)閮墒覂蓮d（見(jiàn)圖5），室內(nèi)有獨(dú)立衛(wèi)生間，建筑功能逐步完善，住戶前后院落逐漸有規(guī)劃；大部分住戶采取水暖鍋爐方式采暖，客廳采光以東和南為主。經(jīng)住戶反映，此類農(nóng)房居住較為方便，采暖可自由控制，但仍存在問(wèn)題，如夏季室內(nèi)較陰暗、室內(nèi)油煙大、熱水供應(yīng)不足、北向臥室采光不理想等。在北方寒區(qū)像這樣冬季采暖能耗大、夏季室內(nèi)悶熱，室內(nèi)采光差、門(mén)窗氣密性差、冬季院落無(wú)法使用、居住舒適度差等問(wèn)題亟待解決。故探討合理的經(jīng)濟(jì)、適用、生態(tài)農(nóng)房建設(shè)體系指導(dǎo)其農(nóng)房建設(shè)，可以緊跟城鎮(zhèn)化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)美麗鄉(xiāng)村的建設(shè)總目標(biāo)。

3 經(jīng)濟(jì)適用生態(tài)農(nóng)房探索

新疆地區(qū)太陽(yáng)能資源豐富，冬季利用太陽(yáng)能解決住宅采暖需求可大幅節(jié)約能源，例如附加陽(yáng)光間可最大化集成采暖、保溫、通風(fēng)、采光等多種節(jié)能手段，并提供室內(nèi)種植及休閑環(huán)境，與集熱蓄熱墻、室內(nèi)火墻鍋爐結(jié)合可組成完整的節(jié)能采暖系統(tǒng)。因此探討一種適合的節(jié)能手段設(shè)計(jì)農(nóng)房，對(duì)我國(guó)北方寒區(qū)鄉(xiāng)村社區(qū)農(nóng)房建設(shè)起到有益的指導(dǎo)作用。結(jié)合住戶生活行為模式，研究農(nóng)房各功能房間布局方式、圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成，以低能耗、回歸自然和傳統(tǒng)為理念，北方寒區(qū)鄉(xiāng)村社區(qū)經(jīng)濟(jì)適用生態(tài)農(nóng)房的建設(shè)方案應(yīng)從以下方面著手。

3.1 建筑設(shè)計(jì)策略

1）朝向 寒區(qū)生態(tài)農(nóng)房在選擇房屋朝向時(shí)，應(yīng)使建筑爭(zhēng)取更多太陽(yáng)輻射，尤其是南向房間，正南及南偏東15o到南偏西15o都可最大限度獲得太陽(yáng)能。注意建筑間距，避免周圍環(huán)境對(duì)建筑物的遮擋，考慮前后居民的生活互不影響。有院落的農(nóng)房應(yīng)結(jié)合人工植被進(jìn)行微環(huán)境改善，考慮到新疆寒區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅毕?，可在北向設(shè)置大型喬木或利用院落儲(chǔ)物做擋風(fēng)屏障，為避免影響夏季自然通風(fēng)需注意與北墻的距離。

2）平面 生態(tài)農(nóng)房平面布局宜規(guī)整、緊湊，避免出現(xiàn)缺角，L形、U形平面影響太陽(yáng)能利用。為確保建筑節(jié)能相關(guān)要求的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)控制農(nóng)房的體形系數(shù)、表面積系數(shù)，農(nóng)房多為單層或雙層，其長(zhǎng)寬相差不宜過(guò)大。綜合考慮造價(jià)、節(jié)能、使用功能，可選用框架體系承重，靈活布置空間，適當(dāng)增加室內(nèi)居室面積，提供舒適的居住環(huán)境，臥室面積宜控制在20m2內(nèi)，單側(cè)進(jìn)深不宜過(guò)大，避免影響室內(nèi)采光，尤其是兼有書(shū)房要求的房間；起居室面積25m2為宜，注意與出入口的銜接；建筑總面積以80～90m2為宜，套型如圖6所示。

圖5 某現(xiàn)代農(nóng)房套型

圖6 經(jīng)濟(jì)使用生態(tài)農(nóng)房套型

3）入戶門(mén) 經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，早期的農(nóng)房均未設(shè)門(mén)斗、門(mén)廊，冬季入戶門(mén)易被寒風(fēng)直接吹開(kāi)，室內(nèi)起居室難免有透風(fēng)情況，影響室內(nèi)居住環(huán)境?？紤]到風(fēng)向、日照影響，入戶門(mén)宜設(shè)在南側(cè)或東側(cè)。為避免冷空氣直接吹入房間，在入戶門(mén)外側(cè)應(yīng)設(shè)置門(mén)斗或門(mén)廊，或在內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)玄關(guān)作為緩沖。

4）采光 農(nóng)房中起居室和臥室對(duì)采光、保暖要求較高，尤其是家中有老年人的住戶，該類房間宜布置在南向，保證冬季盡可能多地利用太陽(yáng)能得熱。應(yīng)注意夏季遮陽(yáng)，可利用遮陽(yáng)板或結(jié)合陽(yáng)光門(mén)廊設(shè)置房間。輔助房間如廚房、衛(wèi)生間、儲(chǔ)藏室等宜布置在北向、東西側(cè)日照采光條件略差的部位。

5）圍護(hù)結(jié)構(gòu) 外墻和屋頂是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，寒區(qū)農(nóng)房需做好保溫措施。在新疆地區(qū)，每年秋季有大量棉稈富余，棉稈焚燒造成大量粉塵及環(huán)境污染，考慮環(huán)境保護(hù)及其材料特性，可利用棉稈作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，達(dá)到材料循環(huán)再利用目的，亦可有效降低建筑造價(jià)。在傳統(tǒng)農(nóng)房設(shè)計(jì)中窗洞口開(kāi)設(shè)較小，尤其是北向開(kāi)窗，造成房間采光條件差，針對(duì)這一問(wèn)題，結(jié)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫處理，考慮適當(dāng)加大北向窗洞口面積，重點(diǎn)確保門(mén)窗氣密性，采用中空玻璃，減少冬季室內(nèi)熱損失。

3.2 被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

被動(dòng)式太陽(yáng)房一般分為直接受益式、集熱蓄熱墻式及附加陽(yáng)光間式（綜合式）3種。

1）直接受益式被動(dòng)式太陽(yáng)房 白天可為居民提供相對(duì)良好的室內(nèi)熱環(huán)境，但夜間熱損失較大，減弱了建筑物的保溫性，室內(nèi)溫差較大。采取這種方式對(duì)農(nóng)房的舒適度影響較大。

2）集熱蓄熱墻式被動(dòng)式太陽(yáng)房 屬于間接式受益，采取玻璃及蓄熱墻塑造“雙層外皮”，室內(nèi)熱量通過(guò)帶玻璃外罩的深色蓄熱墻獲得，這種方式使室內(nèi)溫度較穩(wěn)定，但熱效率低，需與其他模式綜合使用。

3）附加陽(yáng)光間 增大了玻璃與蓄熱墻間的空氣夾層，綜合了直接受益式與集熱蓄熱墻的工作原理，雖然前期投入較大，但可為室內(nèi)提供休閑、種植場(chǎng)地，同時(shí)解決入戶緩沖空間的問(wèn)題，后期維護(hù)也較方便，故北方寒區(qū)經(jīng)濟(jì)適用生態(tài)農(nóng)房應(yīng)優(yōu)先考慮采用附加陽(yáng)光間的模式，結(jié)合采暖方式的改良保證冬季室內(nèi)獲得良好的居住舒適度。在設(shè)置附加陽(yáng)光間時(shí)可綜合考慮與起居室、臥室的不同結(jié)合方式，使戶內(nèi)獲得較好的起居空間。另外需注意夏季的遮陽(yáng)措施，如設(shè)置百葉窗等。

4 結(jié)語(yǔ)

北方寒區(qū)鄉(xiāng)村社區(qū)經(jīng)濟(jì)適用生態(tài)農(nóng)房的設(shè)計(jì)策略應(yīng)以低碳、循環(huán)、高效、生態(tài)、宜居為核心，合理高效利用當(dāng)?shù)刭Y源及能源，節(jié)約初期投資及維護(hù)費(fèi)用，最大限度減少環(huán)境污染。在新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程中為北方寒區(qū)農(nóng)戶提供有效的建造方式，為大部分鄉(xiāng)村社區(qū)提供一個(gè)有效可行的低能耗、低污染、高效率的生產(chǎn)生活方式，可以促進(jìn)居民生活與生產(chǎn)和諧發(fā)展，達(dá)到美麗鄉(xiāng)村的建設(shè)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈致和．住宅節(jié)能原理與設(shè)計(jì)[M]．合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2006．

[2]“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案[EB/OL]．[2017-01-05]． http://www．ndrc．gov．cn/zcfb/zcfbqt/201701/W020170105634585914832．pdf．

[3]呂環(huán)宇．被動(dòng)式太陽(yáng)房陽(yáng)光間對(duì)寒地村鎮(zhèn)住宅室內(nèi)熱環(huán)境影響研究[D]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2012．

[4]羅光華．高寒地區(qū)利用太陽(yáng)能改善農(nóng)戶熱舒適性的實(shí)證研究[D]．蘭州：蘭州大學(xué)，2011．

[5]周樺恒，常榮杰． 低技術(shù)化的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)——被動(dòng)式節(jié)能的應(yīng)用[J]．福建建筑，2009（1）：10-11，19．