红山口村农家乐建筑节能设计研究

2022-05-24赵明焯张鹏举

城市建筑空间 2022年2期

赵明焯，张鹏举

（内蒙古工业大学建筑学院，内蒙古呼和浩特 010051）

0 引言

随着后疫情时代的来临，气候恶化和市场供给不畅导致能源价格大涨，而建筑节能技术在乡村地区的推广在一定程度上降低了我国能源的消耗，减少了环境污染。位于呼和浩特市北部的红山口村，响应市政府的号召，以农家乐为主题打造了一批以乡村建筑改造为主的集居住与商业于一体的民居建筑群，在此区域形成了“民居＋商业”模式。

1 红山口村现状

1.1 红山口村自然环境现状

红山口村依附于西北方向走势的大青山山脉建立而成，东侧紧邻贯穿呼和浩特市区的扎达盖河。

整个乡村的绿化率极高，相对于呼和浩特市市区来说，空气湿度较好，空气质量良好。位于山脚下的部分民居，其自然采光受到了局限，下午某一特定时段没有直接自然采光照射屋内，导致某些进深较大的房间需要在白天开灯使用。红山口村冬季漫长而寒冷、降雪较少，夏季短暂干热、降水比较集中，昼夜温差较大，四季分明，冷暖变化较为剧烈。因此，建筑节能技术应用广泛（见图1）。

图1 红山口村现代民居（图片来源：作者自摄）

1.2 红山口村建筑现状

红山口村的建筑质量与建筑形态参差不齐，主要原因是没有进行集中的设计规划，村民各做各的农家乐建筑。

1.2.1 农家乐建筑群的建设误区

旧有建筑经过内部改造，更新完善了作为农家乐应有的使用功能，保留了当地乡村建筑固有的建筑外观。但是新建的大部分建筑缺乏建筑审美指导，村民（即业主）的审美主导了红山口村新建建筑群的意向。

有相当部分的村民把原本自用的农家院出租给商户（为期一般为10～15年），改造成商用的农家乐院落使用，租客在改造时并没有考虑房屋未来的使用功能，即使现有的建筑节能技术足够满足相关节能指标，也因经济条件的受限和落后的设计意识而使建筑达不到相应的节能标准。

1.2.2 热舒适性不足

红山口村传统乡村住宅冬季供暖方式主要以火炕为主，一日三餐的烧制提供了火炕余热，但是火炕的温差过大（最高时超过40℃），造成了室内除火炕部分外，其他部位温度很低，离火炕较远的墙角会出现冷凝现象，热舒适性较差。现今的新建或改建的农家乐建筑大部分仍然保留着烧火炕的传统，同时，还采用集中供暖，暖气提供了较为均匀的热辐射，再加上火炕的不均匀余热，形成一段时间中室内温度分布不均、整体偏热的现象。

1.2.3 自然采光和通风不足

为了追求更大面积的商业功能区域，很多新建或改建的建筑选择进深较大的平面区域，有的建筑没有天窗采光，有的建筑只有南向墙有采光窗。这两类建筑的室内光线在晴天时都较暗，室内通风不畅，在以后的布局和使用中难免增加室内隔墙，必将配备相应的照明、通风设备，增加能源消耗。

还有的新建建筑不顾场地局限做成了东西朝向。一般建筑的朝向都是坐北朝南，这样可以与冬季的主风向分离，且与夏季主风向之间的角度不超过45°。建筑的朝向与其夏季获得自然通风和冬季接受太阳辐射的关系极其密切，由于乡村空气污染远小于城市，因此，红山口村的太阳辐射强度大于呼和浩特市的太阳辐射强度，如果冬季不能争取到最优的自然采光，也就意味着为了维持冬季室内稳定的热舒适度要消耗更多的能源。再加上附近西北方向山势高耸和绿茵的遮挡，建筑朝向应该尽量背山朝南。

1.2.4 窗地比失衡

从当地的一些建筑立面上可以看出一种设计趋势：南北立面开窗面积相比室内地面面积大，有的建筑整面南墙与北墙都做成了玻璃采光窗户。虽然有些空间为了营造气氛可以采用大落地窗，但是大面积、建筑群式地采取这种失衡窗则增加了门窗与外墙保温的造价，加大了冬季室内的热能流失和夏季室内太阳辐射面积，从建筑节能的角度看，这样的建筑群设计并不环保。

2 建筑节能技术的相关讨论

根据实际场地和建筑的调研观察以及与业主的沟通，针对较为突出的建筑节能相关问题进行讨论，涉及太阳直射光照强度、墙体保温隔热、传统火炕的更新、门窗优化、屋盖通光等。

2.1 利用自然与人文环境进行建筑节能设计

在进行场地设计时，了解当地的气候环境与人文地理特征至关重要，关系到合理确定建筑室外环境布局、建筑朝向、建筑高度、建筑间距、绿化、水体等建筑节能的方方面面。红山口村有着良好的绿化与适宜的建筑间距，但是个别建筑的朝向为东西向，个别旧建筑（如小型仓库、车间）进深较大，使得这类建筑在改造为农家乐建筑时减少了冬季太阳辐射热量以及夏季利用自然通风的散热量。因此，在规划设计时不应过分追求商业利益而忽视建筑节能的重要性。

红山口村的太阳辐射较强，冬季有效地利用太阳能是北方寒冷地区建筑节能的特点，搭建被动式阳光房是冬季保温的不错选择，还能扩展室内面积。红山口村的夏季较为炎热干燥，可利用水体与树荫营造舒适的室内外微空间，提升湿度，尽可能利用自然条件降低室内外温度。而到了冬季，排空水池中的水，树叶掉落后，直射室内的阳光也不会被遮挡。

2.2 建筑单体节能设计

现今的红山口村农家乐建筑，集中式供暖逐渐取代了传统的火炕取暖和烧煤炉取暖方式，再考虑到商业模式的加入与当地人居住生活习惯的改变，有必要提供一些行之有效、具有长远规划的建筑节能方案。

2.2.1 老旧建筑外墙保温

室内热环境能不能得到改善，关键在于两个方面：建筑材料的选取和施工构造方式。旧有建筑的外墙多为240mm厚的实心黏土砖抹灰墙，加上传统火炕对室内空气加热不均匀，保证不了室内良好的热舒适性，少量的老旧建筑出租重新装修时，新业主一般不会对外墙进行保温处理，建议房屋的户主采用复合保温墙体，墙体适当加厚，以保障保温效果。保温材料建议使用膨胀聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS保温板）和挤塑性泡沫塑料板（XPS保温板）。5种常见保温材料的保温性能：STP超薄绝热板＞聚氨酯泡沫塑料＞挤塑板（XPS）＞聚苯板（EPS）＞岩棉板。

2.2.2 开窗大小、窗洞位置和数量的选择

呼和浩特市冬季漫长寒冷，设计时应减少不必要的开窗数量，选用具有良好节能指标的窗户，这是降低室内热散的关键。红山口村农家乐建筑大部分开窗方向、数量都比较合理，少部分建筑在改造时需要增加北立面的窗洞，因为进深较深，室内北侧的自然光照度较小，建议大空间采用屋顶天窗照明或北侧墙体开适当大小与数量的窗户。

南立面的窗户可以适当增大面积，以增加冬日室内的太阳辐射量。窗框材料选择多样，考虑到村民经济方面的压力，建议使用塑钢单框双层玻璃窗，造价较低，实际保温效果优于现在的铁框单层玻璃窗。

2.2.3 屋檐的伸出尺寸

屋檐的功能是房屋屋顶排雨与夏季遮阳，由于屋檐的伸出尺寸固定不变，导致一些住宅的室内光照条件不佳，通常表现为南侧明亮、北侧昏暗或室内整体偏暗。

建筑屋檐如果采用不透光材质，不宜出挑过大，以免遮挡阳光，导致冬季室内阴冷、夏季照度条件差。在实际调研中发现，红山口村建筑屋檐出挑较大，夏季室内的照度整体较小，房间阴冷，整体感觉较差。

2.3 普及相关建筑节能知识

为村民和商铺租户普及相关建筑节能知识，引导其接触基本的建筑艺术，以提高其节能意识。通过业主、设计师和施工方的合作，让业主体会到前期的投入和后期长期回报之间的良性关系，为这一地区的建筑节能打下良好的基础。

3 改造项目浅谈

在进行相关思考后，笔者与甲方沟通了有关建筑节能的问题以及功能排布。完成初步的室内设计并选取其中单体建筑的平面进行简要说明。

所选改造建筑为废旧仓库，室内高度约6m，平面尺寸如图2所示，主要用途为甲方半自用半对外营业型农家乐。原建筑南侧5个窗洞，南北各1个门洞。改造后的农家乐适当增加了北向开窗，应甲方要求增加了东西各1个门洞，作为厨房和车库使用。厨房开灶生火时连接两个串联的火炕，提升热源的使用率。散座区顶部适当开天窗，使室内自然光照度均匀分布。门厅处设置水池，尽可能为室内提供湿度。