基于低能耗理念的裝配式農(nóng)宅建造策略

張紅紅 臧濤濤 黃 銳 姜 震 呂元琳 白若熙

（北京科技大學(xué)天津?qū)W院城市建設(shè)學(xué)院 天津 301830）

1 低能耗理念的裝配式農(nóng)宅特點

與傳統(tǒng)建造房屋相比，裝配式建筑構(gòu)件采用機械化生產(chǎn)預(yù)制，工程質(zhì)量易得到有效控制，高精度構(gòu)件、機械化安裝完成的高品質(zhì)房屋取代紅磚砌筑的粗放房屋，既可減少現(xiàn)場施工人員又可縮短施工工期，減小施工現(xiàn)場濕作業(yè)量，在一定程度上節(jié)約了材料，降低了資源消耗[1]。

（1）施工效率顯著提高。傳統(tǒng)的建筑施工是在露天的施工現(xiàn)場完成整個施工流程，包括砌筑墻體、澆注混凝土、搭設(shè)腳手架、安裝摸板等施工環(huán)節(jié)，不僅對周圍環(huán)境造成了極大的影響，而且工期相對較長，工程質(zhì)量也不容易保證，生產(chǎn)效率低下。裝配式建筑，預(yù)制構(gòu)件在預(yù)制廠里生產(chǎn)制作，受天氣的影響小、機械化程度高、質(zhì)量有保證，預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場安裝濕作業(yè)量減少，工期大大縮短，工作效率明顯提高。據(jù)統(tǒng)計，采用裝配化施工，人工投入將減少50%以上。因此，在廣大的農(nóng)村地區(qū)，采用裝配式來建造農(nóng)宅，從提高施工效率方面有很大優(yōu)勢。

（2）資源浪費大大減少。傳統(tǒng)的建造方式，在現(xiàn)場施工時會因腳手架工程、模板工程、混凝土工程消耗掉大量的鋼材、木材和施工用水。建造裝配式住宅制作的預(yù)制構(gòu)件，在預(yù)制廠流水線上生產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備和模具都可以循環(huán)利用，資源消耗顯著減少。預(yù)制構(gòu)件在施工現(xiàn)場進行吊裝和連接，大大降低了模板和支撐的使用量，并且以干作業(yè)為主，節(jié)約了水資源。

（3）環(huán)境污染顯著降低。傳統(tǒng)建造方式以現(xiàn)場施工為主，如果文明施工、環(huán)境保護措施落實不到位，再加上監(jiān)管缺失，很容易導(dǎo)致施工現(xiàn)場的臟亂差。現(xiàn)場的渣土、揚塵、建筑垃圾、廢氣、廢水會對環(huán)境造成嚴重的污染。墻體圍護用到的粘土磚，燒制時占用耕地、損毀良田、排放煙塵，對環(huán)境也有較大危害。裝配化施工由于構(gòu)件的工廠化預(yù)制，使現(xiàn)場建筑垃圾大幅減少。構(gòu)件的現(xiàn)場吊裝還可以有效地減少混凝土澆筑振搗產(chǎn)生的噪音污染、揚塵污染和廢水、廢氣的排放。

（4）工人工作環(huán)境明顯改善。裝配式施工在某些施工環(huán)節(jié)把工人從現(xiàn)場操作轉(zhuǎn)移到了預(yù)制工廠，預(yù)制工廠都是流水線施工，機械化程度高。即使在現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，由于濕作業(yè)的大大減少，現(xiàn)場文明化程度提高，降低了工人勞動強度，勞動環(huán)境得到改善[2]。

2 裝配式農(nóng)宅的設(shè)計理念與材料性能

2.1 農(nóng)宅體形設(shè)計

天津位于中緯度歐亞大陸東岸，主要受季風(fēng)環(huán)流的支配，是東亞季風(fēng)盛行的地區(qū)，屬大陸性氣候。主要氣候特征是，四季分明，春季多風(fēng)，干旱少雨；夏季炎熱，雨水集中；秋季氣爽，冷暖適中；冬季寒冷，干燥少雪。在農(nóng)宅設(shè)計上，要結(jié)合當?shù)貧夂驐l件，采用適宜的建筑形式。

根據(jù)建筑設(shè)計原理，建筑的體形系數(shù)和窗墻面積比要滿足建筑節(jié)能設(shè)計標準。天津地區(qū)的農(nóng)宅為了能夠?qū)崿F(xiàn)低能耗標準，所以在建筑方案的設(shè)計初期，就需要考慮建筑的整體外形并且嚴格控制。根據(jù)天津市地方標準《天津市居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》強制性條文規(guī)定得出以下結(jié)論：三層及三層以下居住建筑體形系數(shù)不應(yīng)大于0.52；建筑外圍護結(jié)構(gòu)要采取相對應(yīng)的保溫措施來滿足建筑節(jié)能設(shè)計標準。所以，天津地區(qū)農(nóng)宅的體形系數(shù)小于等于0.52，在相同面積的農(nóng)宅體積下，外圍護面積越小，損失的熱量就越少，這樣的農(nóng)宅越節(jié)能[3]。根據(jù)南、北及東西朝向，窗墻面積比要滿足農(nóng)村居住建筑的限值要求。

2.2 適合裝配式農(nóng)宅的外墻板

裝配式農(nóng)宅的外墻板宜選用當?shù)厝〔姆奖恪⒈阌诩庸ぁ⒐?jié)能環(huán)保的墻體材料，比如ECP 墻板。該墻板以磷石膏—水泥—纖維等為主要原料，通過真空高壓擠出成型。墻板具有較好的強度、韌性、抗震性和耐候性，尺寸版型具有可調(diào)性，表面花紋、圖案裝飾效果豐富。墻板加工時，還可以與大理石一體成型，實現(xiàn)墻體保溫、裝飾一體化，節(jié)約成本的同時減少了現(xiàn)場施工污染。

2.3 室內(nèi)裝修材料

室內(nèi)裝修材料要選用產(chǎn)生有害氣體少、放射性低的材料。比如傳統(tǒng)的乙烯基乳濁液墻面涂料就會產(chǎn)生大量的有毒氣體，然而以亞麻籽油為原料的天然涂料就不會產(chǎn)生有毒氣體。選擇建筑材料的時候也要考慮施工廢棄物的處理這一問題，要盡量選擇施工廢棄物可以循環(huán)使用并且對環(huán)境影響較小的建筑材料[5]。

3 裝配式農(nóng)宅的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

3.1 智能窗系統(tǒng)的應(yīng)用

智能窗系統(tǒng)就是通過安裝溫濕度傳感器和雨滴傳感器來感知溫濕度的變化以及有沒有雨滴滴落，實現(xiàn)雨天自動關(guān)窗，及時讓我們感知天氣變化以及解決雨天沒有關(guān)窗的煩惱。

智能窗是利用機械傳送裝置和電路來實現(xiàn)的，具有自動化、智能化、人性化的特點，解決了生活中的實際問題，為人們省去了很多麻煩。

3.2 材料的再利用技術(shù)

3.2.1 建筑材料的直接循環(huán)利用

在不改變原有建筑材料的物質(zhì)形態(tài)下，不用加工或者通過簡單的加工進行循環(huán)再利用。比如從原有舊民居上拆下來的舊瓦、管道、料石、木材等，通過簡單的篩選，把還有利用價值的材料，經(jīng)過翻新、拼裝、清潔等就可以直接再次循環(huán)利用。在外裝飾、外圍護的設(shè)計上，比如在圍墻、屋頂?shù)忍幙梢园雅f瓦、廢磚等重新組合成具有地方特色的裝飾圖案。同樣廢棄的大塊料石，也可以用來砌筑擋土墻或圍墻基礎(chǔ)。

3.2.2 廢棄物的加工再利用

農(nóng)村在翻建房屋時，隨處可見丟棄的建筑垃圾。這些建筑垃圾，在兼顧安全性和使用性的前提下，作為原材料加工生產(chǎn)建筑材料也是一項環(huán)保舉措。利用廢棄物經(jīng)過循環(huán)再生產(chǎn)的產(chǎn)品有：再生骨料混凝土多孔磚、再生混凝土、工業(yè)廢石膏、煤矸石多孔磚、秸稈石膏渣空心砌塊和稻草板等。在設(shè)計和施工選材這個過程中，要考慮優(yōu)先選擇可循環(huán)利用的、就地取材的、比較經(jīng)濟的建筑材料。比如在農(nóng)村比較常見的秸稈、稻草等，農(nóng)民通常選擇焚燒掉，這樣既造成了浪費又污染了空氣。通過對廢棄物的加工再利用，不但可以起到節(jié)約成本、降低造價的作用，更是可以減少建筑行業(yè)對環(huán)境、生態(tài)的浪費與污染[4]，讓我們的生活質(zhì)量和居住環(huán)境顯著提高。

4 結(jié)語

本文分析了適用于農(nóng)宅的裝配式建筑的特點、設(shè)計理念、建筑材料性能以及創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用。通過提出基于低能耗理念的農(nóng)宅建造策略，以期為解決當前鄉(xiāng)村地區(qū)農(nóng)宅建設(shè)的共性問題提供借鑒，推動裝配式建筑在廣大農(nóng)村地區(qū)的推廣應(yīng)用。