基于資源循環利用的農村住宅設計研究

季新彬 徐學東

(山東農業大學水利土木工程學院，山東 泰安 271018)

我國農村人口約8億人，農村住宅建筑面積約為240億m2，占全部民用建筑面積的60%，每年仍有6億m2～7億m2的住宅在建設，多數住宅的使用時間僅為10年～20年，房屋建設所采用的材料回收率低，可再生資源利用較少，資源浪費嚴重。我國從20世紀80年代以來，不斷開展農村建筑節能技術研究與推廣工作，但是從資源循環利用的角度探討農村住宅設計和可再生能源利用的并不多見[1]。因此，關注農村住宅的資源問題有著非常巨大的現實意義。

1 農村住宅資源循環利用現狀

資源循環利用主要包括兩類:1)資源綜合利用，主要包括共伴生礦綜合利用和產業廢棄物的綜合利用;2)再生資源的利用，主要包括再制造和再生資源的回收利用。農村住宅資源循環利用現狀見表1。

表1 農村住宅資源循環利用現狀

2 資源循環利用技術在農村住宅設計中的應用

基于資源循環的設計理念不同于以往的設計觀，要求設計的時候以資源循環利用為核心，以“耐久性、節能、可再生能源利用”為準則，以低能耗、高循環效率為特征的農村住宅可持續發展模式[1，2]。資源循環利用的技術包括很多方面(見表2)，其本身就是一個技術體系，我們這里以屋頂、墻體保溫技術、太陽能利用技術、雨水收集利用技術為例說明相關的設計理念。

表2 基于資源循環利用的農村住宅設計技術

1)屋頂設計。屋頂保溫隔熱是圍護結構節能的重點之一，其耗熱量約占總耗量的15%。從節能的角度我們可以采用以下設計:室內無吊頂時，在原有屋架上做龍骨吊頂，在吊頂上加保溫材料，保溫材料選取秸稈、鋸末等松散材料，也可選用經過防火防潮防蟲處理的稻殼、干草等材料[3];原屋面防水可靠時，可直接在防水層上鋪設保溫層，另外要加強屋頂的通風，利用屋頂通風換氣以減少室內溫度變化，利用木檁條，提高房屋的耐久性，廢棄的屋頂材料可以應用到農村田間，作為肥料進行循環應用。

2)墻體設計。朝陽墻體可以采用蓄熱墻壁，加強太陽能交換利用，其余墻體則利用廢磚和碎石作為骨料再生混凝土填充墻，增強保溫效果。抹保溫漿料是一種常用的保溫措施，研究發現將結構施工階段產生的建筑廢料分揀剔除并把有用的廢渣碎塊粉碎后，生產再生骨料，與普通砂按質量比1∶1混合作為細骨料，用于抹灰砂漿和砌筑砂漿，砂漿抗壓強度可達5 MPa以上，完全可以滿足農村住宅抹灰的需要。另外采用粘貼或者機械固定保溫板材也是墻體保溫的一種方法，對于磚墻或混凝土墻具體做法是將基層墻體清理后找平，然后將保溫隔熱板用膠粘劑與基層粘貼，最后用錨栓固定，表面做保護層，具體墻體的做法不同(如圖1所示)。

圖1 普通粘土磚外墻外粘苯板保溫做法

3)太陽能利用設計。太陽能利用技術指太陽能的直接轉化和利用技術[4]，目前農村很多家庭都安裝了太陽能熱水器代替了之前的燒水洗澡之用，但是房屋本身的保溫性較差，室內溫度甚至達到0℃以下。根據房屋坐北朝南的排布，南窗設計成大窗，北窗設計成小窗，既保證通風，又節能;充分利用太陽能，將南側墻面設計成集熱墻(見圖2)，或者在南面形成一個附加陽光間(見圖3)，日光間與臥室由墻體或窗隔開。

圖2 蓄熱墻體集熱

圖3 附加陽光間

4)雨水收集設計。根據各個村莊的實際情況，采取不同形式雨水集蓄利用技術，充分利用當地的雨水資源，提高水的利用效率，提倡一水多用，促進水資源的高效利用，使有限的水資源盡可能發揮最大的作用[5]。雨水進行回收利用，從屋頂的上部向外設計檐溝，向下依次為落水管，雨水口等，最終將雨水收集起來，在屋面雨水收集系統沿途中可設置一些攔截樹葉等大的污染物的截污裝置或初期雨水的棄流裝置。截污裝置可以安裝在雨水斗、排水立管和排水橫管上，應定期進行清理，屋面雨水可收集到專設的雨水蓄水池，也可以利用水桶容器蓄積雨水。收集的雨水可以用于庭院經濟作物灌溉，也可用于沖廁，或者經過一定的處理后用于其他日常生活(見圖4)。

圖4 屋面雨水收集系統

3 基于資源循環利用技術的農村住宅設計案例

3.1 大嶺村住宅資源利用分析

大嶺村是具有代表性的北方村莊，位于山東省臨沂市沂水縣。資源條件、生態環境、生產力水平和人口密度等方面的情況都較平常，屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季變化明顯，年平均氣溫13.2 ℃、日照時數平均 2 434.6 h、降水量 636.4 mm，粘土磚、塊石、木頭等地方材料在當地住宅建設中的應用較為普遍。

3.2 資源循環技術的應用及節能效果分析

大嶺村的房屋結構以磚木結構為主，墻體主要是目前被提倡禁止使用的燒結粘土磚，木屋架接近占到屋面結構的半數，材料則是葦席掛瓦形式，雨水的收集利用率較低。通過對大嶺村現狀的分析，并針對房屋結構、雨水收集等利用各種資源循環技術進行設計改造，對比改造一年后的數據，得出農村住宅在資源循環技術改造下的變化。該村莊對于房屋的設計主要是以耐久性設計、對不同的材料拆除、分類和對可再生材料的回收利用設計為基礎，對于房屋改造和拆除所產生的廢磚、碎石、木材等進行分類存放，考慮回收后進行再加工形成新的材料加以使用，實驗證明拆除后的舊磚和新磚的各項力學性能相差不大，完全可以用于沒有很高要求的農村庭院和非承重墻體的建設。碎石主要用于路基、路面的鋪設。對于有一定經濟實力的家庭，屋面結構按上述設計建設，雨水順著落水管下來后下面放一個收集器進行收集，收集的雨水進行處理后可以用于日常的生活和沖廁所用，房屋按照上述設計建設成太陽房，蓄熱墻和地板加上一些吸熱物質便于夜晚的放熱，基本能滿足室內冬季采暖需求，隨著經濟水平的提高會有更多家庭采用這種設計。通過上述設計，按240磚來計，每年有1.14×104塊再回收廢磚用于圍墻改造和新建房屋的建設中去，按每塊新舊磚差額 0.14元來算，可以節省材料費用12 963.6 元，節省用水4 582.1 m3，節省水費 10 126.44 元，經濟性良好，另外還有大量的廢舊秸稈用于生物質能的轉化之中。

以上就是利用資源循環技術對大嶺村新建房屋和需加固房屋進行的設計改造，數據證明以資源循環技術為基礎的農村住宅設計可操作性強，效果明顯，可以推廣到其他農村住宅的設計建設中去。

4 結語

農村住宅設計是一個系統化的工程，設計的過程中有很多需要考慮的因素，資源循環利用技術為農村住宅設計提供了新的思路和方法。通過資源的循環利用，住宅和日常生活中的廢料可以得到妥善處理，降低了能源的消耗，減小了對生態環境的破壞程度，產生了一定的經濟效益，對改善農村的生活面貌，實現農村住宅的可持續發展具有一定的指導作用。

[1] 劉文合，李桂文.基于資源循環利用的東北地區農村住宅設計研究[J].華中建筑，2009(1):103-106.

[2] 清家剛，秋元孝之.可持續性住宅[M].陳 濱，譯.北京:機械工業出版社，2005.

[3] 高 倩，徐學東.北方寒冷地區農村住房節能現狀分析與節能改造措施[J].施工技術，2011(40):98-101.

[4] 王 崢，任 毅.我國太陽能資源的利用現狀與產業發展[J].資源與產業，2010(2):89-92.

[5] 李 琪.全國農村雨水集蓄利用系統及其發展[J].中國農村水利水電，2003(7):1-3.