绿色建筑技术在北方农村地区应用研究

侯兴华 李 健 何 飞

(1.中国石油大学(华东)，山东 青岛 266580； 2.莱西市建筑总公司，山东 青岛 266600)



绿色建筑技术在北方农村地区应用研究

侯兴华1李 健1何 飞2

(1.中国石油大学(华东)，山东 青岛 266580； 2.莱西市建筑总公司，山东 青岛 266600)

结合农村绿色建筑技术的应用情况，从节地、节水、节能、节材、环保五个方面，对农村绿色住宅建设和使用中存在的问题进行了分析，并探讨了绿色建筑技术的应用方向，提出了适合北方农村地区的绿色建筑措施和方案。

绿色建筑，农村，住宅，节能

当今工程设计领域，绿色建筑设计理念深入人心，城市建筑大力推广应用绿色建筑技术，取得的成果非常显著。广大农村地区受限于经济条件等因素，绿色建筑技术应用却刚刚起步，如何在广大农村地区推广应用绿色建筑技术是一个值得深思的课题。

1 农村绿色建筑技术应用情况

我国农村地区住房总建筑面积达到近400亿m2，农村住宅一般由住户自行建造，设计建造随意性强，施工技术水平差异性大，比较注重住宅建造的经济性，导致资源节约水平不高，居住舒适性、经济性有限。广大农村推广应用绿色建筑技术是一个长期和持续的过程，有巨大的潜力，未来必将对农村经济和居住环境产生深远影响[1]。农村地区住宅具有和城市建筑截然不同的特点，需要深入研究实际情况，才能有针对性的制定绿色建筑设计改造方案。

2 节地与室外环境

农村住宅单户宅基地面积一般为240 m2左右，人均土地占用面积约80 m2，容积率小于0.5。而城市多层建筑居住区人均用地指标为16 m2～21 m2，容积率为0.8～1.8。比较而言农村住宅土地利用率大大低于城市建筑，通过合理措施可以节省大量土地资源。

2.1 建设多高层集中式住宅

有计划地实施农村住宅改造，置换原有的宅基地，减少土地用量，节约土地资源，同时可以改善居民居住环境，有利于城镇化建设的推进。

2.2 收回冗余宅基地

农村宅基地资源在居民上学、就业、嫁娶、迁徙等过程中会产生各种变化，部分人员户口迁出或自然死亡之后，宅基地仍由其亲属保留。可以通过政策引导，以适当的方式对闲置宅基地进行收购或置换，即可获取一定数量的土地资源。

2.3 减少耕地占用

对村庄进行合理规划，将新宅基地规划在山地丘陵等利用价值较低的区域，在一定的时间段内实现村庄自然搬迁，形成新的村落，置换出耕地或便于开发利用的优势土地资源[2]。

2.4 发展屋顶绿化

农村住宅层高较低，占地面积较大，日照充足，平屋面上除安放太阳能设备、电视卫星接收设备以外，没有其他用途，可以推广发展屋顶绿化工程。采用专用的拼装式塑料植物种植模块在不破坏原有屋面承重和防水结构的情况下，附加荷载可以控制在原有结构承受范围内。科学设计屋面种植体系可以实现立体种植，既可以获得客观的种植面积，同时利用植物吸收太阳辐射，对于夏季室内温度控制可以起到极大的作用。

3 节能与能源利用

3.1 电器节能

采用节能灯具和能效等级低的空调、冰箱等家用电器，降低用电量。着重针对在总用电量中占比例较大的设备和高功率设备，在经济条件允许的情况下，有计划的实施节能更新换代，并加强各种新购设备能效等级控制。

3.2 推广使用太阳能设备

太阳能电池技术日渐成熟，太阳能电池板售价也逐渐降低，一块1.3 m2的单晶太阳能电池板在日照良好的情况下输出功率可以达到200 W，售价仅500元左右，按照电价0.5元/度，年有效使用时间300 d，每天使用6 h计算，投资回收期还不到3年，经济性很好，非常值得推广使用。

太阳能灶采用镜面反射材料拼装成圆形或抛物线形曲面制成，将太阳光辐射能聚集在灶具的吸热板上，加热灶具实现炊事功能。其设计制作较为简单，造价低廉，寿命较长，不消耗任何燃料。面积2 m2的太阳能灶集热功率可达到1 200 W，完全满足日常炊事使用需求，并可通过专用集热器实现与太阳能热水器设备联动，为家庭供应热水，可以节省大量燃料消耗。

太阳能热水器在农村应用较为广泛，但受气温和季节影响，冬季水温较低，不能直接用于洗浴，一般通过集成电加热功能，满足冬季正常使用。新型太阳能设备将太阳能电池、太阳能灶、太阳能热水器系统进行有机整合，用于冬季住宅采暖。太阳能热水器和太阳能灶用于集热，太阳能电池产生的电力用于驱动系统循环。一组由2 m2的太阳能热水器、2 m2太阳能灶和2 m2的单晶太阳能电池板组成的系统冬季晴好天气综合热功率可达到2 000 W，可以满足面积10 m2的房间采暖需求[3]。

3.3 新型采暖系统

北方农村采用火炕作为冬季采暖的主要设施，燃料采用木柴或煤炭，传统火炕投料口与采暖房间在同一间房内，散热面积较小，采暖效果有限，室内空气质量差。新型吊炕采暖系统灶台和炕分布在两个房间，炕的下部结构架空，炕的上部、下部、侧面均可以作为散热面，底面可以刻沟槽进一步增加散热面积，采暖效率大大提高。

3.4 提高围护结构保温隔热性能

建筑保温技术在城市中广泛使用，但在农村地区，缺乏政策引导和技术支持，应用很少。农村住宅墙体普遍采用烧结砖、水泥砂浆砌筑，墙厚度一般为240 mm。与传统土木结构住宅相比，砖砌墙体传热系数比土坯墙大，墙体厚度又远远小于土坯墙，因而砖混结构住宅与土木结构相比围护结构保温隔热性能大大下降。应该加大宣传引导力度，将经济成熟保温技术推广到农村住宅，节能的同时可以显著提高居住舒适性。

3.5 新能源设施的应用和改进

利用沼气池收集处理人畜粪便等废物，既可以一定程度上解决环境问题，又可以产生一定数量的清洁能源，曾经在广大农村地区被大力推广，但传统沼气池受环境温度影响大，气温较低时微生物活性差，产气效率很低，甚至不产气，一年正常使用时间大概为6个月，对使用造成一定程度的不便，也降低了设施的利用效率。通过太阳能热水器集热管收集热量，并将热量传导至沼气池，可以实现寒冷季节沼气池温度基本恒定，满足微生物发酵基本温度，实现沼气池全年产气，产生的沼气在冬季可用于采暖。经研究2.5 m2的太阳能集热管，可满足容量为2.2 m3的沼气池冬季产气热量需求，产生的沼气可满足15 m2房间冬季供暖需求，系统运行较为稳定，每年可节约标准煤约3 t[4]。

4 节材与材料资源利用

1)淘汰老旧的高耗能传统材料，推广使用新型节能环保建材和工艺。传统民居使用烧结粘土砖砌筑，大量占用和破坏耕地资源，耗能高污染大，国家已经出台有关文件，在大中城市限制和禁止粘土砖使用，但在农村地区，粘土砖仍被广泛使用。未来国家将进一步限制粘土砖的使用，逐步淘汰粘土实心砖，并推广使用新型砌体材料。目前，混凝土空心砖、彩钢夹芯板等新技术、新材料逐步在农村地区推广使用，这些新型建材和技术具有施工便利，经济性高，物理性能良好的特点，推广应用很快[5]。如：混凝土空心砖的块体较大、容重小，便于砌筑，具有优良的保温隔热性能；彩钢夹芯板保温隔热性能良好，板块面积大，便于大面积施工，具有较好的耐久性和防水性能。新型建材以其良好的性价比赢得了良好的口碑，通过适当的引导和政策支持，必定能在广大农村地区获得长足发展。

2)提高建筑物或部分构件的使用寿命。节材的一个重要方面是增加建筑物耐久性，提高建筑物维护周期，延长建筑物使用寿命。农村地区传统住宅多采用毛石砌筑的条形基础、砖砌体墙体和由“木梁+木檩条+秸秆箔+粘土+瓦”组成的屋面结构，基础和墙体结构耐久性较好，一般正常使用30年左右不需要大修，但屋面系统采用木材、秸秆、粘土等材料，木材、秸秆等材料潮湿天气下容易产生霉变、腐烂，也容易受到虫、鼠、鸟等生物破坏，导致整个屋面系统寿命较短，一般使用10年左右就需要大修，需要拆除整个屋面系统，对木梁、木檩条进行检查、维修，更换新的秸秆箔，重新覆盖黏土层和瓦片。维修过程中房屋无法居住，对正常的生产生活造成很大影响。应推广使用耐久性高的屋面做法，提高屋面系统的耐久性。

5 节水与水资源利用

农村地区用水来源多为地下水，家庭用水一般有两种方式：对于浅层地下水资源丰富且水质较好的地区，一般每户打一个小口径汲水井，内设潜水泵用于抽取地下水，地下水抽取后直接使用。对于水位深度较低的地区或者浅层地下水水质不佳的地区一般以村镇为单位打深井，深度从几十米到百米以上，通过水泵站定期将地下水输入储水设施，储水设施一般设置于地势较高处，通过给水管网供给到每个宅院。单户汲水井建造成本较低，一次性投资后长期使用，一般用水较为粗放，造成一定程度的水资源浪费，水质也不容易保证。应该大力推广集中式供水系统，抽取优质地下水，在储水池进行杀菌消毒处理，并定期进行水质监测，以保证水质。适当收取供水设施运行费用，可以有效刺激居民的节水意识，节约生活用水。农村地区降水一般通过屋面、场地汇集后经雨水系统排入水系或土地中深入地下，可以自然补充地下水。

6 环境保护

1)规划建设污水处理设施。农村污水来源主要是生活污水和畜牧养殖污水，农村地区覆盖面积广大，单户污水量小，污水排放分散，一般也没有集中的污水处理设施，许多地区污水直接排放至室外，就近排入水体或渗入地下，对水资源和地下水造成污染。对于新规划建设的村庄要做好排水系统规划设计，老村镇可以利用道路翻修等机会埋设相应管线，实现雨污分流，汇集的污水排至小型污水处理池，通过生物作用处理，以降解污水中有害物质，雨水则可以直接排入水系或农田。另外，随着技术的进步出现了“导流曝气生物滤池”等适合单个家庭使用的小型污水处理装置，通过采用先进的处理技术，在较小的空间内完成脱氮除磷等净化程序，将污水转变为中水，实现水资源重复利用[6]。2)推行垃圾集中式处理，废物资源化利用。建立垃圾收集处理系统，将生活垃圾统一收集并进行无害化处理。人畜粪便、植物秸秆等有机废物可以通过沼气池和不透水场地堆肥腐熟处理，经过处理后作为生物肥料使用，实现变废为宝，并减少污染。

7 结语

农村绿色建筑进程刚刚开始，但各方面潜力巨大，国家应该通过大力宣传、政策引导、技术支持、样板引领等多种方式推动农村绿色建筑发展，在农村地区住宅新建和老住宅改造过程中穿插推广绿色建筑技术。绿色建筑技术在农村实施不是一蹴而就的，需要长期推广坚持，广大农村地区绿色建筑进程推进一小步，将带动相关产业发展一大步，促进经济发展的同时，可以有效提升农村住宅的居住舒适性和节能水平，对环境保护也将起到重大推动的作用。

[1] 刘 砾.南方农村住宅设计可持续发展初探[J].中外建筑,2007(8):17-18.

[2] 孙百凯,周赵君.新农村住宅建筑及其布局的规划探究[J].中国高新技术企业,2009(14):184-185.

[3] 刘叶瑞,张学东.被动式太阳房技术及应用前景[J].新能源产业专辑，2007(2):79-81.

[4] 焦瑞莲.被动式太阳能取暖房[J].山西能源与节能,1998(2):63-64.

[5] 张 凯,张光明.新型农村住宅设计与建筑材料[M].北京:中国农业科学技术出版社,2007.

[6] 李 娟.“十二五”期间农村污水处理现状及技术探讨[J].山西建筑,2012,38(34):156-157.

The application research on green building technology in northern rural region

Hou Xinghua1Li Jian1He Fei2

(1.ChinaPetroleumUniversit(EastChina),Qingdao266580,China; 2.LaceyConstructionCorporation,Qingdao266600,China)

Combining with the application situation of green building technology, from the land saving, water saving, energy saving, material saving, environmental protection five aspects, this paper analyzed the existing problems of rural green housing construction and use, and discussed the application direction of green building technology, put forward the green building measures and solutions suitable for northern rural areas.

green building, rural, residential, energy saving

1009-6825(2016)20-0195-02

2016-05-03

侯兴华(1983- )，男，工程师

TU201.5

A