北方寒区乡村社区经济适用生态农房建设的研究＊

文/石河子大学水利建筑工程学院 黄婧雯

石河子大学动物科技学院 潘晓亮

黄婧雯，石河子大学水利建筑工程学院讲师

潘晓亮，石河子大学动物科技学院教授

随着农村生活水平的不断提高，严寒地区部分乡村建筑用能水平和室内热舒适性并未得到实质性改善，仍需不断探讨引导农村合理用能结构的住宅体系方案。因此应注重以生态环境恢复、人与自然和谐发展为目标的农业产业循环模式的构建。在这个系统中，农房建设的应用对于整个国家资源、环境、社会、经济的协调发展具有重要作用，是建设美丽乡村、实现城乡一体化、改善农村人居环境、落实中央精神的具体体现，具有广阔的应用空间和市场前景。

1 北方寒区乡村农房现状与问题

随着城乡建设模式的转变和建筑业发展，目前我国城镇化率保持每年0.8%的增长趋势，到“十二五”末期达 51.5%，在“十三五”如火如荼的发展进程中，这个比例仍在增加。城镇化将成为我国全面建设小康社会的重要载体，具有强大的拉动内需的潜力。快速发展的新型城镇化正成为经济增长和社会发展不可或缺的一部分，新型城镇化战略又一次促进房地产业发展，对能源和资源需求量日益增高，加大了对能源利用率的要求。随着社会经济的发展，人民生活水平逐渐小康化，对生活品质及建筑室内生活环境舒适度的要求也越来越高，利用大量能源满足舒适度导致我国建筑能耗总量持续快速增长。

新疆幅员辽阔，是我国社会稳定和经济发展的能源大后方。自新疆生产建设兵团建立以来，本着“不与民争利、先生产后生活”原则，在绿洲最外围、沙漠最前沿的资源匮乏区逐步形成以城市和农场为核心的兵团城镇化体系，一些分布在天山南北及漫长的边境线上的乡村社区肩负着屯垦戍边、促进民族团结、保持社会稳定、巩固边防、维护祖国统一的特殊使命。以新疆生产建设兵团北疆地区乡村连队为例，地处严寒地区，冬季干冷，采暖期长达6个月，其发展较城镇相对落后，建筑模式单一、旧房空置，散乱无序现象突出。住宅、窝棚搭建缺乏统一规划，院落置物凌乱，存在安全隐患，乡村排水设施不合理，污水、垃圾无序排放等现象亟待改变（见图1，2）。由于受思想观念、资金来源影响，农村住宅建设深受制约，居民居住舒适度差，与美丽乡村、新型城镇化发展建设目标差距甚远。

调研发现，我国北方严寒地区的农村，火墙、火炕仍是目前冬季建筑采暖的主要方式。就改善室内热环境而言，这种分散采暖方式是可行的，但迄今为止很多火墙、火炕主要依照传统经验设计和搭建，缺乏统一的理论依据，导致室内热工性能优劣不一，达不到居民对建筑舒适度的要求。火墙、火炕的取暖方式采暖效果较差、室内温度不均匀，近年来已逐渐被土暖气、家用锅炉、壁挂炉等采暖设施替代。能源的大幅消耗对乡村社区能源、环境等造成巨大威胁，因此深入探索节能、高效的围护采暖集成系统设计方法，是严寒地区乡村社区农房建设中需迫切解决的问题。

图1 第八师152团乡村连队现状

图2 第八师133团乡村连队现状

图3 传统地窝子建筑

图4 20世纪80年代新疆兵团连队某农房户型

2 传统农房调研

调研基于新疆兵团寒区的传统农房，以“地窝子”建筑最体现严寒地区民居的生态特点——就地取材、利用地蓄热、室温稳定。地窝子建筑始于兵团建立初期，在地面挖坑，采用土坯做矮墙，利用红柳、草木、泥巴覆盖顶部，其最大的特点是施工方便，利于抵御风沙，冬暖夏凉，但通风、采光、防雨性较差，随着雨水增多，目前只有少部分保留下来（见图3）。兵团现存较完好、具备使用功能的农房可追溯到20世纪80年代，以第八师133团某乡村连队住房为例，一栋6户，目前仍有务工人员租住于此。该房户型较简单，门前有未封闭院落，农房总长7m、宽7m，室内净高2.3m；布局简单，只有客厅、卧室及厨房，未设卫生间（见图4）。在构造处理上，墙体1m以下采用370mm厚红砖砌成，水泥砂浆抹面，1m以上部分采用生土墙。屋顶为坡屋顶，采用红柳、麦草和泥混合作为屋面板材料，每2年进行一次加固，目前屋面厚度已达35cm。屋内客厅采用铁皮火墙、厨房采用砖火墙取暖，冬季室内温度较稳定。经测试，采暖室内最低温度为18℃。该农房东西走向，窗户均为木窗双层单玻，未设置门斗或门廊，冬季门窗有透风现象；由于卧室建在北侧，窗洞口较小，仅为500mm×800mm，室内采光效果较差；据居住者反映，该农房虽经历了30年风雨，但仍能满足基本生活需要，室内冬暖夏凉；农房就地取材，套型紧凑、功能简单，后期维护较麻烦，充分体现传统农房特色。随着建设技术的发展，对不同年代建设的农房进行调研发现：套型变化由一室一厅变为两室两厅（见图5），室内有独立卫生间，建筑功能逐步完善，住户前后院落逐渐有规划；大部分住户采取水暖锅炉方式采暖，客厅采光以东和南为主。经住户反映，此类农房居住较为方便，采暖可自由控制，但仍存在问题，如夏季室内较阴暗、室内油烟大、热水供应不足、北向卧室采光不理想等。在北方寒区像这样冬季采暖能耗大、夏季室内闷热，室内采光差、门窗气密性差、冬季院落无法使用、居住舒适度差等问题亟待解决。故探讨合理的经济、适用、生态农房建设体系指导其农房建设，可以紧跟城镇化建设，实现美丽乡村的建设总目标。

3 经济适用生态农房探索

新疆地区太阳能资源丰富，冬季利用太阳能解决住宅采暖需求可大幅节约能源，例如附加阳光间可最大化集成采暖、保温、通风、采光等多种节能手段，并提供室内种植及休闲环境，与集热蓄热墙、室内火墙锅炉结合可组成完整的节能采暖系统。因此探讨一种适合的节能手段设计农房，对我国北方寒区乡村社区农房建设起到有益的指导作用。结合住户生活行为模式，研究农房各功能房间布局方式、围护结构组成，以低能耗、回归自然和传统为理念，北方寒区乡村社区经济适用生态农房的建设方案应从以下方面着手。

3.1 建筑设计策略

1）朝向 寒区生态农房在选择房屋朝向时，应使建筑争取更多太阳辐射，尤其是南向房间，正南及南偏东15o到南偏西15o都可最大限度获得太阳能。注意建筑间距，避免周围环境对建筑物的遮挡，考虑前后居民的生活互不影响。有院落的农房应结合人工植被进行微环境改善，考虑到新疆寒区主导风向为西北向，可在北向设置大型乔木或利用院落储物做挡风屏障，为避免影响夏季自然通风需注意与北墙的距离。

2）平面 生态农房平面布局宜规整、紧凑，避免出现缺角，L形、U形平面影响太阳能利用。为确保建筑节能相关要求的实现，应控制农房的体形系数、表面积系数，农房多为单层或双层，其长宽相差不宜过大。综合考虑造价、节能、使用功能，可选用框架体系承重，灵活布置空间，适当增加室内居室面积，提供舒适的居住环境，卧室面积宜控制在20m2内，单侧进深不宜过大，避免影响室内采光，尤其是兼有书房要求的房间；起居室面积25m2为宜，注意与出入口的衔接；建筑总面积以80～90m2为宜，套型如图6所示。

图5 某现代农房套型

图6 经济使用生态农房套型

3）入户门 经调查发现，早期的农房均未设门斗、门廊，冬季入户门易被寒风直接吹开，室内起居室难免有透风情况，影响室内居住环境。考虑到风向、日照影响，入户门宜设在南侧或东侧。为避免冷空气直接吹入房间，在入户门外侧应设置门斗或门廊，或在内侧设计玄关作为缓冲。

4）采光 农房中起居室和卧室对采光、保暖要求较高，尤其是家中有老年人的住户，该类房间宜布置在南向，保证冬季尽可能多地利用太阳能得热。应注意夏季遮阳，可利用遮阳板或结合阳光门廊设置房间。辅助房间如厨房、卫生间、储藏室等宜布置在北向、东西侧日照采光条件略差的部位。

5）围护结构 外墙和屋顶是围护结构中的重要组成部分，寒区农房需做好保温措施。在新疆地区，每年秋季有大量棉秆富余，棉秆焚烧造成大量粉尘及环境污染，考虑环境保护及其材料特性，可利用棉秆作为围护结构材料，达到材料循环再利用目的，亦可有效降低建筑造价。在传统农房设计中窗洞口开设较小，尤其是北向开窗，造成房间采光条件差，针对这一问题，结合围护结构的保温处理，考虑适当加大北向窗洞口面积，重点确保门窗气密性，采用中空玻璃，减少冬季室内热损失。

3.2 被动式节能技术应用

被动式太阳房一般分为直接受益式、集热蓄热墙式及附加阳光间式（综合式）3种。

1）直接受益式被动式太阳房 白天可为居民提供相对良好的室内热环境，但夜间热损失较大，减弱了建筑物的保温性，室内温差较大。采取这种方式对农房的舒适度影响较大。

2）集热蓄热墙式被动式太阳房 属于间接式受益，采取玻璃及蓄热墙塑造“双层外皮”，室内热量通过带玻璃外罩的深色蓄热墙获得，这种方式使室内温度较稳定，但热效率低，需与其他模式综合使用。

3）附加阳光间 增大了玻璃与蓄热墙间的空气夹层，综合了直接受益式与集热蓄热墙的工作原理，虽然前期投入较大，但可为室内提供休闲、种植场地，同时解决入户缓冲空间的问题，后期维护也较方便，故北方寒区经济适用生态农房应优先考虑采用附加阳光间的模式，结合采暖方式的改良保证冬季室内获得良好的居住舒适度。在设置附加阳光间时可综合考虑与起居室、卧室的不同结合方式，使户内获得较好的起居空间。另外需注意夏季的遮阳措施，如设置百叶窗等。

4 结语

北方寒区乡村社区经济适用生态农房的设计策略应以低碳、循环、高效、生态、宜居为核心，合理高效利用当地资源及能源，节约初期投资及维护费用，最大限度减少环境污染。在新型城镇化进程中为北方寒区农户提供有效的建造方式，为大部分乡村社区提供一个有效可行的低能耗、低污染、高效率的生产生活方式，可以促进居民生活与生产和谐发展，达到美丽乡村的建设目标。

参考文献：

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[5]周桦恒，常荣杰． 低技术化的节能建筑设计——被动式节能的应用[J]．福建建筑，2009（1）：10-11，19．