淺談山東新型農(nóng)村民居院落環(huán)境節(jié)能改造設(shè)計方法

任書棟 殷秀玲 吳金輝 曹志明

【摘 要】本文針對山東農(nóng)村民居院落，從節(jié)能的角度出發(fā)，通過四個主要節(jié)能方式研究探討了山東傳統(tǒng)民居住宅環(huán)境節(jié)能改造的設(shè)計方法，達(dá)到運(yùn)用新技術(shù)和新方法實現(xiàn)山東新型農(nóng)村民居能源節(jié)約的目的。

【關(guān)鍵詞】山東農(nóng)村；民居；節(jié)能；改造設(shè)計

中圖分類號：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：11007-0125（2018）15-0225-02

一、山東農(nóng)村民居環(huán)境分析

山東屬于魯西北平原，典型的溫帶季風(fēng)區(qū)域大陸型半干旱氣候。山東大部地勢開闊，故而有大量耕地，其果蔬資源格外豐富。

幾千年以來的中國封建時期建筑形式，呈現(xiàn)出在風(fēng)格統(tǒng)一的基調(diào)下不斷發(fā)展的特點(diǎn)，山東傳統(tǒng)民居同樣具有這樣的特點(diǎn)。[1]山東民居建筑的基地屬于長方形，由建筑與院落圍合組成。建筑的基本單位為間，一般戶與戶之間通過共用墻體相連接。而每個院落在布局、風(fēng)格、結(jié)構(gòu)、裝飾上有部分相似之處，其中大多數(shù)農(nóng)村為一進(jìn)院落，只有正房與廂房中間為庭院，大門位置變化較多，但整體特點(diǎn)沿道路而定開門方向。每個院落里面可看到廢棄的沼氣池和隨意流淌的生活用水，并且繼續(xù)沿用露天旱廁。傳統(tǒng)農(nóng)村建筑有磚木材料或土墻的硬山式房屋。但隨著時代的發(fā)展，工業(yè)化城市的進(jìn)程，農(nóng)村也學(xué)習(xí)工業(yè)化的建造方式，傳統(tǒng)建筑的逐漸消失，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐慕ㄖ辉儆袀鹘y(tǒng)的特色韻味。

二、節(jié)能設(shè)計在山東傳統(tǒng)民居中的應(yīng)用

（一）夯土墻的再運(yùn)用。在設(shè)計施工中，墻體材料在建筑材料中所占比例約為70%，而農(nóng)村傳統(tǒng)墻體也不例外。如今農(nóng)村墻體材料較多采用紅磚、水泥砂漿外墻、干掛石材幕墻等，這些都存在能源消耗量大、破壞生態(tài)環(huán)境的缺點(diǎn)，且這些材料與傳統(tǒng)村落景觀也顯得格格不入。不良的保溫性和隔熱性也會增加建筑的能源消耗，從而不能實現(xiàn)其建筑節(jié)能環(huán)保目的。而夯土墻則可以利用其特有的物理性能和生態(tài)環(huán)保的特點(diǎn)，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的雙贏。在山東，夯土墻使用的典型例子是山東模式的蔬菜大棚，也是山東農(nóng)業(yè)技術(shù)的一大特色。山東傳統(tǒng)村落的墻體材料變遷也是從土墻到磚墻，或是水泥砂漿的過程，但也導(dǎo)致山東傳統(tǒng)村落文化的沒落，而夯土墻在村落的再次使用，不僅是精神文化的延續(xù)，更重要的是節(jié)能作用。夯土墻的主要用料是泥土，在農(nóng)村可以就地取材、重復(fù)利用且成本低廉，由于其物化能低，有非常顯著的生態(tài)性能，夯土墻還具有很好的蓄熱性能，用夯土墻做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具有冬暖夏涼的特點(diǎn)，降低能耗，此外夯土墻無毒、無污染，有益人體健康。[2]近年來，由于社會對能耗的關(guān)注，夯土墻這一形式將會是建筑節(jié)能材料的熱門。

（二）沼氣池的復(fù)興與污水處理的改造設(shè)計。在我國，96%的農(nóng)村沒有排水管網(wǎng)和污水處理設(shè)施，生活污水隨意排放造成生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重污染。在山東農(nóng)村民居院落污水的處理上將與沼氣池相結(jié)合，通過再設(shè)計新型軟體沼氣池的同時考慮到污水處理問題。污水處理技術(shù)將在沼氣池進(jìn)行簡單改造后形成一個污水分散式處理系統(tǒng)，生活污水和糞便污水通過兩個不同的管道進(jìn)入污水處理沼氣池之中，經(jīng)過改造后的沼氣池可以將生活污水中的有害物質(zhì)和污染物質(zhì)留在沼氣池中。經(jīng)過粗過濾的生活污水將會進(jìn)入沼氣池末端的精處理部分，精處理部分可將生活污水徹底處理成凈水，達(dá)到生活污水的凈化目標(biāo)。這種對于村落一體式的節(jié)能改造將產(chǎn)生里應(yīng)外合的生態(tài)效果。

沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)是以沼氣生產(chǎn)建設(shè)為基礎(chǔ)，通過生態(tài)原理應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中的一項可持續(xù)發(fā)展技術(shù)。通俗點(diǎn)說，就是農(nóng)戶通過建設(shè)沼氣池把人畜糞便生活污水等入池發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣、沼液、沼渣用于日常生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從而形成農(nóng)產(chǎn)生活、沼氣發(fā)酵、生態(tài)農(nóng)業(yè)的良性發(fā)展鏈條。由此可見，沼氣池在節(jié)能環(huán)保上發(fā)揮了重要作用。但經(jīng)過走訪考察山東各個村落發(fā)現(xiàn)，家家戶戶院落里的沼氣池基本都已廢棄。煤氣柴火的使用、煤炭電廠的發(fā)電等已成為主流。分析原因，傳統(tǒng)農(nóng)村使用的沼氣池都是老式，在功能上出現(xiàn)許多未考慮的問題，這些都導(dǎo)致了沼氣池的衰落。但隨著沼氣池技術(shù)的發(fā)展，問題都能妥善解決。原料問題由一家一戶擴(kuò)展到一片區(qū)域一個大型沼氣池，并且由當(dāng)?shù)卣O(shè)置專門的技術(shù)崗位進(jìn)行集中管理；北方地區(qū)冬季氣溫低可以采取在沼氣池的上方搭建優(yōu)質(zhì)的塑料大棚，利用這個塑料大棚還可以進(jìn)行一些蔬菜的種植，提升其利用的效率；浮渣借殼問題可以運(yùn)用活塞出渣，以及攪拌器；[3]沼渣問題，則需要進(jìn)行備用抽取管道的設(shè)置，以便于使沼氣池底部的殘渣被有效的抽取。由此可見，當(dāng)下在山東農(nóng)村發(fā)展沼氣池是完全可行的。最終農(nóng)村沼氣池的復(fù)興不僅實現(xiàn)了解決農(nóng)村能源的目的，還具有畜禽糞便資源化利用，促進(jìn)種養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展、促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、增加居民收入的重要作用。

（三）太陽能的應(yīng)用。數(shù)據(jù)顯示，山東省位于II、II類資源區(qū)，輻射量指標(biāo)為4200-6700MJ/（m2.a），全年日照時間可達(dá)到2200-3000h，年平均輻射總量達(dá)到（5.0-5.9）×106MJ/m2，日平均輻射量為3.8～4.5Wh/m2。[4]山東村鎮(zhèn)地區(qū)空氣明顯優(yōu)于城市地區(qū)，日照時數(shù)為2200-3000小時，標(biāo)準(zhǔn)光照下年平均日照時間為3.8-4.45小時。雖然各地太陽總輻射地區(qū)差異較大，但總體來說太陽能資源豐富。

山東屬于平原，山東農(nóng)村地區(qū)民居房屋以一層的合院式建筑為主。商業(yè)的樓房也主要是低層，很少有高層或小高層，這種農(nóng)村的特有院落結(jié)構(gòu)布局使太陽能源的使用更為有利。同時，國家大力支持太陽能源的推廣政策也有利于太陽能技術(shù)在農(nóng)村的普及與接收。以太陽能熱水器為例，數(shù)據(jù)顯示，一臺太陽能熱水器一年供應(yīng)的生活熱水相當(dāng)于214公斤標(biāo)準(zhǔn)煤、163立方米天然氣、1748度電產(chǎn)生的熱量，由此可見，安裝太陽能熱水器可以有效減少其他能源的支出。太陽能的原理是光電轉(zhuǎn)換提供電能，理論上是取之不盡用之不竭的，并且具有無污染、無噪音的特點(diǎn)，安裝一套太陽能系統(tǒng)大約可以使用20年左右，與普通能源相比使用壽命大大延長。但太陽能發(fā)電受季節(jié)變化、晝夜的變化較大。當(dāng)沒有太陽的時候就不能發(fā)電，這就會影響用電設(shè)備的正常使用。除此之外，光伏系統(tǒng)的造價還比較高，系統(tǒng)成本8元/W，一般家庭安裝一套5000W的太陽能系統(tǒng)約為4萬，初始投資高，嚴(yán)重制約了其廣泛應(yīng)用。針對這種情況，可以采用政府投資，以租賃的形式在村民屋頂上安裝太陽能發(fā)電板，電力國家部分回收，每年給居民一定的補(bǔ)貼。這樣就給能源消耗帶來了巨大的轉(zhuǎn)機(jī)。相信隨著科技的發(fā)展，太陽能的成本也會逐漸降低，當(dāng)老百姓真正感受到清潔能源帶來的便利時，就會迎來太陽能光伏真正的春天。

三、結(jié)語

節(jié)約能源是社會主義新農(nóng)村建設(shè)的一大重點(diǎn)，在山東省農(nóng)村民居院落改造設(shè)計實踐中發(fā)現(xiàn)農(nóng)村的建筑及能源節(jié)能問題是重中之重。針對當(dāng)下山東農(nóng)村普遍存在著諸多不合理情況，在山東農(nóng)村房屋院落的設(shè)計中采用以上幾種節(jié)能手段，可以緩解山東農(nóng)村的供能緊張問題，同時實現(xiàn)環(huán)境友好型的新型農(nóng)村建設(shè)，在傳統(tǒng)農(nóng)村院落文化的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。

參考文獻(xiàn)：

[1]張法科.山東濱州新農(nóng)村建設(shè)與規(guī)劃設(shè)計研究[D.河北大學(xué)，2009.

[2]許麗萍，馬全明.夯土墻在新的鄉(xiāng)土生態(tài)建筑中的應(yīng)用一浙江安吉生態(tài)屋夯土墻營造方法解析[J].四川建筑科學(xué)研究，2007（12）.

[3]郗春嶺.新時期農(nóng)村用戶沼氣池技術(shù)改造研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2017（04）.

[4]馮立全.山東省典型傳統(tǒng)民居節(jié)能技術(shù)研究與應(yīng)用[D].煙臺大學(xué)，2017.