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严寒地区低能耗农村住宅建筑设计策略研究

曲媛媛

哈尔滨理工大学建筑设计研究院

摘要: 21世纪,煤炭、石油等不可再生能源危及已经全面告急,由此引发了人们对能源保护和节约的重视,实现可持续发展已成为世界各个国家发展的共识。我国作为世界上最大的发展中国家,能源损耗问题表现的十分突出,其中以建筑工程领域作为明显,该行业占社会总能耗的三分之一左右,其中以严寒地区的建筑能耗问题最为严重。本文先分析了严寒地区农村住宅建筑能耗特点,结合低能耗农村住宅建筑设计优势阐述了有关优化措施。
关键词: 严寒地区;低能耗;建筑设计;农村住宅建筑
DOI:10.12721/ccn.2022.157006
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低能耗建筑是当今建筑工程设计和建设的主旋律,无论是高层、超高层建筑还是农村住宅建筑都非常重视低能耗理念的落实。这种建筑设计方法一方面能让建筑功能空间的舒适性得到最大程度的发挥,减少建筑供暖、通风带来的能源损耗;另外这种设计方法更加贴近可持续发展观念,符合乡村振兴战略需求,为今后多元化、系统化和节能环生态体系的构建打下了坚实的基础。这里结合农村住宅建筑能耗情况分析了低能耗农村住宅建筑设计优势和要点,旨在为同行工作提供参考和借鉴。

一、农村住宅建筑能耗情况

建筑能耗主要指的是建材生产、建筑施工、建筑物使用中产生的各种能耗,其中最为主要的是建筑物使用过程产生的各种能耗情况,其中包含了空调、采暖、加电、炊事等能耗。在当今建筑工程项目中,城市建筑能耗主要是电力、天然气能耗,而农村住宅能耗则主要表现在煤炭、生活物质以及电能损耗。根据相关部门数据统计,农村住宅能耗是城市住宅能耗的5倍以上,由此可见做好农村住宅建筑能耗控制多么重要。

根据相关部门的研究表明,严寒地区农村住宅冬天室内温度比较低,对采暖热量的需求要高于城市地区,这个时候采暖能耗占生活总能耗的60%以上。由于我国严寒地区农村住宅的形体庞大,大多都是城镇住宅的两倍以上,本身存在围护结构热工性能差的特点,且农村居民在采暖方面主要是传统的火炕、火炉等工具为主,这些工具不仅导致室内环境质量差,而且采暖过程中需要的能源非常大,导致生活物质能源比例的下降。近年来,随着农村居民经济收入的提升和生活要求的提高,农村生活能量迅速上升,提高农村住宅室内热环境已成为摆在居民面前的基本需求,因此在新农村建设规模的同时做好严寒地区低能耗农村住宅建筑设计十分必要,也是摆在新农村建设和乡村振兴战略实施环节的首要问题。

二、严寒地区低能耗农村住宅建筑设计优势和原则

1、设计优势

首先,从地理环境角度进行分析,农村生态环境与城市相比更加完善,各种植被、水资源更加充足,此时凭借太阳辐射、地热能、热工分区、水流风向等技术能够实现农村住宅建筑室内温度控制,并且能够充分发挥出自然潜能的优势。其次,从土地资源情况进行分析,农村土地资源与城市相比更加丰富,在住宅建筑设计的时候需要重视土地资源的利用率,采用居住地集中布置的方式来实现资源的合理配置,为生态环境的构建和提高打下坚实的基础,也有效降低了资源的浪费。最后,农村住宅建筑设计的时候与城市建筑相比拥有更大的可利用能源优势,比如风能、太阳能等,这也让农村地区住宅建筑设计的时候再生能源协调和搭配变得更加科学,使得能源损耗得到了更加有效的控制。

2、设计原则

首先,增强建筑物的实用性。针对当前农村住宅建筑的能耗问题,国家相关部门应该制定出科学的住宅建筑设计原则和方案,编制出科学、标准的住宅建筑施工图纸。建筑设计人员在工作中应该提前了解农村相关的法律法规,结合当地地形地貌和严寒地区的气候环境特点,在充分考虑自然、历史和生活习惯的基础上,设计出实用性强、节能环保优势突出的建筑结构。

其次,科学规划。严寒地区住宅建筑与其他地区的住宅建筑有着本质的区别,对建筑物的保温隔热要求更加严格,因此在设计的时候要科学构思和规划,以便能够形成系统、科学的建筑群,为地方健康生活环境的营造奠定扎实基础。期间,地方政府必须着重关注乡村规划,确保道路系统、生态环境、功能布局等元素落实完善,并有效隔绝了住户私自改造与重建的现象,才能将农村环境逐步完善,以便为构建学校、服务站等公共设施体系提供土地资源。

最后,加强生态工程管理。在低能耗农村住宅建筑设计期间,相关材料、施工技术、机械设备与选用标准需严格把控,确保从质量到适用性方面满足地区功能系统构建的要求同时,还需要结合坚固、耐用、降噪、无污染等原则,统一工程质量审核标准。

三、严寒地区低能耗农村住宅建筑设计内容分析

1.沼气系统的设计

农村住宅在建筑用地及生活废料处理方面,具备天然的沼气系统构建优势。在此期间,可在建筑院落中设置沼气池,将农业废料有效处理的同时,更能够满足住户日常饮食的需求。从工程长远角度出发,沼气系统的构建每年都能节约相当多的煤炭量,不但为住户提供了更加经济化的方案,更有效降低了煤资源的损耗与燃烧对周边环境的影响。

2.太阳能与墙体保温

太阳能热水系统是低能耗农村住宅建筑设计中颇为重要的能源利用元素。在建筑设计期间,可借由南向的屋面设置太阳能集热板,并根据维度计算出适宜的倾斜角度,以便为住宅内部生活功能提供经济化保障,并降低地方供暖及电网中的能源损耗。从部分实际案例分析,太阳能热水系统的有效利用,能够为农户每年的电力费用节省1350元,基本解决了用户一年中大部分用电开支。

3.通风及采光技术

为达到一定的通风效果,方案设计时根据当地的风向、风速对建筑的平面与剖面进行气流分析与通风设计。在剖面上尽量使其形成上下贯通空间的通风道,并充分考虑自然通风、温差换气。由于自然通风能加快夏季建筑的散热与降温,从而实现舒适的室内风环境,并减少夏季空调运行时间,特别是对于农民住宅应最大可能地组织自然风、穿堂风,这样既节约能源又经济实用。另外,在冬季建筑也可以充分利用自然采光,不但保证了各房间都有好的采光面积,同时通过设计侧窗把南向的阳光能够引入北向居室进行蓄热,从而改善了住房北向房间冬季阴冷的缺陷。

4、水资源循环利用

方案提倡雨水的同收和废水的一次利用,将处理后的水用来冲洗厕所并提供绿化浇灌、景观水池用水、清洁农具与道路冲洗,同时夏季对局部门窗和酉晒墙进行水降温等。

四、结语

低能耗建筑设计理念在农村住宅中的有效落实,不但能够有效提升住宅能源的利用率,降低地区能源供应企业的生产压力,同时凭借功能系统的构建,更可以实现自给自足的功能形式,以便降低能源损耗,为保障农村住宅使用质量提供了更加经济性的方案。故而,在论述严寒地区低能耗农村住宅建筑设计策略期间,必须明确严寒地区农村住宅常见的能源利用问题,并有效贯彻低能耗建筑设计理念,才能为后续农村住宅体系的构建提供质量保障。

参考文献

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[2]沈忱, 邢凯. 东北严寒地区村镇节能住宅设计策略[J]. 低温建筑技术, 2016(1):16-19,共4页.

[3]杨维菊, 徐斌, 吴昌亮. 青海地区绿色生态型农村住宅设计策略研究[J]. 动感:生态城市与绿色建筑, 2015(Z1):8.