适合宁波农村特点的低碳建筑技术研究.doc

适合宁波农村特点的低碳建筑技术研究邱高根深，林正平摘要：建筑是人类心灵的栖息地，反映一个城市的文化、生活状态，随着全球对节能减排的一致关注，低碳成为当代生活不可逆转的潮流与趋势。发展农村低碳节能住宅对于缓解我国能源紧缺局面、构建和谐节约的社会主义新农村意义重大。宁波作为一个国际性大都市，但其周边农村的发展水平有待提高。关键词 生态 低碳节能 低碳建筑 低碳技术 宁波农村 可持续发展 引言在城市化高速发展的今天，尤其是中国大城市，以30年时间做到了美国用了200年才达到的城市化水平，急速的发展在注重城市扩张与GDP增长的情况下，相对忽视了城市的人居环境，大都市的各项弊病渐渐暴露出来，城市的功能性逐渐偏向于金融交流与创造财富方面。在一定时间内，政府的发展体系不会变更，城乡统筹发展的模式给农村的发展带来了更大的机遇，新农村的建设将带给人们更加人性化的居住空间与居住环境，在此基础上推广人文低碳理念与实施低碳建筑技术，将具有广阔的前景，符合可持续发展方针政策。我国是目前世界上每年新建建筑量最大的国家，平均每年新增建筑20亿，其中农村新增住宅近8亿。而当前全国城乡住宅的总量为306.62亿，其中农村住宅为239.52亿，约占78.1%。由于缺乏科学合理的规划，我国农村住宅建设目前普遍存在布局杂乱无章、建筑水平低下、能源浪费严重等问题。因此，农村地区住宅建设是我国实现节能减排的重要领域之一，是关系到国家经济、环境可持续发展、构建和谐节约的社会主义新农村的关键之所在。宁波地区也是国家新农村规划建设中的对象，本文将以滕头村、浙江安吉生态建筑为例，对比阐述在宁波农村地区发展低碳生态建筑的可行性。全文将分为4个部分，生态低碳建筑村经典案例分析 低碳建筑技术的实践应用 宁波农村的现状特点分析 适合宁波农村地区生态建筑技术小结一、生态低碳建筑村经典案例分析滕头村快速发展的现状分析(一)依靠集体经济实现共同富裕滕头村的集体经济起步较早, 1969年就创办了胶木厂、蘑菇菌种场、孵坊等,但不久就被作为“资本主义尾巴”停办。改革开放之初的1979年,滕头村又创办了服装厂,工业产值达到147万元,占工农业总产值的328%。当上个世纪8年代中期我国农村一度刮起分掉集体财产和企业之风时,滕头村也有一些人主张将当时的村办企业分掉,但村党支部从有利于发展生产出发,坚持“宜分则分,宜统则统”的原则,决定村办企业不仅不能分,而且必须花大力气办好,顶住了“分光风”。1986年起,开始投资建厂,引进先进技术和设备,扩大生产规模,先后办起了羽绒制品厂(皮革制衣厂)、人造金刚石厂,至1988年全村有工业企业3家,工业产值1 4737万元,占工农业总产值的923%。1992年成立了兴奉集团公司,下设工业公司、农业综合开发公司、房地产开发公司、物资经营贸易公司、财务开发公司等5个子公司。目前工业公司拥有工厂16家,固定资产3 224万元,职工798人,产值4 6708万元,占工农业总产值的97%。由于集体企业不断发展壮大,滕头村集体经济实力不断增强。目前,滕头村的60岁以上的老人可按月领取450810元的养老金,2008年春节期间还向每位村民发放4 500元福利金。同时,全村还实施了义务教育免费、计划生育补助等措施,历年来累计捐助各类扶贫基金达2 050多万元。在滕头村,没有暴发户也没有困难户,家家都是小康户。(二)制定鼓励措施,引导土地规模化经营1981年秋,滕头村与全国其他大多数乡村一样推行了家庭联产承包责任制,起初获得土地使用权的农民积极性很高,但随着工业的发展,村民务工的愿望日益强烈,务农的积极性不断弱化,出现了土地半荒芜状况。于是,村里实施了专业承包的试点,鼓励村民多承包土地,试行土地适度规模经营,发展家庭农场。1986年起, 3个村民承包了130亩农田(约占全村耕地的16% ),办起家庭农场,进行水稻规模种植,户均收入1. 04万元。1990年末,为促进农业发展,村里通过实行家庭农场农业保险制度和议价粮价格补贴优惠措施,进一步鼓励土地适度规模经营,创办家庭农场的村民也增至19人,承包粮田730亩,占总耕地面积的93. 4%。但几年后,承包户的经济效益渐渐下降,村里经过研究,决定将原先的土地分成农场、畜牧场、蔬菜水果场、苗木场、养鱼场,成立了农业公司,形成了新的土地经营机制,提高了土地的产出率。上世纪90年代,滕头村全面发展科技农业,与浙江大学合作成立植物培育中心,同时,与日本大和种子种苗公司合作建立了原种基地,种子收获后全部返销日本。这样,初步形成精品、高效、生态的现代化农业格局。(三)创新思路,优化产业结构滕头村在上世纪90年代中期,经过一番讨论与抉择,对村属集体企业的产权进行了改制,到1998年全面完成了转制工作。转制后,村企业资产总量中,集体所有、个体和外资分别占51%、37%和12%,形成了股份制、股份合作制、外商独资、中外合资、个体经营、集体企业在市场竞争中发挥各自优势、相互促进、共同发展的局面。通过理顺产权关系,调动了企业经营者和广大职工的积极性。近10余年来,滕头村的集体收入增加15倍,创造近万个就业岗位,村民的人均收入增加5倍。经过改制,全村已形成以农业为基础,一、二、三产业协调发展的产业格局。在农业方面,建立了高科技蔬瓜种子种苗基地、植物组织培养中心、农业观光示范区等,初步形成集“精品、高效、创汇、生态、观光农业”于一体的发展格局。走进滕头村会发现,传统的农具已被浓缩进滕头公园的农家博物馆中,农民不再“脸朝黄土背朝天”的挥汗于耕地之中,而是穿着白大褂,庄稼种在试管里,培育的高科技试管种苗远销法国、荷兰等国家。100余亩现代化钢架大棚种的是与日本企业合作培育的瓜类种子。苗木花卉栽培是滕头村的支柱产业,村里还有一个具备国家一级技术资质的园林绿化企业。村民直接从事农业的人数已降至劳动力总数的8%。在工业方面,滕头村工业经济已初具规模,全村已拥有A、B、C三个工业小区,区内各类企业20家(其中“三资”企业6家),职工2 000余人,已形成以服装业为支柱的电子信息、竹木工艺、出口纸箱、不锈钢等行业协调发展的格局,产品远销20多个省,出口日、美、英、意、韩等10多个国家。2007年,滕头村的工业产值达196亿元,占滕头村经济总量的65%。在第三产业方面,滕头村旅游观光型农业和农产品流通及服务企业发展迅速。目前,以园林绿化、房地产开发、生态旅游为主的第三产业,已成为滕头村经济的重要增长点。其中,园林绿化公司已被评为国家一级资质企业,拥有花卉苗木近3万多亩,成为全国园林行业的引领者。滕头村先后投入6 300多万元,建成20多处旅游景点。2008年,来滕头村的游客达1036万人次,门票收入2 360万,旅游综合收入107亿元,滕头村生态游受到了国内外游客的认同,第三产业的综合收入约占滕头村经济总量的344%。(四)统一规划,改善民生昔日的滕头村,房屋分散零乱、破旧潮湿,不但居住环境恶劣,而且浪费许多土地。1979年开始,村党支部决定开展宅基地整理,改造旧村,建设新村。为此,村党支部制定了“统一规划、统一建造、统一分配、分批拆建、集体补偿、保护耕地”的新村建设方案。从1979年到1990年的10年间,滕头村共投资311万元,把旧村统一改建成座北朝南的二楼一平农家新楼,即每户一间楼房、一间平房,经费由集体补助和村民旧房折价解决,人均居住面积达到35平方米,每户安装抽水马桶,户前均有长方形庭院。1998年,滕头村开始兴建面积达200400平方米的第三代住房小康别墅楼,人均居住面积达到80平方米,外部装修与绿化由村里统一规划,并补贴一定的水电费用,内部则根据每户的经济能力、爱好进行装修。新村建成后,全村节省土地34亩,实现了工业区、文教商业区和村民住宅区的功能性区域划分。随即又实施了“蓝天、碧水、绿色”三大工程,拆除农家柴灶,统一改用液化气,对污水、废水实现达标排放,全村逐步形成了绿树成荫、花果相间、百鸟和鸣、四季花香的自然美景。2001年,滕头村通过了ISO14000国际环境管理体系认证。(五)保护环境,走可持续发展之路滕头村生态环境保护工作起步早。上世纪80年代中期,一位日本客商来到滕头村,拟投资1000万元人民币办一家小型造纸厂,如果厂子办起来,滕头村每年可获利100多万元。这对刚刚解决温饱问题的滕头村无疑是很大的诱惑。但从当时的技术看,这是个重污染项目。经过反复研究,衡量利弊,最后滕头村拒绝了这个项目。为保护环境, 1993年,滕头村成立了当时全国惟一的一个村环保委员会。此后,村里上任何项目都先由村环保委员会把关,然后村委会再根据环保委员会提供的数据和意见做决策。十几年来, 46项高利润却可能会污染环境的投资项目被滕头村否决。长期以来,滕头村已累计投入1 000多万元用于改良农业生态环境、美化绿化村容村貌。利用环境优势来开发产业已成为滕头经济发展的一大特色,尤其是园林绿化、生态旅游业的发展,带动了农业种植结构的调整和高新农业技术的应用。建设新农村的关键是发展农村经济。但如何发展,不同的选择其结果也就大相径庭。有些地方急于脱贫,在上项目方面往往忽略了环境保护,只要能赚钱就上。这种“饥不择食”的行为,一方面使眼前利益虽然在一定程度上得到满足,但后患无穷。而滕头村在引进项目上,把保护环境放在首位,先后拒绝了几十个尽管赚钱但污染环境的项目。目前,滕头村尽管没有名山大川,却靠蓝天碧水、全年空气质量A的优美环境,相继获得联合国颁发的“全球生态500佳”、“世界十佳和谐乡村”等殊荣,还获得“全国首批文明村”、“中国十大名村”、“全国首批生态村”、“国家首批AAAA级旅游区”等60多项国家级荣誉,吸引了大批的中外游客可见,如果只顾发展经济而不考虑环境保护,就不会有今天的滕头村。2、 低碳建筑技术的实践应用夯土墙在安吉生态屋的应用安吉的生态屋,是由当地的生态实践爱好者任卫中先生(湖州市首届十大杰出青年,被誉为“生态卫士”,浙江省首批绿色公益使者,)自己设计并建造的。可谓是“没有建筑师的建筑”的典型新的乡土建筑的民间代表。生态房地处浙北农村,场地地形平坦,房屋周围多为竹林,西侧大约40m有条小溪。生态房距最近的农房有30 m左右。生态房由2006年初的1座,现在扩展到了3座,分别是1座小住宅, 1座小旅馆和1座茶馆。生态旅馆四周外围护结构为夯土墙,厚340 mm; 2层部分为木结构承重体系,梁、板、柱均为杉木,是比较典型的夯土建筑。生态旅馆内部每层有3个标准间和1个活动厅,供10人左右的住宿使用。（一）节能环保的夯土墙1材料来源就地取材,在施工场地内,就可以直接获取到黄泥,工人将泥土挖出,通过自制的筛子,将黄泥过滤细化。据当地工人描述“这里的黄自身含沙量较高,比较适合建房子。”这种黄泥和用于农业种植的土是不同的,都是来自周围的天然土堆,在农村储量很大,没有破坏农业用地和环境,是自然资源的合理使用。2材料组成夯土墙的主要材料是当地的生土黄泥,比例占大部分。黄泥中要加入沙子,沙子可以防止墙体开裂。沙子不用特地购买,因为当地有含沙量很高的沙土,加入40% 50%的沙土,同时还要加入石灰,石灰用量一般不超过20%,起到增强墙体防水性能和坚固程度。墙体强度也取决于人工夯实的程度。3材料加工材料的搅拌加工可以使用机械工具,也可以采用人工的低技术方法,拌料要拌的均匀,湿度要掌握好,石灰加水,拌成石灰浆,然后倒入拌好的泥浆中,边搅拌边加石灰浆(图12),拌好后的材料应及时使用,否则,材料久了就失效了,最好是在15天之内使用。（二）生态屋建造方式出于对绿色生态的考虑，生态节能屋采用的主要建筑材料为竹、木、泥土、石灰和石块。具体建造方式如下:地基: 建房位置地表为砾石层，避免不均匀沉降。墙基就地取材，铺砾石、鹅卵石，用钢筋做地圈梁，然后水泥砂浆抹平。墙角用鹅卵石干砌以防洪水浸泡和雨水冲刷。结构: 穿斗式木框架结构。外墙为33肠mm夯土墙，杉木柱梁，内墙及二层南墙为240砖墙。当地土质以砂土为主，加入部分黄泥、石灰以增加土墙粘结力，然后以板筑方式营造。屋顶:双层木板，中间加了空气防潮层，为了便于进行室内热舒适对比，东侧卧室屋顶部分填入茅草，增强其隔热保温性能。同时，为了降低屋顶的重量，选用具有轻便、防水性能良好的油毡瓦，从而减轻了木结构的负荷。同时也解决了当地农宅常面临的屋顶漏水问题。南向一层房间的屋顶采用混凝土刚性蓄水屋屋顶油毡瓦现状面，雨季可收集雨水用于冲厕，平时作为户外平台，丰收时还可作为粮食作物的晒场。门窗:出于保温及夯土墙结构性能的考虑，除南向之外其余方向均开竖长性条窗。二层南向砖墙开大窗，安装双层玻璃窗。遮阳方式灵活多变。低碳建筑技术在华电电力科学研究院科研办公楼的应用华电电力科学研究院科研办公楼，地处杭州，属于夏热冬冷地区，总建筑面积约为16290m2，其中地上面积约13 527m2，地下面积约2763m2。地上6层为科研办公楼；地下1层为地下车库及冷热站、消防泵房，建筑高度约为22m。下面进行详细介绍。建筑围护结构1，外墙。外墙类型（自外至内）：水泥砂浆20mm+,砖墙370mm+白灰粉刷20mm；外墙平均传热系数为1.72W（/m2K）。,2，外窗。外窗类型：隔热金属型材窗框传热系数K5.8W/（m2K），框面积20%，（6mm高透光Low-E+12空气+6mm透明）；传热系数为2.70W（/m2K），自身遮阳系数0.62，气密性为4级，水密性为3级，可见光透射比0.72；,3，地面。地面类型：水泥砂浆（20.00mm）+细石混凝土（内配筋）（80.00mm）+碎石，卵石混凝土1（80.00mm）+夯实粘土1（200.00mm），传热系数为1.57W（/m2K）；,4，屋面。屋面类型：白色石子5mm+卷材防水层+水泥砂浆20mm+膨胀珍珠岩50mm+隔层+水泥砂浆20mm+预制钢筋混凝土空心板+内粉刷；传热系数为0.91W（/m2K）。国外低碳住宅建筑技术的应用英国贝丁顿BedZED是世界上第一个零碳社区，是英国最大的环保生态小区。自2002年居民入住以来，蜚声世界，是国际公认最重要的低碳建筑的范例。英国为高纬度岛国，冬季寒冷漫长，所以有半年时间都是采暖期。为了减少建筑能耗，设计者特意探索出了一种零采暖模式:生态村的所有住宅均朝南，每家每户都装有一个玻璃阳光房。屋面、外墙和楼板均选用了约300 mm厚的绝热材料，窗户则选用内充氩气的三层玻璃，而窗框选用木材以达到减少传热。该区自然通风系统得到了精心的设计，BedZED屋顶上矗立着一排排热压“风帽”(WindCowl)，可以源源不断地将新鲜空气送入房间。这种被动式通风装置则完全由风力驱动，可随风向的改变而自由转动，利用自然风压给建筑内部提供新鲜空气，同时排出室内的污浊空气。除此之外，其内部设有热交换器，能回收所排出废气中的5070%的热量，预热室外寒冷的新鲜空气。3、 宁波农村的现状特点分析地域气候环境分析自20世纪80年代中期起，宁波地区年平均气温总体呈明显上升趋势，19862008年，平均每5年以0.39的速度递增，这说明宁波是年平均气温升高明显的城市之一。21世纪气候明显变暖，并影响农业气候热量资源的变化，稳定10的活动积温也明显上升，近12年平均增加了604。 宁波地区每5年的年平均气温变化 宁波地区稳定10活动积温的变化趋势地域特点方面，宁波水系发达，农村地区水资源丰富，但均为自发形成的河道，水资源没有得到合理的利用。 农村用能分析（一）农宅日常用能方面民用建筑日常用能主要包括：炊事、照明、采暖及,家电等，其中炊事和采暖用能是发展低碳节能建筑的主要障碍。炊事用能是农村建筑日常用能的主要部分，目前农村的厨房中普遍存在着“三管齐下”的情况，即同时设有烧柴的大灶，烧煤的炉子和液化石油气炉具。煤和液化石油气等矿物燃料的燃烧释放出大量二氧化碳，不符合发展低碳节能建筑和保护环境的要求。据清华大学的一项调研统计结果显示，南方地区农村平均建筑能耗为12.1kgce/年，且由于农村住宅缺乏科学合理的设计，其热特性差，热量大量地从屋顶、窗缝、墙体等处散失，既消耗了大量能量又没有取得良好的保温效果，能源浪费比较严重。（二）农宅建设用能方面目前，宁波农村甚至我国大部分农村住宅建设与建设低碳节能住宅的要求相差甚远，主要表现在建筑规划、设计、施工以及材料选用等几个方面。1. 建筑规划。宅基地的发放存在放任和无序现象，缺少统一的规划，造成整体建筑的功能划分不合理，不能形成紧凑的布局；空心村现象普遍存在，农民建新留旧，占道建房，不利于统筹安排公共设施与基础设施建设。2. 建筑设计。由于缺乏专业的设计，大多数农宅的建筑朝向、房间比例等均不同程度存在问题，所有房间基本上都是单向采光，通风、采光等都不满足使用要求。这不仅使得农宅的舒适度大大降低，而且加大了空调、照明耗能。且农村住宅多为低层砖混结构，屋顶为木架青瓦，个别的用预制砼楼板，致使屋顶、门窗透风跑气、散热快，这就加大了在冬季取暖时对煤炭和电能的需求，不利于减少温室气体的排放。3 .建筑施工。我国农村住宅的建造水平极低，很多地方基本没有专业的施工队，住宅基本凭农民自家的经验建造，施工方法过于粗糙。由于农民缺乏必要的对施工基本原理的学习和低碳节能意识的树立，导致了农宅建设出现施工周期长、房屋质量差、原材料与能源浪费严重等问题。4. 建筑材料。目前，农宅墙体建设多使用混凝土砌块、烧制的粘土砖等，这些建筑材料在制作过程中不但毁坏大量耕地，而且需耗费大量的石化能源作为燃料，众所周知，石化能源的燃烧会产生大量的温室气体。4、 适合宁波农村地区生态建筑技术小结住宅科学设计，注重低碳节能农宅建设应通过专业的设计机构进行实地勘测设计。1.结构选型设计坚持结构安全、简单、与环境相协调并能充分利用环境资源的原则。建议合理选择建筑物的朝向，控制建筑物的体形系数，注意住宅间距与节能的关系，重视屋檐、挑檐、遮阳板、窗帘的构造影响，综合各种因素解决好采光与遮阳问题，从而改善室内环境，减少冷热耗能量，减少人工照明；合理利用风环境设计，引导风进入居住区，加速空气流动，尽量减少对采暖通风设备的使用，保证室内低碳而舒适；住宅院落根据具体情况可有选择地栽种绿色植物，并合理进行布局，绿色植物在减少碳排放方面作用显著。2.材料选用设计坚持低能耗、可再生、少污染的原则。据有关专家的一项研究成果表明，建筑材料在生产和运输过程中都会释放出CO2，水泥、钢材、红砖、瓷砖的单位CO2排放量要比木材高得多；若按1Kg煤燃烧释放出1.52KgCO2计算，生产1000万块实心粘土砖，比生产同一体积稻草砖多排放4468.6万吨。这说明木材、稻草砖等天然绿色建材的应用对农村住宅低碳化将起到至关重要的作用。因此，建议在保证结构安全的前提下可采用木结构或竹结构作主体，用稻草砖、稻草板、土坯、秸秆砖作为围护结构材料，尽量少用或不用混凝土或钢材等高碳排放材料3.施工过程中应坚持低能耗、低排放、少污染的施工方法。为保证节能减排，首先要节约资源，节约建材。建议采用的方法有：（）1提高周转材料的使用次数；（2）注意保护施工临时用地；（3）施工临时设施采用可拆卸、周转使用的结构材料。其次，合理设置施工顺序，编制好施工组织报告，避免材料的浪费。再次，严格控制施工质量，避免由于质量问题进行返工而浪费资源。最后，禁止建筑垃圾的随意丢弃，建议将施工过程中产生的建筑垃圾进行分类回收并综合利用，这是解决施工过程高能耗、高排放、高污染、低效益问题的重要途径。用到的低碳技术门类节能技术节能潜力，%备注建筑围护结建筑选址及合理朝向3080利用建筑风水学，充分利用自然能源，实现天人合一墙体隔热保温3050相对于传统墙体减少的建筑得热和散热屋顶绿化510相对于无屋顶绿化屋面减少的建筑得热和散热内外遮阳510相对于无遮阳的窗户热辐射传热断热双层中空玻璃窗