農(nóng)牧民定居青海兔爾干村低能耗住房設(shè)計(jì)項(xiàng)目

PAGE4農(nóng)牧民定居青海兔爾干村低能耗住房設(shè)計(jì)項(xiàng)目摘要:在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展，它是一種新興的可再生能源，取之不盡用之不竭，有廣泛的應(yīng)用前景。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一種適合青海大陸性季風(fēng)氣候的太陽能房屋，主要適用于兔爾干村的房屋改造工作。作者實(shí)地考察了湟源附近現(xiàn)存的民居和新農(nóng)村建設(shè)工程下的別墅，最終采用了青海生土民居莊窠的建筑形式。這種建筑形不但符合當(dāng)?shù)鼐用竦纳盍?xí)慣，而且保留了日月藏鄉(xiāng)質(zhì)樸的文化風(fēng)貌。圍繞傳統(tǒng)與現(xiàn)代、人與自然兩個(gè)辯證的主題，作者從傳承宗教與文化出發(fā)，通過融入太陽能技術(shù)和低碳生活理念，設(shè)計(jì)出了一幅美好和諧的鄉(xiāng)村畫卷。關(guān)鍵詞：太陽能；低能耗；房屋設(shè)計(jì)；莊窠前言我們研究的項(xiàng)目用地位于青海省湟源縣西南部日月藏族鄉(xiāng)兔爾干村，是日月藏族鄉(xiāng)的鄉(xiāng)政府所在地。兔爾干村地理位置極為獨(dú)特，這里是黃土高原的邊緣，青藏高原的起點(diǎn)，農(nóng)業(yè)區(qū)與牧業(yè)區(qū)的分界線，季風(fēng)氣候帶的分界點(diǎn)，具有不可多得的生物多樣性、地質(zhì)多樣性和景觀多樣性；同時(shí)這里也是中原文化與藏族文化的分界點(diǎn)，蘊(yùn)含著深厚的歷史文化、昆侖文化、宗教文化、和民族文化，與軍屯、城堡、營(yíng)盤、茶馬互市等一同形成了日月山文化。兔爾干村現(xiàn)有村民5000余人，公共服務(wù)配套設(shè)施初步形成。本項(xiàng)目是對(duì)項(xiàng)目用地的民居進(jìn)行改善，設(shè)計(jì)能夠與當(dāng)?shù)匚幕?、自然相互交融的民居。預(yù)期結(jié)果是能夠在計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)出完整的效果圖。其意義在于探索以城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、城鄉(xiāng)一體、集約土地、生態(tài)宜居、和諧發(fā)展為基本特征的小城鎮(zhèn)的發(fā)展模式，為青海省推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化、城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程提供選擇。我們希望通過結(jié)合新型農(nóng)村社區(qū)農(nóng)牧民定居的建設(shè)需求，能夠設(shè)計(jì)出充分應(yīng)用太陽能等可再生能源技術(shù)，反映當(dāng)?shù)亟ㄖL(fēng)格和生活方式，建設(shè)低成本、高性能、綠色、低碳、健康的新型農(nóng)村住房。并經(jīng)過相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)之后能夠呈現(xiàn)出來。研究之中，我們閱讀過大量文獻(xiàn)，并且進(jìn)行了總結(jié)歸納。加拿大——加拿大卡爾加里市小鎮(zhèn)太陽能小區(qū)建設(shè)小區(qū)太陽能供熱系統(tǒng)工作原理：利用小區(qū)車庫(kù)南向屋頂連續(xù)安裝的800片太陽能集熱器進(jìn)行熱量采集，將收集到的熱通過小區(qū)管網(wǎng)輸送到能源中，合及地下儲(chǔ)熱區(qū)土壤床作為小區(qū)建筑采暖的熱源。小鎮(zhèn)和大部分加拿大城市一樣，冬季漫長(zhǎng)，包括春秋兩季需采暖的月份達(dá)到了一個(gè)月。因此，在春秋兩季，土壤中儲(chǔ)存的熱量即可滿足采暖要求。而小區(qū)冬季的采暖用能，則需提取夏季儲(chǔ)存在土壤床中的熱量來滿足要求。小區(qū)家用生活熱水日用能則由安裝在每棟住宅屋面的兩塊太陽能集熱器提供，系統(tǒng)完全獨(dú)立于小區(qū)的采暖系統(tǒng)之外。德國(guó)德國(guó)的太陽能住宅居家生活用能主要有三個(gè)方面，即照明、取暖、熱水供應(yīng)。德國(guó)在節(jié)省照明用電上采取的措施是，盡量利用自然采光。德國(guó)在建筑節(jié)能上的大手筆是建造太陽能住宅。目前在德國(guó)，不僅單體住宅，即小型樓房或別墅可以使用太陽能供暖和保證熱水的供應(yīng)，而且集體住宅或多戶型的公寓也可使用太陽能。在巴伐利亞州蘭茨胡特地區(qū)居住的洛倫茨一家就是這樣的典型。這是一個(gè)三口之家，3年多來一直住在一座新穎別致的兩層太陽能小樓里。小樓的使用面積為170平方米，四周是一個(gè)花園，花園里有游泳池，樓房的屋頂呈45度角，上面覆蓋著68平方米的太陽能接收板。接收板采集的熱量來加熱一個(gè)6米高、容積為11立方米的金屬儲(chǔ)水罐，罐里被加熱后的水通過管道供應(yīng)給廚房、洗澡間及隱藏在墻體內(nèi)的暖氣片。此外，游泳池的水還可加熱到30攝氏度，儲(chǔ)水罐的水可以加熱到97攝氏度，以不燒開為目的。經(jīng)過技術(shù)處理，儲(chǔ)水罐可以分成兩個(gè)區(qū)域，上面的水溫度較高，可以供廚房用水，下面的水溫度較低，可以設(shè)置為30攝氏度區(qū)或40攝氏度區(qū)，供洗澡或暖氣用水。儲(chǔ)水罐有一個(gè)加壓裝置，不必?fù)?dān)心用水時(shí)壓力不足而導(dǎo)致的水流速過慢。在樓內(nèi)空間的設(shè)計(jì)上，儲(chǔ)水罐緊挨著樓梯，它的位置正好在樓梯的拐角處，而樓梯則位于樓房的一側(cè)，所以基本上不占有用的空間。洛倫茨說，儲(chǔ)水罐吸收的熱能，即使連續(xù)幾個(gè)星期陰雨，也能保證熱水的供應(yīng)。一股情況下，德國(guó)連續(xù)幾周陰天下雨的情景并不多見，只要中間有一天是晴天或有陽光，儲(chǔ)水罐里的熱能就能得到補(bǔ)充。德國(guó)近幾年的實(shí)踐證明，太陽能至少可以滿足居民70%的供暖和對(duì)熱水的需求。在寒冷的冬天，最多加燒一點(diǎn)木柴，就可滿足全年的供暖需要。西班牙西班牙2006年實(shí)施《國(guó)家建筑技術(shù)法令》和太陽能強(qiáng)制安裝政策：所有有熱水需求的新建建筑，既有建筑的改造以及游泳池必須安裝太陽能熱水器。而西班牙巴塞羅那在1999年就有了相關(guān)的法律法規(guī)，要求凡是超過22戶的居民住宅必須使用太陽能熱水系統(tǒng)。為節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，西班牙第二大城市巴塞羅那推廣了一項(xiàng)新計(jì)劃:在城市大部分住宅的頂部安裝太陽能裝置，充分利用太陽能。據(jù)了解，西班牙是個(gè)日照十分充足的國(guó)家，據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)居住面積100平方米左右的四口之家如果安裝1平方米~2平方米的太陽能采集板，在能源方面的花銷將節(jié)省40%。澳大利亞每年的9月8日是澳大利亞和新西蘭許多首府城市和地區(qū)的“太陽能住宅日”。這個(gè)活動(dòng)是由澳大利亞和新西蘭的太陽能學(xué)會(huì)(ANZSES)和澳大利亞溫室辦公室(AGO)共同發(fā)起，旨在探討如何利用太陽能營(yíng)造節(jié)能、舒適和經(jīng)濟(jì)的居住環(huán)境。在活動(dòng)中，各地的太陽能住宅將展出有關(guān)太陽能設(shè)計(jì)的各個(gè)因素，如絕緣板、特制窗戶、儲(chǔ)能和通風(fēng)控制等。每一座住宅都發(fā)給參觀者一張參數(shù)表和參觀圖，有些還有演示安裝設(shè)備的項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)符合當(dāng)?shù)孛褡逦幕蜌夂驐l件的建筑形式——河湟地區(qū)建筑特色。傳統(tǒng)民居的形成是當(dāng)?shù)馗髯迦罕娫陂L(zhǎng)期生產(chǎn)生活中適應(yīng)地域氣候與利用環(huán)境資源的產(chǎn)物，它在蘊(yùn)含豐富文化的同時(shí)，其建筑形態(tài)帶有鮮明的地域特征。在如今民居劇烈的變革中，有必要認(rèn)清當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居建筑特征，歸納和總結(jié)能代表民居樣式又有歷史延續(xù)性的建筑要素。青海河湟地區(qū)主要居住著漢、回、藏、土、撒拉、蒙古等民族，是典型的多民族雜居地區(qū)。各民族盡管風(fēng)俗、宗教信仰不同，但是其共同居住的自然環(huán)境卻是相同的，他們要面對(duì)同樣的氣候、資源環(huán)境。在漫長(zhǎng)的民族交往中，民居建造方法、施工工藝也在潛移默化地?cái)U(kuò)散和傳播著，同處于一片藍(lán)天下的各少數(shù)民族在民居建造上形成了許多相似之處，反映在民居建筑形態(tài)上具有較大的共性，我們的研究學(xué)習(xí)中主要關(guān)注了4個(gè)方面：莊廓、松木大房、平頂屋和磚門木樓。莊廓是該地區(qū)多民族共同具有的代表性建筑形式。莊廓也為青海所特有，主要分布在河湟流域，當(dāng)?shù)刎S富的黃土資源成為莊廓的主要建筑材料。莊廓具有就地取材、構(gòu)造簡(jiǎn)潔、施工方便，經(jīng)濟(jì)、與自然環(huán)境相適應(yīng)，冬暖夏涼、節(jié)約能源等許多優(yōu)點(diǎn)。莊廓院封閉的布局，既有利于防風(fēng)防盜、采納陽光，又符合人們較為內(nèi)向的生活觀念，在漫長(zhǎng)的高寒、多風(fēng)沙氣候環(huán)境中形成，承載著地區(qū)的歷史文化和生存智慧。松木大房主要是指民居莊廓正房的結(jié)構(gòu)形式。房屋以松木柱、梁、檁為承重結(jié)構(gòu)，夯土或土坯為圍護(hù)墻體，房屋正立面是以精細(xì)木雕進(jìn)行裝飾的民居建筑，稱之為“松木大房”。撒拉、回、漢族松木大房主要以“虎抱頭”（凹）形式為主，藏、土、蒙古族多以“”形或“一”形狀為主。平屋頂“房上跑馬”是河湟地區(qū)傳統(tǒng)民居建筑的一大特色。河湟大部分地區(qū)年均降雨量350mm，多年平均蒸發(fā)量在1000mm，屬典型干旱少雨地區(qū)，受此影響，當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)民居的屋頂形式普遍采用平緩屋頂，坡度比約為5%~7%。平緩屋頂一方面節(jié)約了材料，降低了建造成本，另一方面屋頂上可晾曬農(nóng)作物，滿足生產(chǎn)生活需要。在莊廓南墻或東墻建造一座磚木門樓，是各族民居的又一顯著特點(diǎn)。門樓一般以青磚為門墩，木板為門扇，小青瓦為門頂，精細(xì)木雕做構(gòu)件。雖然門樓裝飾上各民族有自身特色，但其磚木門樓的整體建筑類型卻是相同的，這也是河湟莊廓民居的典型代表。研究發(fā)現(xiàn)，各民族傳統(tǒng)民居建筑特征差異性與共性背后，體現(xiàn)出兩種決定性因素。一種是以宗教信仰、風(fēng)俗喜好為主導(dǎo)的“文化因素”，另一種是以地形地貌、氣候資源為主導(dǎo)的“氣候因素”。文化因素決定了民居特征的差異性，它是在各民族之間遷徒、聚散、滲透長(zhǎng)期演變發(fā)展中逐漸形成的。氣候因素往往決定了民居特征共性的一面，這是在相同的自然環(huán)境各民族共同的選擇。研究認(rèn)為，在民居更新建設(shè)過程中，一方面應(yīng)重視文化因素的保護(hù)與傳承，另一方面應(yīng)從氣候因素中尋找傳統(tǒng)民居營(yíng)建智慧，對(duì)其提煉和延續(xù)。綜上所述，世界各國(guó)在太陽能住宅方面都有著一定的研究成果，且許多國(guó)家正在加快太陽能建筑一體化的進(jìn)程；國(guó)內(nèi)對(duì)于青海地區(qū)的建筑特色也有充分的研究分析，從而為本組的研究提供了充分的基礎(chǔ)。但是，將太陽能技術(shù)與鄉(xiāng)村民居結(jié)合起來的例子卻并不多見。而本組的主題正是傳統(tǒng)與現(xiàn)代、人與自然關(guān)系，我們從傳承宗教與文化出發(fā)，通過融入太陽能技術(shù)和低碳生活理念，力求設(shè)計(jì)出一幅美好和諧的鄉(xiāng)村畫卷，因此研究具有很高的現(xiàn)實(shí)意義及價(jià)值。設(shè)計(jì)想法及過程1·設(shè)計(jì)想法設(shè)計(jì)的初步想法是在實(shí)地考察之后，保留部分當(dāng)?shù)孛窬犹厣?，加入需改進(jìn)的元素后形成主體結(jié)構(gòu)。之后成員通過查閱文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)查詢等方式，尋找適合項(xiàng)目的技術(shù)。經(jīng)過比對(duì)、篩選，最終確定了以平板式太陽能集熱器、太陽能路燈、地源熱泵（集熱取暖）、太陽能熱炕、太陽墻、陽光房、中空玻璃為主要技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。我們希望在所選定的范圍內(nèi)進(jìn)行不少于15幢單體建筑組成的組團(tuán)規(guī)劃設(shè)計(jì)，體現(xiàn)建筑群體與環(huán)境的融合，滿足農(nóng)村生活方式的需求。進(jìn)行單體農(nóng)村住房建筑設(shè)計(jì)，每戶占地面積大約150平方米（含內(nèi)院），農(nóng)村住房為2層，建筑面積100~120平方米，戶型設(shè)計(jì)以滿足日常生活使用為基礎(chǔ)，應(yīng)大致包括如下空間：1個(gè)起居室、3個(gè)臥室、廚房、儲(chǔ)藏室、衛(wèi)生間和輔助用房等。農(nóng)村住房層高宜為3.00米。在設(shè)計(jì)過程中要重點(diǎn)運(yùn)用太陽能技術(shù)，在滿足需求的情況下盡可能實(shí)現(xiàn)低耗能的目的。并且所設(shè)計(jì)的農(nóng)村住房外觀色彩整體協(xié)調(diào)、明快，與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相呼應(yīng)，體現(xiàn)青海藏區(qū)建筑特色，保留當(dāng)?shù)刈匀晃幕攸c(diǎn)，實(shí)現(xiàn)人與自然的統(tǒng)一。并且利用當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)間長(zhǎng)、太陽輻射強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合區(qū)域建筑特色及嚴(yán)寒地區(qū)氣候特點(diǎn)，分析農(nóng)村住房使用能耗及應(yīng)用特點(diǎn)，因地制宜地應(yīng)用太陽能及其他可再生能源系統(tǒng)，解決冬季集熱采暖和夏季通風(fēng)降溫問題，并考慮技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，能夠?qū)嶋H應(yīng)用和示范推廣。戶型一戶型二2·設(shè)計(jì)過程首先小組討論單棟房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由于要滿足不同需求，決定分為單層、雙層兩種戶型（如左圖）。首先在紙上繪圖，比較靈活的改變主體框架結(jié)構(gòu)。在基本確定結(jié)構(gòu)之后將設(shè)想的房屋設(shè)計(jì)用sketchup繪制，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中表示了所用技術(shù)，并稍作改進(jìn)后上色。添加預(yù)先準(zhǔn)備的民族特色花紋后完成成品。之后小組討論了關(guān)于小區(qū)設(shè)計(jì)的方案，按照風(fēng)向及光照有序排列了兩種戶型的位置。并且討論了小區(qū)應(yīng)具有的基礎(chǔ)設(shè)施，穿插在房屋之間，形成了最終版本。之后將地理環(huán)境、文化習(xí)俗、小區(qū)整體設(shè)計(jì)及所用技術(shù)原理設(shè)計(jì)成海報(bào)，使之能夠較為直接地呈現(xiàn)在讀者面前。結(jié)果分析與討論（一）、結(jié)果分析對(duì)于預(yù)期的單棟房屋和小區(qū)整體設(shè)計(jì)，我們?cè)趕ketchup中建造出了立體圖。整體效果圖房屋運(yùn)用莊廓的形式。利于減少熱損耗,起到節(jié)約能源的效果。莊廓院封閉的布局，既有利于防風(fēng)防盜、采納陽光，又符合人們較為內(nèi)向的生活觀念。檐廊改造為陽光房。陽光間白天盡可能多的吸收并保存太陽能，供給房間太陽熱能，加熱室內(nèi)空氣，同時(shí)又可以作為一個(gè)緩沖區(qū)，減少房間的熱損失，使建筑物與陽光間相鄰的部分獲得一個(gè)溫和的環(huán)境。白天當(dāng)陽光間內(nèi)空氣溫度大于相鄰的房間溫度時(shí)，開門將陽光間的熱量通過對(duì)流傳入相鄰的房間。晚上關(guān)閉陽光房門窗，避免室外冷空氣進(jìn)入室內(nèi)，通過白天保存的太陽能，達(dá)到保溫取暖的作用。在經(jīng)過考慮道路寬度以及房屋是否互相遮擋等問題之后，合理的將所設(shè)計(jì)的房屋分布在指定區(qū)域內(nèi)（如上圖），在公共區(qū)域設(shè)計(jì)花園、運(yùn)動(dòng)器械、停車場(chǎng)等設(shè)施，同時(shí)設(shè)計(jì)了地標(biāo)性建筑（如下圖），將小區(qū)命名為日月山居。多種多樣的綠色植物為居民們提供了一個(gè)放松心情、盡情呼吸新鮮空氣的空間，在休息的同時(shí)，人們?cè)谶@個(gè)公共空間中暢聊閑談，在花園中的小廣場(chǎng)上共同運(yùn)動(dòng)，不僅能夠強(qiáng)身健體，更使得居民間更加親近。并且在設(shè)計(jì)圖內(nèi)體現(xiàn)了平板式太陽能集熱器、太陽能路燈、地源熱泵等技術(shù)的運(yùn)用，打造出了宜居的房屋設(shè)計(jì)。 陽光房太陽能墻工作原理地源熱泵中空玻璃（二）、討論完成之后小組成員內(nèi)進(jìn)行了討論。探討了作品的成功與不足之處。成功之處在于小區(qū)內(nèi)設(shè)施完備，包括健身器材、停車場(chǎng)和地標(biāo)性建筑等設(shè)施。在建造房屋過程中加入了陽光房和地源熱泵等科技，使科技改變了居民的生活。我們同時(shí)也做到了民族特色的保留：比如平頂屋和磚門木樓是當(dāng)?shù)胤课莸奶厣?，是?jīng)過時(shí)間的考驗(yàn)后保存下來的，是當(dāng)?shù)厝嗣裰腔鄣慕Y(jié)晶。同時(shí)還注意到了居民生活的舒適性與適宜生活的布局。在合適的尺寸內(nèi)設(shè)計(jì)了花圃，滿足了居民的需求。但同時(shí)也存在許多不足。首先是建筑外觀太過樸實(shí)，并沒有做出太大改善。二是小區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施較為簡(jiǎn)單，盡管能夠滿足大眾需求，但并不能使居民的生活質(zhì)量有一個(gè)較大的飛躍。三是科技運(yùn)用較為簡(jiǎn)單，我們所查閱的技術(shù)都是較為普遍的技術(shù)，并沒有走到科技前沿。小桌子林蔭道林蔭道 小桌子林蔭道林蔭道戶型一平面圖（1）戶型二平面圖戶型一平面圖（2）結(jié)論與展望戶型二平面圖戶型一平面圖（2）主要結(jié)論黨的“十八大”提出了“加強(qiáng)生態(tài)文明、建設(shè)美麗中國(guó)”的號(hào)召，建設(shè)美麗鄉(xiāng)村是建設(shè)美麗中國(guó)、推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容，本項(xiàng)目聚焦新農(nóng)村建筑，選取青海為項(xiàng)目用地，針對(duì)低能耗農(nóng)牧民安置項(xiàng)目和農(nóng)村低碳住宅產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)，希望將太陽能等清潔能源、以及綠色建筑技術(shù)運(yùn)用于廣大農(nóng)村建筑當(dāng)中，推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化、城鄉(xiāng)一體化發(fā)展進(jìn)程。本項(xiàng)目旨在探索以城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、城鄉(xiāng)一體、集約土地、生態(tài)宜居、和諧發(fā)展為基本特征的小城鎮(zhèn)的發(fā)展模式，為青海省推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化、城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程提供示范。題目結(jié)合新型農(nóng)村社區(qū)農(nóng)牧民定居的建設(shè)需求，充分應(yīng)用太陽能等可再生能源技術(shù)