黑龙江农村既有住宅环境低碳节能改造研究

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内容摘要：黑龙江地处寒带地区，是重要的农业生产基地，经济技术相对落后。文章认为，在现有条件下，以低碳节能的生活理念，探索出对既有住宅的节能改造技术，以此来指导农村住宅建设，能够提高农村住宅和农民居住环境质量，使黑龙江村镇住宅建设走上低碳、环保、节能的可持续发展之路。
【关键词】：黑龙江农村 低碳住宅 既有住宅 节能改造
　　一、低碳发展概念及低碳住宅理念
　　何谓低碳发展？在全球范围内尚未得到一个明确的概念。我们可先借鉴英国伦敦地区政府提出的一个有效可行的定义：“低碳发展”就是指在一年里，使因能源使用而形成的碳排放量减少50%甚至更多（与当时通用的建筑规范相比）。可以此作为我们研究的依据。
　　低碳住宅是指住宅建筑具有低碳环保的功能，即在建筑材料、设备机械、施工建造和建筑物投入使用等整个生命周期内，以达到减少石化能源的使用（包括间接使用），提高能效，最终使二氧化碳排放量降至最低，使人们自始至终生活在健康高效、环保、节能和低排绿色的住宅环境之中。黑龙江农村住宅低碳化设计的主要标志是：在建设和使用中，运用低用材、低用能、低构造、低运营以及低碳管理和低碳的整体生活方式，使低碳工艺和低碳科技在本地农村广泛应用和不断更新。
　　
　　二、黑龙江农村既有住宅环境现状调查研究
　　所谓既有建筑节能改造，是指对不符合民用建筑节能强制性标准的既有建筑的围护结构、供热系统、采暖制冷系统、照明设备和热水供应设施等实施节能改造的活动。①
　　（一）既有住宅环境质量差
　　在既有农宅居住环境中，常采用人畜混居的居住模式，这样不仅大大污染了环境，还对垃圾废弃物的处理利用极为不利。黑龙江农村冬季取暖多数以木材、柴草和煤炭为主，这样不仅浪费能源、污染空气，还对人的身心健康极为不利。因此，改善农民居住环境，实现生态富民低碳生活，是本文研究的首要问题。
　　（二）既有建筑能源耗费巨大
　　黑龙江地处祖国最北部，是我国气温最低的地域。目前，村镇既有住宅多为310―490mm厚的红砖及部分生土结构，墙体保温系数低，居住在平房里的居民冬日里取暖多以柴草、木板为主，同时配有部分煤炭，室内热环境差，因此采用新型建筑墙体，降低建筑能耗势在必行。
　　（三）经济技术相对落后
　　黑龙江农村由于受气候和经济技术的影响，与南方村镇相比经济落后很多，村镇住宅建设多数为农民自筹自建，因此“经济适用”始终是农民所关心的主要问题。此次提出改善农民住宅环境，实现低碳节能住宅，首要目标就放在对既有住宅的改造翻新上。
　　
　　三、黑龙江农村既有住宅环境改造策略
　　（一）既有庭院住宅环境改造
　　1.家禽牲畜集中饲养
　　根据现有农村生产生活状况，首先建议以组为单位，将组内成员家中牲畜集中饲养，以便于粪便的收集，一方面解决了人畜混居的状况，改善了农民居住环境；另一方面为后续的沼气池的建立做基础。猪圈内下方的口为进沼气池料口，猪粪尿通过此口进入沼气池（图1）。此沼气池采用双池技术，即内部为沼气池，外部为燃气池，用于冬季给沼气池加温，保证沼气池正常产气。目前世界上所使用的沼气池建材种类大致有5类：砖混、钢结构、玻璃钢、聚氯乙烯（PVC）、软体材质。据大量调研，PVC、玻璃钢比较适合黑龙江的高寒气候。
　　2.再生能源充分利用
　　雨雪收集。目前农村水费的收取通常以人头计算，因此，会导致大量水资源的浪费。据统计，一户普通农户会将日常生活中 0%以上的饮用水用于日常清洗。在欧美的部分地区，通常会有一个独立的街道主要用于存放非饮用水，用于冲厕所、洗车、浇灌花园。而在农村，想要达到这种效果还需相当长的一段时间，因此可以在建筑基础附近建立一个雨雪储存池（图2），在不能将雨水储存池与建筑基础建在一起的地方，可以选择建立安装一个独立的雨水收集系统，将不适宜饮用的水循环利用于冲厕所或宅院内小菜园的浇灌。
　　太阳能。这里所说的太阳能技术，主要是指太阳能热水系统应用技术，它是利用太阳能热水器收集太阳辐射能将水加热的装置。它能提供寒带地区一所住宅年热水需求的 0%，因此在减少投资成本的情况下，它的使用一方面方便了居民日常生活起居用水，使农民的卫生条件得以改善；另一方面大大降低了二氧化碳的排放。图3中猪圈的顶棚在夏天是开放的，冬天蒙上日光板，可以利用太阳能提高猪圈里的温度。图4是住户家中的太阳灶。据户主讲，由于受到气候的影响，在夏天，太阳灶烧开水很方便而且很快，但是冬天用得较少。
　　风能。黑龙江的春秋季节，因冬夏季风交替，气候变化较大，到春、秋、冬季节，风力很大。因此对于风能的利用，要结合当地的经济条件，条件好的可以在住宅中安装纵轴风涡轮机，可以和太阳能热水系统在季节上实现互补，太阳能在夏季被最大化利用，纵轴风涡轮机则在冬季这一风力最强的季节被广泛利用。
　　（二）既有建筑维护结构改造
　　维护结构改造是对建筑的墙体、屋面、地面门窗等进行改造，以降低建筑耗能、提高外墙保温隔热性能，增大外墙阻热值和热惰性指标，减少建筑物与外部环境的热损失。
　　1.墙体
　　目前，黑龙江农村住宅内外墙体仍以粘土砖为主、混凝土空心砌块为辅。这两种建筑材料用于建筑围护结构中，其热工性能差、占地面积大是最大的缺点。黑龙江是我国农业大省，这里有我国最大的农业产粮基地，水稻是其主要的粮食作物，每年秋收后会有大量的稻草、植物秸秆等农作物废弃料。针对这种情况，可以考虑在既有建筑墙体改造中采用稻草板，与其他常见的建筑保温材料相比，稻草板可以产生很好的保温效果。在黑龙江农村，利用稻草、芦苇等纤维材料改造、建造农户住宅，可以节约包含运输、建筑技术、建筑材料在内的许多建筑成本，同时又能达到低碳环保的要求。
　　2.地面
　　黑龙江现有农村住宅地面通常以水泥地、红砖、玻化砖为主，其保温性能极差，改造中可以通过在村里建造生物质垃圾气化站，对居民日常垃圾进行分类，将秸秆、树皮、树叶、稻壳甚至一些白色垃圾和棉布鞋等生活垃圾用来制气，这种专为农村提供的生物质新能源既节能又环保，而且热值高、气量大，每千克物料可以产生2立方米气体，将其通过管道接入住户地面，冬季里配合居民常用的火墙、火炕、锅炉等取暖方式，完全可以解决室内早晚温度低、地面常年有凉气的问题。图5为望奎县望奎镇厢红五村一户农家的窗下燃池的进料口，每年冬天进一次料，主要为锯末子，加上一定配比的水，可燃烧一冬，室内大客厅在冬天就采用燃池地面辐射采暖，每冬能节约很多煤和柴。
　　3.门窗
　　门窗是整个建筑维护结构中保温隔热性能最弱的一个环节，目前在农村住宅建筑中，多数门窗框仍为铁、木或者铝合金。冬季为了保温需要，农民会在窗户外侧贴一层塑料薄膜，这样虽达到取暖的目的，但却使住宅内的冬季采光受到一定程度的影响。如果将普通平板玻璃或单玻实腹钢窗改造为塑钢中空玻璃窗或LOW-E玻璃，就可实现综合节能8%―10%左右。结合农村的实际经济状况，我们建议选择PVC塑钢中空玻璃窗和塑钢包敷复合节能窗作为改造的主要窗型。
　　
　　结语
　　黑龙江农村住宅低碳节能改造设计，要求设计师针对既有建筑，本着节能、环保的意识，从整个宅院的布局、建筑材料的选用、建筑技术的选择到居住成本的计算等方面都要考虑周全。在“以人为本”的基础上，利用自然条件和人工手段来创造一个宜人的生活环境。同时，又要控制对自然资源的使用，实现低碳节能生活，从而达到通过改造实现农村住宅低碳节能的目的，最终实现社会主义新农村建设的宏伟目标。
　　（注：本文为2010年度黑龙江省艺术规划课题项目阶段性成果之一，项目名称：黑龙江农村住宅环境低碳化设计研究，项目编号：10B018）
　　注释：
　　①中国建筑标准设计研究院.既有建筑节能改造[M].北京：中国计划出版社，200 .
　　参考文献：
　　[1]比尔・邓斯特，克雷格・西蒙斯，鲍比・吉尔伯特.建筑零能耗技术[M]. 陈硕，译.大连：大连理工大学出版社，2009.
　　[2]周岚，江里程.建筑节能示范项目典型案例[M].南京：江苏人民出版社，2009.
　　[3]周春燕，孟悦，周春涛.面向生命周期的东北农村节能住宅的设计原则[J].吉林建筑工程学院学报，2009(3).
　　作者单位：哈尔滨师范大学美术学院
　　（责任编辑：轩蕾）
               
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