北方寒區鄉村社區經濟適用生態農房建設的研究＊

文/石河子大學水利建筑工程學院 黃婧雯

石河子大學動物科技學院 潘曉亮

黃婧雯，石河子大學水利建筑工程學院講師

潘曉亮，石河子大學動物科技學院教授

隨著農村生活水平的不斷提高，嚴寒地區部分鄉村建筑用能水平和室內熱舒適性并未得到實質性改善，仍需不斷探討引導農村合理用能結構的住宅體系方案。因此應注重以生態環境恢復、人與自然和諧發展為目標的農業產業循環模式的構建。在這個系統中，農房建設的應用對于整個國家資源、環境、社會、經濟的協調發展具有重要作用，是建設美麗鄉村、實現城鄉一體化、改善農村人居環境、落實中央精神的具體體現，具有廣闊的應用空間和市場前景。

1 北方寒區鄉村農房現狀與問題

隨著城鄉建設模式的轉變和建筑業發展，目前我國城鎮化率保持每年0.8%的增長趨勢，到“十二五”末期達 51.5%，在“十三五”如火如荼的發展進程中，這個比例仍在增加。城鎮化將成為我國全面建設小康社會的重要載體，具有強大的拉動內需的潛力。快速發展的新型城鎮化正成為經濟增長和社會發展不可或缺的一部分，新型城鎮化戰略又一次促進房地產業發展，對能源和資源需求量日益增高，加大了對能源利用率的要求。隨著社會經濟的發展，人民生活水平逐漸小康化，對生活品質及建筑室內生活環境舒適度的要求也越來越高，利用大量能源滿足舒適度導致我國建筑能耗總量持續快速增長。

新疆幅員遼闊，是我國社會穩定和經濟發展的能源大后方。自新疆生產建設兵團建立以來，本著“不與民爭利、先生產后生活”原則，在綠洲最外圍、沙漠最前沿的資源匱乏區逐步形成以城市和農場為核心的兵團城鎮化體系，一些分布在天山南北及漫長的邊境線上的鄉村社區肩負著屯墾戍邊、促進民族團結、保持社會穩定、鞏固邊防、維護祖國統一的特殊使命。以新疆生產建設兵團北疆地區鄉村連隊為例，地處嚴寒地區，冬季干冷，采暖期長達6個月，其發展較城鎮相對落后，建筑模式單一、舊房空置，散亂無序現象突出。住宅、窩棚搭建缺乏統一規劃，院落置物凌亂，存在安全隱患，鄉村排水設施不合理，污水、垃圾無序排放等現象亟待改變（見圖1，2）。由于受思想觀念、資金來源影響，農村住宅建設深受制約，居民居住舒適度差，與美麗鄉村、新型城鎮化發展建設目標差距甚遠。

調研發現，我國北方嚴寒地區的農村，火墻、火炕仍是目前冬季建筑采暖的主要方式。就改善室內熱環境而言，這種分散采暖方式是可行的，但迄今為止很多火墻、火炕主要依照傳統經驗設計和搭建，缺乏統一的理論依據，導致室內熱工性能優劣不一，達不到居民對建筑舒適度的要求。火墻、火炕的取暖方式采暖效果較差、室內溫度不均勻，近年來已逐漸被土暖氣、家用鍋爐、壁掛爐等采暖設施替代。能源的大幅消耗對鄉村社區能源、環境等造成巨大威脅，因此深入探索節能、高效的圍護采暖集成系統設計方法，是嚴寒地區鄉村社區農房建設中需迫切解決的問題。

圖1 第八師152團鄉村連隊現狀

圖2 第八師133團鄉村連隊現狀

圖3 傳統地窩子建筑

圖4 20世紀80年代新疆兵團連隊某農房戶型

2 傳統農房調研

調研基于新疆兵團寒區的傳統農房，以“地窩子”建筑最體現嚴寒地區民居的生態特點——就地取材、利用地蓄熱、室溫穩定。地窩子建筑始于兵團建立初期，在地面挖坑，采用土坯做矮墻，利用紅柳、草木、泥巴覆蓋頂部，其最大的特點是施工方便，利于抵御風沙，冬暖夏涼，但通風、采光、防雨性較差，隨著雨水增多，目前只有少部分保留下來（見圖3）。兵團現存較完好、具備使用功能的農房可追溯到20世紀80年代，以第八師133團某鄉村連隊住房為例，一棟6戶，目前仍有務工人員租住于此。該房戶型較簡單，門前有未封閉院落，農房總長7m、寬7m，室內凈高2.3m；布局簡單，只有客廳、臥室及廚房，未設衛生間（見圖4）。在構造處理上，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年進行一次加固，目前屋面厚度已達35cm。屋內客廳采用鐵皮火墻、廚房采用磚火墻取暖，冬季室內溫度較穩定。經測試，采暖室內最低溫度為18℃。該農房東西走向，窗戶均為木窗雙層單玻，未設置門斗或門廊，冬季門窗有透風現象；由于臥室建在北側，窗洞口較小，僅為500mm×800mm，室內采光效果較差；據居住者反映，該農房雖經歷了30年風雨，但仍能滿足基本生活需要，室內冬暖夏涼；農房就地取材，套型緊湊、功能簡單，后期維護較麻煩，充分體現傳統農房特色。隨著建設技術的發展，對不同年代建設的農房進行調研發現：套型變化由一室一廳變為兩室兩廳（見圖5），室內有獨立衛生間，建筑功能逐步完善，住戶前后院落逐漸有規劃；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。經住戶反映，此類農房居住較為方便，采暖可自由控制，但仍存在問題，如夏季室內較陰暗、室內油煙大、熱水供應不足、北向臥室采光不理想等。在北方寒區像這樣冬季采暖能耗大、夏季室內悶熱，室內采光差、門窗氣密性差、冬季院落無法使用、居住舒適度差等問題亟待解決。故探討合理的經濟、適用、生態農房建設體系指導其農房建設，可以緊跟城鎮化建設，實現美麗鄉村的建設總目標。

3 經濟適用生態農房探索

新疆地區太陽能資源豐富，冬季利用太陽能解決住宅采暖需求可大幅節約能源，例如附加陽光間可最大化集成采暖、保溫、通風、采光等多種節能手段，并提供室內種植及休閑環境，與集熱蓄熱墻、室內火墻鍋爐結合可組成完整的節能采暖系統。因此探討一種適合的節能手段設計農房，對我國北方寒區鄉村社區農房建設起到有益的指導作用。結合住戶生活行為模式，研究農房各功能房間布局方式、圍護結構組成，以低能耗、回歸自然和傳統為理念，北方寒區鄉村社區經濟適用生態農房的建設方案應從以下方面著手。

3.1 建筑設計策略

1）朝向 寒區生態農房在選擇房屋朝向時，應使建筑爭取更多太陽輻射，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能。注意建筑間距，避免周圍環境對建筑物的遮擋，考慮前后居民的生活互不影響。有院落的農房應結合人工植被進行微環境改善，考慮到新疆寒區主導風向為西北向，可在北向設置大型喬木或利用院落儲物做擋風屏障，為避免影響夏季自然通風需注意與北墻的距離。

2）平面 生態農房平面布局宜規整、緊湊，避免出現缺角，L形、U形平面影響太陽能利用。為確保建筑節能相關要求的實現，應控制農房的體形系數、表面積系數，農房多為單層或雙層，其長寬相差不宜過大。綜合考慮造價、節能、使用功能，可選用框架體系承重，靈活布置空間，適當增加室內居室面積，提供舒適的居住環境，臥室面積宜控制在20m2內，單側進深不宜過大，避免影響室內采光，尤其是兼有書房要求的房間；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 某現代農房套型

圖6 經濟使用生態農房套型

3）入戶門 經調查發現，早期的農房均未設門斗、門廊，冬季入戶門易被寒風直接吹開，室內起居室難免有透風情況，影響室內居住環境。考慮到風向、日照影響，入戶門宜設在南側或東側。為避免冷空氣直接吹入房間，在入戶門外側應設置門斗或門廊，或在內側設計玄關作為緩沖。

4）采光 農房中起居室和臥室對采光、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能得熱。應注意夏季遮陽，可利用遮陽板或結合陽光門廊設置房間。輔助房間如廚房、衛生間、儲藏室等宜布置在北向、東西側日照采光條件略差的部位。

5）圍護結構 外墻和屋頂是圍護結構中的重要組成部分，寒區農房需做好保溫措施。在新疆地區，每年秋季有大量棉稈富余，棉稈焚燒造成大量粉塵及環境污染，考慮環境保護及其材料特性，可利用棉稈作為圍護結構材料，達到材料循環再利用目的，亦可有效降低建筑造價。在傳統農房設計中窗洞口開設較小，尤其是北向開窗，造成房間采光條件差，針對這一問題，結合圍護結構的保溫處理，考慮適當加大北向窗洞口面積，重點確保門窗氣密性，采用中空玻璃，減少冬季室內熱損失。

3.2 被動式節能技術應用

被動式太陽房一般分為直接受益式、集熱蓄熱墻式及附加陽光間式（綜合式）3種。

1）直接受益式被動式太陽房 白天可為居民提供相對良好的室內熱環境，但夜間熱損失較大，減弱了建筑物的保溫性，室內溫差較大。采取這種方式對農房的舒適度影響較大。

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

3）附加陽光間 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，但可為室內提供休閑、種植場地，同時解決入戶緩沖空間的問題，后期維護也較方便，故北方寒區經濟適用生態農房應優先考慮采用附加陽光間的模式，結合采暖方式的改良保證冬季室內獲得良好的居住舒適度。在設置附加陽光間時可綜合考慮與起居室、臥室的不同結合方式，使戶內獲得較好的起居空間。另外需注意夏季的遮陽措施，如設置百葉窗等。

4 結語

北方寒區鄉村社區經濟適用生態農房的設計策略應以低碳、循環、高效、生態、宜居為核心，合理高效利用當地資源及能源，節約初期投資及維護費用，最大限度減少環境污染。在新型城鎮化進程中為北方寒區農戶提供有效的建造方式，為大部分鄉村社區提供一個有效可行的低能耗、低污染、高效率的生產生活方式，可以促進居民生活與生產和諧發展，達到美麗鄉村的建設目標。

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