從開源節流探討新農村低能耗住宅設計

摘 要：本文對建筑開源節流和新農村低能耗住宅進行了分析，并結合了實例來說明新農村的低能耗住宅設計。利用農村住宅的特定地理條件，充分享用大自然賦予的再生資源；注重提高用能效率，大力推行清潔能源的利用，鼓勵村民利用太陽能、沼氣等清潔能源。

關鍵詞：開源節流 沼氣 太陽能 新型建筑材料 新農村低能耗住宅

能源危機是威脅人類社會可持續發展的重大問題，而建筑節能都被視為節能工作和能源政策的重要部分，并且是實現可持續發展的關鍵之一。解決能源問題的根本途徑是開源節流，即增加能源和節約能源并重，而在相當長一段時間內節約能源是首要任務，是我國一項基本國策。用科學發展觀指導農村住宅建設，統領農村住宅建設的全壽命周期（規劃、設計、施工、使用、維護、拆除），建設“節能、節水、節材”和環保的“省能節地型”農村住宅，使農村住宅建設由傳統的資源浪費型向資源節約型轉化。實現新農村低能耗住宅的關鍵是要采用適當的技術和措施，需要開源節流兩手抓。

一、什么是開源節流及我國農村低能耗住宅設計的背景

開源節流是既要利用農村住宅的特定的地理條件，充分享用大自然賦予的再生資源，也要注重提高用能效率，大力推行清潔能源的利用，鼓勵村民利用太陽能、沼氣等清潔能源。

開源節流原則上應考慮：一是要尊重自然地形地貌，集約化使用土地等自然資源；二是要創造安全、整潔、文明的人工環境；三是要充分考慮住宅的地理位置，因地制宜，將自然及人為因素對住區的副作用減至最小；四是要保留足夠的綠色空間，完善農村住區生態協調；五是要保護自然環境，維護自然生態系統。

我國低能耗住宅設計的背景有：

1. 農村的生態環境比城市好，綠色和水資源等比較充足，可通過生態環境的綜合治理改善農村的能源環境。

2. 可利用土地比較寬余，可以將目前分散的居住地進行集中布置，提高土地集約利用水平，節約土地資源，同時也有利于資源共享和合理配置，改變農村基礎設施不配套、集結程度低、資源浪費的現狀。

3. 建筑充分利用自然通風采光，為達到一定的通風效果，方案設計時根據當地的風向、風速對建筑平面與剖面進行氣流分析與通風設計。由于自然通風能加快夏季建筑的散熱與降溫，從而實現舒適的室內風環境，對于農民住宅應最大可能地組織自然風、穿堂風，這樣既節約能源又經濟實用。

4. 農宅的屋頂，多數以坡屋頂加局部平屋頂曬臺，坡屋面下用竹木做平頂棚，既可儲物，也可保溫隔熱。建筑結構符合模數制，便于工廠預加工，減少施工現場對環境的污染；建筑南向開窗面積大，增加冬季得熱，北向開窗面積小，較少失熱；建筑的外圍圍墻為透風式，有利于通風；庭園內種植闊葉植物，有利于調節建筑的得失熱。

二、新農村低能耗住宅

在能源緊缺的中國，低能耗住宅能夠實現在任意氣象條件下，通過對住宅的合理設計、合理選材，使室內自然溫度接近于或保持在人體舒適溫度20℃—26℃的范圍內，從而在為居住者提供舒適、自然的居住空間的同時，抑制并降低了建筑物的運行能耗。那么，低能耗住宅的定義是什么呢？低能耗住宅是指不用或者盡量少用一次能源，而使用可再生能源對建筑物進行采暖和制冷。

（一）低能耗住宅的設計原則

首先，住宅采暖和制冷上盡量不使用一次性能源；其次，依據住宅能耗的分配比例，在技術上抓主要矛盾，以外墻、外窗、屋面為重點；第三，充分考慮我國的經濟條件、氣候條件、生活方式和習慣等方面的因素，利用現有的建筑材料和資源、建設資金等；第四，造價低、高效率，使低能耗建筑技術在、具有在社會中普及應用的價值。

（二）低能耗住宅的設計方法

在總體規劃和單體設計中，應根據建筑功能要求和當地氣候情況，改善建筑外環境，包括冬季防風、夏季及過渡季節促進自然通風以及夏季室外熱島效應的控制。同時合理地確定建筑朝向、平面形狀、空間布局、外觀體型、間距、層高及對建筑周圍環境進行綠化設計，以改善建筑的微氣候環境，最大限度減少建筑物能耗量，獲得理想的節能效果。大力推行清潔能源的利用，鼓勵村民利用太陽能、沼氣等清潔能源；大力推行綠色環保節能材料，既可以減少大量的土地資源，也可以減少大量的建材。

1. 清潔能源的利用，提高用能效率

(1) 沼氣。著眼環境、因地制宜的思路為農民打開了改變環境面貌的突破口——發展沼氣：在以務農為主家庭中，大多設有豬欄禽舍，與糞池靠近，其下做沼氣池，利用人畜糞便和青草料制成的沼氣基本可以滿足做飯燒水用。沼氣是作物秸桿、雜草、人畜糞便等有機物質，在適當的溫度、濕度、酸堿度和密閉條件下，經沼氣池內微生物發酵分解作用而產生的一種可燃性氣體。1立方米的沼氣完全燃燒，可釋放出5203～6622千卡的熱量。沼氣可和為能源，用于發電、照明及家庭和工業燃料。我們利用沼氣，就是用它燃燒時產生的熱量來做飯、點燈照明。

沼氣在農村經濟可行，一個8m³的沼氣池，一年可產沼氣350m³左右，造價僅千余元，而其產生的熱值相當于800~1000㎏煤。沼氣相比液化氣每年可節約燃料費500元以上，兩年就可以收回投資成本。沼氣作燃料實現了“生態利用——生態保護”的良性循環。

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(2) 太陽能。太陽能建筑即是利用太陽的輻射能量，代替部分常規能源，使房屋達到一定溫度環境的建筑。太陽能建筑分為主動式和被動式兩大類。

被動式太陽能建筑是通過建筑方位的合理布置，通過窗、墻、屋頂等建筑物本身構件的相互配合，以自然熱交換的方式，使房屋取得冬暖夏涼的效果的建筑。主動式太陽能建筑是指在被動式太陽能建筑的基礎上，附加一套太陽能采暖設備（如太陽能集熱器、管道、泵等）。

2. 新型建筑材料的運用，增加建筑材料的可持續利用。

新型建材是綠色環保節能材料，我們必須從實際出發，根據當地的社會經濟發展水平，向農民推薦使用各類不同的新型建材。用混凝土砌塊或混凝土多孔磚代替黏土實心磚，可以節約大量的土地資源和能源，而且它們的使用費用方面基本持平。提倡使用經過科技處理的天然材料，提倡使用生土摻稻桿、麥秸加工而成的空心砌塊作圍護結構；或運用高新技術將農作物秸桿直接轉化成輕質高強的建筑墻板。還可以回收處理一些工業廢料和生活垃圾，如用煤粉灰做原料，生產隔熱、隔音、防潮、保溫等性能優于黏土磚的新型多孔承重磚，用舊輪胎制成建筑泥土。

生物質復合材料環保墻體模塊系列的新型建筑材料將秸稈或樹木碎片用于材料過程中，并使其成為主導材料（秸稈占總重量的85%以上）。這樣的墻體具有隔熱、保溫等多種功能，同時也可作為多種類型的建筑墻體，且可以在報廢后再生循環利用等附加利用的環保型墻體模塊。

CL建筑體系是適合于廣大農戶居住的節能省地體系。它是繼“磚混體系”、“框架體系”后又一新型建筑體系。這種新型住宅模式凸現三方面優勢：首先，提高了保溫隔熱性能，不用粘土制品，可以達到節約耕地的目的。其次，結構安全，抗震性能好，比磚混結構提高兩個烈度等級，優于框架結構。三是造價比其它結構低５％，住房使用壽命比磚混結構延長１倍，可實現建筑工廠化、住宅產業化。此外，與ＣＬ建筑體系配套的“ＣＬ秸稈氣化技術”，可以幫助農民將多余的秸稈壓縮成秸桿塊，秸稈氣化后，可以用于冬季供暖、四季做飯和熱水洗澡。

建材選擇應遵循無害化的原則。從舒適、健康、環保的要求出發，建筑材料的選用應盡可能利用當地技術、材料，以降低建造成本；同時要使用無污染、易降解、可再生的環境材料。近年來，由于室內空氣品質問題的日益嚴重，揮發性有機化合物VOCs逐漸成為人們關注的焦點。而建材、家具、地毯、涂料、油漆等室內材料作為揮發性有機化合物的主要來源，在選擇時首先一定要看是否滿足國家有關部門的“綠色”標準。

三、新農村低能耗住宅設計實例

1. 長沙莘田村與江灣村的比較

莘田、江灣兩村在自然條件、農戶經濟條件、人口數等方面大體處于同一水平，因此沼氣作為主要住宅能源是導致兩村能源支出差異的直接因素。莘田村春季戶均能源消費133.4元，而江灣村使用沼氣之后，煤等商品能使用數量的降低導致該村春季戶均能源消費只有93元。此外，從能耗總量來分析。使用沼氣后，江灣村每人少燒270㎏薪柴、46.6㎏秸稈和26.81㎏標準煤。以兩村各計1000人計算，春季江灣村將比莘田村少燒270噸柴薪，46.6噸秸稈和26.81噸標準煤。以此推算，一年下來節約的能源數量是相當可觀的。

2. 利用沼氣能源后的廣西恭城

廣西恭城在上世紀80年代初還只是一個小山村，廣大農民生活在溫飽線以下。著眼環境、因地制宜的思路為當地人打開了改變環境面貌的突破口——發展沼氣：用人畜糞便和青草料漚制后產生的沼氣燒水、煮飯、炒菜和照明，既省柴省力，又方便衛生。目前恭城的沼氣入戶率居全國第一。

沼氣作燃料具有顯著的效益：用來煮飯做菜、點燈照明，若按一戶弄家每天用兩千瓦時電計算，每千瓦時電費0.58元，一年節約電費42元；每戶每月節柴200㎏，每50㎏以10元計算，全年節約48元，這是最直接的經濟效益。用沼氣取代柴草作燃料，實現了“生態利用—生態保護”的良性循環。

結束語

農村住宅建設的改觀來自點滴，通過資源的循環利用，農村日常生活中的廢料可以得到妥善處理，能減少對生態環境的破壞，減少能源的消耗，產生直接的經濟效益。隨著農村能源綜合建設的進行，商品能市場的逐漸規范和生態能源工程的推廣，商品能和生態能源將會逐漸替代生物質能的使用。實現農村住宅的低能耗建設，就必須開源節流兩手抓。

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