农牧民定居青海兔尔干村低能耗住房设计项目

PAGE4农牧民定居青海兔尔干村低能耗住房设计项目摘要:在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展，它是一种新兴的可再生能源，取之不尽用之不竭，有广泛的应用前景。本项目设计了一种适合青海大陆性季风气候的太阳能房屋，主要适用于兔尔干村的房屋改造工作。作者实地考察了湟源附近现存的民居和新农村建设工程下的别墅，最终采用了青海生土民居庄窠的建筑形式。这种建筑形不但符合当地居民的生活习惯，而且保留了日月藏乡质朴的文化风貌。围绕传统与现代、人与自然两个辩证的主题，作者从传承宗教与文化出发，通过融入太阳能技术和低碳生活理念，设计出了一幅美好和谐的乡村画卷。关键词：太阳能；低能耗；房屋设计；庄窠前言我们研究的项目用地位于青海省湟源县西南部日月藏族乡兔尔干村，是日月藏族乡的乡政府所在地。兔尔干村地理位置极为独特，这里是黄土高原的边缘，青藏高原的起点，农业区与牧业区的分界线，季风气候带的分界点，具有不可多得的生物多样性、地质多样性和景观多样性；同时这里也是中原文化与藏族文化的分界点，蕴含着深厚的历史文化、昆仑文化、宗教文化、和民族文化，与军屯、城堡、营盘、茶马互市等一同形成了日月山文化。兔尔干村现有村民5000余人，公共服务配套设施初步形成。本项目是对项目用地的民居进行改善，设计能够与当地文化、自然相互交融的民居。预期结果是能够在计算机上呈现出完整的效果图。其意义在于探索以城乡统筹、城乡一体、集约土地、生态宜居、和谐发展为基本特征的小城镇的发展模式，为青海省推进新型城镇化、城乡一体化进程提供选择。我们希望通过结合新型农村社区农牧民定居的建设需求，能够设计出充分应用太阳能等可再生能源技术，反映当地建筑风格和生活方式，建设低成本、高性能、绿色、低碳、健康的新型农村住房。并经过相关软件的学习之后能够呈现出来。研究之中，我们阅读过大量文献，并且进行了总结归纳。加拿大——加拿大卡尔加里市小镇太阳能小区建设小区太阳能供热系统工作原理：利用小区车库南向屋顶连续安装的800片太阳能集热器进行热量采集，将收集到的热通过小区管网输送到能源中，合及地下储热区土壤床作为小区建筑采暖的热源。小镇和大部分加拿大城市一样，冬季漫长，包括春秋两季需采暖的月份达到了一个月。因此，在春秋两季，土壤中储存的热量即可满足采暖要求。而小区冬季的采暖用能，则需提取夏季储存在土壤床中的热量来满足要求。小区家用生活热水日用能则由安装在每栋住宅屋面的两块太阳能集热器提供，系统完全独立于小区的采暖系统之外。德国德国的太阳能住宅居家生活用能主要有三个方面，即照明、取暖、热水供应。德国在节省照明用电上采取的措施是，尽量利用自然采光。德国在建筑节能上的大手笔是建造太阳能住宅。目前在德国，不仅单体住宅，即小型楼房或别墅可以使用太阳能供暖和保证热水的供应，而且集体住宅或多户型的公寓也可使用太阳能。在巴伐利亚州兰茨胡特地区居住的洛伦茨一家就是这样的典型。这是一个三口之家，3年多来一直住在一座新颖别致的两层太阳能小楼里。小楼的使用面积为170平方米，四周是一个花园，花园里有游泳池，楼房的屋顶呈45度角，上面覆盖着68平方米的太阳能接收板。接收板采集的热量来加热一个6米高、容积为11立方米的金属储水罐，罐里被加热后的水通过管道供应给厨房、洗澡间及隐藏在墙体内的暖气片。此外，游泳池的水还可加热到30摄氏度，储水罐的水可以加热到97摄氏度，以不烧开为目的。经过技术处理，储水罐可以分成两个区域，上面的水温度较高，可以供厨房用水，下面的水温度较低，可以设置为30摄氏度区或40摄氏度区，供洗澡或暖气用水。储水罐有一个加压装置，不必担心用水时压力不足而导致的水流速过慢。在楼内空间的设计上，储水罐紧挨着楼梯，它的位置正好在楼梯的拐角处，而楼梯则位于楼房的一侧，所以基本上不占有用的空间。洛伦茨说，储水罐吸收的热能，即使连续几个星期阴雨，也能保证热水的供应。一股情况下，德国连续几周阴天下雨的情景并不多见，只要中间有一天是晴天或有阳光，储水罐里的热能就能得到补充。德国近几年的实践证明，太阳能至少可以满足居民70%的供暖和对热水的需求。在寒冷的冬天，最多加烧一点木柴，就可满足全年的供暖需要。西班牙西班牙2006年实施《国家建筑技术法令》和太阳能强制安装政策：所有有热水需求的新建建筑，既有建筑的改造以及游泳池必须安装太阳能热水器。而西班牙巴塞罗那在1999年就有了相关的法律法规，要求凡是超过22户的居民住宅必须使用太阳能热水系统。为节约能源、保护环境，西班牙第二大城市巴塞罗那推广了一项新计划:在城市大部分住宅的顶部安装太阳能装置，充分利用太阳能。据了解，西班牙是个日照十分充足的国家，据统计，一个居住面积100平方米左右的四口之家如果安装1平方米~2平方米的太阳能采集板，在能源方面的花销将节省40%。澳大利亚每年的9月8日是澳大利亚和新西兰许多首府城市和地区的“太阳能住宅日”。这个活动是由澳大利亚和新西兰的太阳能学会(ANZSES)和澳大利亚温室办公室(AGO)共同发起，旨在探讨如何利用太阳能营造节能、舒适和经济的居住环境。在活动中，各地的太阳能住宅将展出有关太阳能设计的各个因素，如绝缘板、特制窗户、储能和通风控制等。每一座住宅都发给参观者一张参数表和参观图，有些还有演示安装设备的项目。国内符合当地民族文化和气候条件的建筑形式——河湟地区建筑特色。传统民居的形成是当地各族群众在长期生产生活中适应地域气候与利用环境资源的产物，它在蕴含丰富文化的同时，其建筑形态带有鲜明的地域特征。在如今民居剧烈的变革中，有必要认清当地传统民居建筑特征，归纳和总结能代表民居样式又有历史延续性的建筑要素。青海河湟地区主要居住着汉、回、藏、土、撒拉、蒙古等民族，是典型的多民族杂居地区。各民族尽管风俗、宗教信仰不同，但是其共同居住的自然环境却是相同的，他们要面对同样的气候、资源环境。在漫长的民族交往中，民居建造方法、施工工艺也在潜移默化地扩散和传播着，同处于一片蓝天下的各少数民族在民居建造上形成了许多相似之处，反映在民居建筑形态上具有较大的共性，我们的研究学习中主要关注了4个方面：庄廓、松木大房、平顶屋和砖门木楼。庄廓是该地区多民族共同具有的代表性建筑形式。庄廓也为青海所特有，主要分布在河湟流域，当地丰富的黄土资源成为庄廓的主要建筑材料。庄廓具有就地取材、构造简洁、施工方便，经济、与自然环境相适应，冬暖夏凉、节约能源等许多优点。庄廓院封闭的布局，既有利于防风防盗、采纳阳光，又符合人们较为内向的生活观念，在漫长的高寒、多风沙气候环境中形成，承载着地区的历史文化和生存智慧。松木大房主要是指民居庄廓正房的结构形式。房屋以松木柱、梁、檩为承重结构，夯土或土坯为围护墙体，房屋正立面是以精细木雕进行装饰的民居建筑，称之为“松木大房”。撒拉、回、汉族松木大房主要以“虎抱头”（凹）形式为主，藏、土、蒙古族多以“”形或“一”形状为主。平屋顶“房上跑马”是河湟地区传统民居建筑的一大特色。河湟大部分地区年均降雨量350mm，多年平均蒸发量在1000mm，属典型干旱少雨地区，受此影响，当地传统民居的屋顶形式普遍采用平缓屋顶，坡度比约为5%~7%。平缓屋顶一方面节约了材料，降低了建造成本，另一方面屋顶上可晾晒农作物，满足生产生活需要。在庄廓南墙或东墙建造一座砖木门楼，是各族民居的又一显著特点。门楼一般以青砖为门墩，木板为门扇，小青瓦为门顶，精细木雕做构件。虽然门楼装饰上各民族有自身特色，但其砖木门楼的整体建筑类型却是相同的，这也是河湟庄廓民居的典型代表。研究发现，各民族传统民居建筑特征差异性与共性背后，体现出两种决定性因素。一种是以宗教信仰、风俗喜好为主导的“文化因素”，另一种是以地形地貌、气候资源为主导的“气候因素”。文化因素决定了民居特征的差异性，它是在各民族之间迁徒、聚散、渗透长期演变发展中逐渐形成的。气候因素往往决定了民居特征共性的一面，这是在相同的自然环境各民族共同的选择。研究认为，在民居更新建设过程中，一方面应重视文化因素的保护与传承，另一方面应从气候因素中寻找传统民居营建智慧，对其提炼和延续。综上所述，世界各国在太阳能住宅方面都有着一定的研究成果，且许多国家正在加快太阳能建筑一体化的进程；国内对于青海地区的建筑特色也有充分的研究分析，从而为本组的研究提供了充分的基础。但是，将太阳能技术与乡村民居结合起来的例子却并不多见。而本组的主题正是传统与现代、人与自然关系，我们从传承宗教与文化出发，通过融入太阳能技术和低碳生活理念，力求设计出一幅美好和谐的乡村画卷，因此研究具有很高的现实意义及价值。设计想法及过程1·设计想法设计的初步想法是在实地考察之后，保留部分当地民居特色，加入需改进的元素后形成主体结构。之后成员通过查阅文献和网络查询等方式，寻找适合项目的技术。经过比对、筛选，最终确定了以平板式太阳能集热器、太阳能路灯、地源热泵（集热取暖）、太阳能热炕、太阳墙、阳光房、中空玻璃为主要技术进行设计。我们希望在所选定的范围内进行不少于15幢单体建筑组成的组团规划设计，体现建筑群体与环境的融合，满足农村生活方式的需求。进行单体农村住房建筑设计，每户占地面积大约150平方米（含内院），农村住房为2层，建筑面积100~120平方米，户型设计以满足日常生活使用为基础，应大致包括如下空间：1个起居室、3个卧室、厨房、储藏室、卫生间和辅助用房等。农村住房层高宜为3.00米。在设计过程中要重点运用太阳能技术，在满足需求的情况下尽可能实现低耗能的目的。并且所设计的农村住房外观色彩整体协调、明快，与当地环境相呼应，体现青海藏区建筑特色，保留当地自然文化特点，实现人与自然的统一。并且利用当地日照时间长、太阳辐射强的特点，结合区域建筑特色及严寒地区气候特点，分析农村住房使用能耗及应用特点，因地制宜地应用太阳能及其他可再生能源系统，解决冬季集热采暖和夏季通风降温问题，并考虑技术的经济性，能够实际应用和示范推广。户型一户型二2·设计过程首先小组讨论单栋房屋内部结构，由于要满足不同需求，决定分为单层、双层两种户型（如左图）。首先在纸上绘图，比较灵活的改变主体框架结构。在基本确定结构之后将设想的房屋设计用sketchup绘制，在内部结构中表示了所用技术，并稍作改进后上色。添加预先准备的民族特色花纹后完成成品。之后小组讨论了关于小区设计的方案，按照风向及光照有序排列了两种户型的位置。并且讨论了小区应具有的基础设施，穿插在房屋之间，形成了最终版本。之后将地理环境、文化习俗、小区整体设计及所用技术原理设计成海报，使之能够较为直接地呈现在读者面前。结果分析与讨论（一）、结果分析对于预期的单栋房屋和小区整体设计，我们在sketchup中建造出了立体图。整体效果图房屋运用庄廓的形式。利于减少热损耗,起到节约能源的效果。庄廓院封闭的布局，既有利于防风防盗、采纳阳光，又符合人们较为内向的生活观念。檐廊改造为阳光房。阳光间白天尽可能多的吸收并保存太阳能，供给房间太阳热能，加热室内空气，同时又可以作为一个缓冲区，减少房间的热损失，使建筑物与阳光间相邻的部分获得一个温和的环境。白天当阳光间内空气温度大于相邻的房间温度时，开门将阳光间的热量通过对流传入相邻的房间。晚上关闭阳光房门窗，避免室外冷空气进入室内，通过白天保存的太阳能，达到保温取暖的作用。在经过考虑道路宽度以及房屋是否互相遮挡等问题之后，合理的将所设计的房屋分布在指定区域内（如上图），在公共区域设计花园、运动器械、停车场等设施，同时设计了地标性建筑（如下图），将小区命名为日月山居。多种多样的绿色植物为居民们提供了一个放松心情、尽情呼吸新鲜空气的空间，在休息的同时，人们在这个公共空间中畅聊闲谈，在花园中的小广场上共同运动，不仅能够强身健体，更使得居民间更加亲近。并且在设计图内体现了平板式太阳能集热器、太阳能路灯、地源热泵等技术的运用，打造出了宜居的房屋设计。 阳光房太阳能墙工作原理地源热泵中空玻璃（二）、讨论完成之后小组成员内进行了讨论。探讨了作品的成功与不足之处。成功之处在于小区内设施完备，包括健身器材、停车场和地标性建筑等设施。在建造房屋过程中加入了阳光房和地源热泵等科技，使科技改变了居民的生活。我们同时也做到了民族特色的保留：比如平顶屋和砖门木楼是当地房屋的特色，是经过时间的考验后保存下来的，是当地人民智慧的结晶。同时还注意到了居民生活的舒适性与适宜生活的布局。在合适的尺寸内设计了花圃，满足了居民的需求。但同时也存在许多不足。首先是建筑外观太过朴实，并没有做出太大改善。二是小区内基础设施较为简单，尽管能够满足大众需求，但并不能使居民的生活质量有一个较大的飞跃。三是科技运用较为简单，我们所查阅的技术都是较为普遍的技术，并没有走到科技前沿。小桌子林荫道林荫道 小桌子林荫道林荫道户型一平面图（1）户型二平面图户型一平面图（2）结论与展望户型二平面图户型一平面图（2）主要结论党的“十八大”提出了“加强生态文明、建设美丽中国”的号召，建设美丽乡村是建设美丽中国、推进新农村建设的重要内容，本项目聚焦新农村建筑，选取青海为项目用地，针对低能耗农牧民安置项目和农村低碳住宅产业化项目进行设计，希望将太阳能等清洁能源、以及绿色建筑技术运用于广大农村建筑当中，推进新型城镇化、城乡一体化发展进程。本项目旨在探索以城乡统筹、城乡一体、集约土地、生态宜居、和谐发展为基本特征的小城镇的发展模式，为青海省推进新型城镇化、城乡一体化进程提供示范。题目结合新型农村社区农牧民定居的建设需求，充分应用太阳能等可再生能源技术