基于資源循環(huán)利用的農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)研究

季新彬 徐學(xué)東

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院，山東 泰安 271018)

我國(guó)農(nóng)村人口約8億人，農(nóng)村住宅建筑面積約為240億m2，占全部民用建筑面積的60%，每年仍有6億m2～7億m2的住宅在建設(shè)，多數(shù)住宅的使用時(shí)間僅為10年～20年，房屋建設(shè)所采用的材料回收率低，可再生資源利用較少，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。我國(guó)從20世紀(jì)80年代以來(lái)，不斷開(kāi)展農(nóng)村建筑節(jié)能技術(shù)研究與推廣工作，但是從資源循環(huán)利用的角度探討農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)和可再生能源利用的并不多見(jiàn)[1]。因此，關(guān)注農(nóng)村住宅的資源問(wèn)題有著非常巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 農(nóng)村住宅資源循環(huán)利用現(xiàn)狀

資源循環(huán)利用主要包括兩類:1)資源綜合利用，主要包括共伴生礦綜合利用和產(chǎn)業(yè)廢棄物的綜合利用;2)再生資源的利用，主要包括再制造和再生資源的回收利用。農(nóng)村住宅資源循環(huán)利用現(xiàn)狀見(jiàn)表1。

表1 農(nóng)村住宅資源循環(huán)利用現(xiàn)狀

2 資源循環(huán)利用技術(shù)在農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

基于資源循環(huán)的設(shè)計(jì)理念不同于以往的設(shè)計(jì)觀，要求設(shè)計(jì)的時(shí)候以資源循環(huán)利用為核心，以“耐久性、節(jié)能、可再生能源利用”為準(zhǔn)則，以低能耗、高循環(huán)效率為特征的農(nóng)村住宅可持續(xù)發(fā)展模式[1，2]。資源循環(huán)利用的技術(shù)包括很多方面(見(jiàn)表2)，其本身就是一個(gè)技術(shù)體系，我們這里以屋頂、墻體保溫技術(shù)、太陽(yáng)能利用技術(shù)、雨水收集利用技術(shù)為例說(shuō)明相關(guān)的設(shè)計(jì)理念。

表2 基于資源循環(huán)利用的農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)技術(shù)

1)屋頂設(shè)計(jì)。屋頂保溫隔熱是圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的重點(diǎn)之一，其耗熱量約占總耗量的15%。從節(jié)能的角度我們可以采用以下設(shè)計(jì):室內(nèi)無(wú)吊頂時(shí)，在原有屋架上做龍骨吊頂，在吊頂上加保溫材料，保溫材料選取秸稈、鋸末等松散材料，也可選用經(jīng)過(guò)防火防潮防蟲處理的稻殼、干草等材料[3];原屋面防水可靠時(shí)，可直接在防水層上鋪設(shè)保溫層，另外要加強(qiáng)屋頂?shù)耐L(fēng)，利用屋頂通風(fēng)換氣以減少室內(nèi)溫度變化，利用木檁條，提高房屋的耐久性，廢棄的屋頂材料可以應(yīng)用到農(nóng)村田間，作為肥料進(jìn)行循環(huán)應(yīng)用。

2)墻體設(shè)計(jì)。朝陽(yáng)墻體可以采用蓄熱墻壁，加強(qiáng)太陽(yáng)能交換利用，其余墻體則利用廢磚和碎石作為骨料再生混凝土填充墻，增強(qiáng)保溫效果。抹保溫漿料是一種常用的保溫措施，研究發(fā)現(xiàn)將結(jié)構(gòu)施工階段產(chǎn)生的建筑廢料分揀剔除并把有用的廢渣碎塊粉碎后，生產(chǎn)再生骨料，與普通砂按質(zhì)量比1∶1混合作為細(xì)骨料，用于抹灰砂漿和砌筑砂漿，砂漿抗壓強(qiáng)度可達(dá)5 MPa以上，完全可以滿足農(nóng)村住宅抹灰的需要。另外采用粘貼或者機(jī)械固定保溫板材也是墻體保溫的一種方法，對(duì)于磚墻或混凝土墻具體做法是將基層墻體清理后找平，然后將保溫隔熱板用膠粘劑與基層粘貼，最后用錨栓固定，表面做保護(hù)層，具體墻體的做法不同(如圖1所示)。

圖1 普通粘土磚外墻外粘苯板保溫做法

3)太陽(yáng)能利用設(shè)計(jì)。太陽(yáng)能利用技術(shù)指太陽(yáng)能的直接轉(zhuǎn)化和利用技術(shù)[4]，目前農(nóng)村很多家庭都安裝了太陽(yáng)能熱水器代替了之前的燒水洗澡之用，但是房屋本身的保溫性較差，室內(nèi)溫度甚至達(dá)到0℃以下。根據(jù)房屋坐北朝南的排布，南窗設(shè)計(jì)成大窗，北窗設(shè)計(jì)成小窗，既保證通風(fēng)，又節(jié)能;充分利用太陽(yáng)能，將南側(cè)墻面設(shè)計(jì)成集熱墻(見(jiàn)圖2)，或者在南面形成一個(gè)附加陽(yáng)光間(見(jiàn)圖3)，日光間與臥室由墻體或窗隔開(kāi)。

圖2 蓄熱墻體集熱

圖3 附加陽(yáng)光間

4)雨水收集設(shè)計(jì)。根據(jù)各個(gè)村莊的實(shí)際情況，采取不同形式雨水集蓄利用技術(shù)，充分利用當(dāng)?shù)氐挠晁Y源，提高水的利用效率，提倡一水多用，促進(jìn)水資源的高效利用，使有限的水資源盡可能發(fā)揮最大的作用[5]。雨水進(jìn)行回收利用，從屋頂?shù)纳喜肯蛲庠O(shè)計(jì)檐溝，向下依次為落水管，雨水口等，最終將雨水收集起來(lái)，在屋面雨水收集系統(tǒng)沿途中可設(shè)置一些攔截樹(shù)葉等大的污染物的截污裝置或初期雨水的棄流裝置。截污裝置可以安裝在雨水斗、排水立管和排水橫管上，應(yīng)定期進(jìn)行清理，屋面雨水可收集到專設(shè)的雨水蓄水池，也可以利用水桶容器蓄積雨水。收集的雨水可以用于庭院經(jīng)濟(jì)作物灌溉，也可用于沖廁，或者經(jīng)過(guò)一定的處理后用于其他日常生活(見(jiàn)圖4)。

圖4 屋面雨水收集系統(tǒng)

3 基于資源循環(huán)利用技術(shù)的農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)案例

3.1 大嶺村住宅資源利用分析

大嶺村是具有代表性的北方村莊，位于山東省臨沂市沂水縣。資源條件、生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)力水平和人口密度等方面的情況都較平常，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季變化明顯，年平均氣溫13.2 ℃、日照時(shí)數(shù)平均 2 434.6 h、降水量 636.4 mm，粘土磚、塊石、木頭等地方材料在當(dāng)?shù)刈≌ㄔO(shè)中的應(yīng)用較為普遍。

3.2 資源循環(huán)技術(shù)的應(yīng)用及節(jié)能效果分析

大嶺村的房屋結(jié)構(gòu)以磚木結(jié)構(gòu)為主，墻體主要是目前被提倡禁止使用的燒結(jié)粘土磚，木屋架接近占到屋面結(jié)構(gòu)的半數(shù)，材料則是葦席掛瓦形式，雨水的收集利用率較低。通過(guò)對(duì)大嶺村現(xiàn)狀的分析，并針對(duì)房屋結(jié)構(gòu)、雨水收集等利用各種資源循環(huán)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，對(duì)比改造一年后的數(shù)據(jù)，得出農(nóng)村住宅在資源循環(huán)技術(shù)改造下的變化。該村莊對(duì)于房屋的設(shè)計(jì)主要是以耐久性設(shè)計(jì)、對(duì)不同的材料拆除、分類和對(duì)可再生材料的回收利用設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，對(duì)于房屋改造和拆除所產(chǎn)生的廢磚、碎石、木材等進(jìn)行分類存放，考慮回收后進(jìn)行再加工形成新的材料加以使用，實(shí)驗(yàn)證明拆除后的舊磚和新磚的各項(xiàng)力學(xué)性能相差不大，完全可以用于沒(méi)有很高要求的農(nóng)村庭院和非承重墻體的建設(shè)。碎石主要用于路基、路面的鋪設(shè)。對(duì)于有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力的家庭，屋面結(jié)構(gòu)按上述設(shè)計(jì)建設(shè)，雨水順著落水管下來(lái)后下面放一個(gè)收集器進(jìn)行收集，收集的雨水進(jìn)行處理后可以用于日常的生活和沖廁所用，房屋按照上述設(shè)計(jì)建設(shè)成太陽(yáng)房，蓄熱墻和地板加上一些吸熱物質(zhì)便于夜晚的放熱，基本能滿足室內(nèi)冬季采暖需求，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高會(huì)有更多家庭采用這種設(shè)計(jì)。通過(guò)上述設(shè)計(jì)，按240磚來(lái)計(jì)，每年有1.14×104塊再回收廢磚用于圍墻改造和新建房屋的建設(shè)中去，按每塊新舊磚差額 0.14元來(lái)算，可以節(jié)省材料費(fèi)用12 963.6 元，節(jié)省用水4 582.1 m3，節(jié)省水費(fèi) 10 126.44 元，經(jīng)濟(jì)性良好，另外還有大量的廢舊秸稈用于生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化之中。

以上就是利用資源循環(huán)技術(shù)對(duì)大嶺村新建房屋和需加固房屋進(jìn)行的設(shè)計(jì)改造，數(shù)據(jù)證明以資源循環(huán)技術(shù)為基礎(chǔ)的農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)可操作性強(qiáng)，效果明顯，可以推廣到其他農(nóng)村住宅的設(shè)計(jì)建設(shè)中去。

4 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)化的工程，設(shè)計(jì)的過(guò)程中有很多需要考慮的因素，資源循環(huán)利用技術(shù)為農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)提供了新的思路和方法。通過(guò)資源的循環(huán)利用，住宅和日常生活中的廢料可以得到妥善處理，降低了能源的消耗，減小了對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞程度，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)改善農(nóng)村的生活面貌，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村住宅的可持續(xù)發(fā)展具有一定的指導(dǎo)作用。

[1] 劉文合，李桂文.基于資源循環(huán)利用的東北地區(qū)農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)研究[J].華中建筑，2009(1):103-106.

[2] 清家剛，秋元孝之.可持續(xù)性住宅[M].陳 濱，譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3] 高 倩，徐學(xué)東.北方寒冷地區(qū)農(nóng)村住房節(jié)能現(xiàn)狀分析與節(jié)能改造措施[J].施工技術(shù)，2011(40):98-101.

[4] 王 崢，任 毅.我國(guó)太陽(yáng)能資源的利用現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J].資源與產(chǎn)業(yè)，2010(2):89-92.

[5] 李 琪.全國(guó)農(nóng)村雨水集蓄利用系統(tǒng)及其發(fā)展[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2003(7):1-3.