基于资源循环利用的农村住宅设计研究

季新彬 徐学东

(山东农业大学水利土木工程学院，山东 泰安 271018)

我国农村人口约8亿人，农村住宅建筑面积约为240亿m2，占全部民用建筑面积的60%，每年仍有6亿m2～7亿m2的住宅在建设，多数住宅的使用时间仅为10年～20年，房屋建设所采用的材料回收率低，可再生资源利用较少，资源浪费严重。我国从20世纪80年代以来，不断开展农村建筑节能技术研究与推广工作，但是从资源循环利用的角度探讨农村住宅设计和可再生能源利用的并不多见[1]。因此，关注农村住宅的资源问题有着非常巨大的现实意义。

1 农村住宅资源循环利用现状

资源循环利用主要包括两类:1)资源综合利用，主要包括共伴生矿综合利用和产业废弃物的综合利用;2)再生资源的利用，主要包括再制造和再生资源的回收利用。农村住宅资源循环利用现状见表1。

表1 农村住宅资源循环利用现状

2 资源循环利用技术在农村住宅设计中的应用

基于资源循环的设计理念不同于以往的设计观，要求设计的时候以资源循环利用为核心，以“耐久性、节能、可再生能源利用”为准则，以低能耗、高循环效率为特征的农村住宅可持续发展模式[1，2]。资源循环利用的技术包括很多方面(见表2)，其本身就是一个技术体系，我们这里以屋顶、墙体保温技术、太阳能利用技术、雨水收集利用技术为例说明相关的设计理念。

表2 基于资源循环利用的农村住宅设计技术

1)屋顶设计。屋顶保温隔热是围护结构节能的重点之一，其耗热量约占总耗量的15%。从节能的角度我们可以采用以下设计:室内无吊顶时，在原有屋架上做龙骨吊顶，在吊顶上加保温材料，保温材料选取秸秆、锯末等松散材料，也可选用经过防火防潮防虫处理的稻壳、干草等材料[3];原屋面防水可靠时，可直接在防水层上铺设保温层，另外要加强屋顶的通风，利用屋顶通风换气以减少室内温度变化，利用木檩条，提高房屋的耐久性，废弃的屋顶材料可以应用到农村田间，作为肥料进行循环应用。

2)墙体设计。朝阳墙体可以采用蓄热墙壁，加强太阳能交换利用，其余墙体则利用废砖和碎石作为骨料再生混凝土填充墙，增强保温效果。抹保温浆料是一种常用的保温措施，研究发现将结构施工阶段产生的建筑废料分拣剔除并把有用的废渣碎块粉碎后，生产再生骨料，与普通砂按质量比1∶1混合作为细骨料，用于抹灰砂浆和砌筑砂浆，砂浆抗压强度可达5 MPa以上，完全可以满足农村住宅抹灰的需要。另外采用粘贴或者机械固定保温板材也是墙体保温的一种方法，对于砖墙或混凝土墙具体做法是将基层墙体清理后找平，然后将保温隔热板用胶粘剂与基层粘贴，最后用锚栓固定，表面做保护层，具体墙体的做法不同(如图1所示)。

图1 普通粘土砖外墙外粘苯板保温做法

3)太阳能利用设计。太阳能利用技术指太阳能的直接转化和利用技术[4]，目前农村很多家庭都安装了太阳能热水器代替了之前的烧水洗澡之用，但是房屋本身的保温性较差，室内温度甚至达到0℃以下。根据房屋坐北朝南的排布，南窗设计成大窗，北窗设计成小窗，既保证通风，又节能;充分利用太阳能，将南侧墙面设计成集热墙(见图2)，或者在南面形成一个附加阳光间(见图3)，日光间与卧室由墙体或窗隔开。

图2 蓄热墙体集热

图3 附加阳光间

4)雨水收集设计。根据各个村庄的实际情况，采取不同形式雨水集蓄利用技术，充分利用当地的雨水资源，提高水的利用效率，提倡一水多用，促进水资源的高效利用，使有限的水资源尽可能发挥最大的作用[5]。雨水进行回收利用，从屋顶的上部向外设计檐沟，向下依次为落水管，雨水口等，最终将雨水收集起来，在屋面雨水收集系统沿途中可设置一些拦截树叶等大的污染物的截污装置或初期雨水的弃流装置。截污装置可以安装在雨水斗、排水立管和排水横管上，应定期进行清理，屋面雨水可收集到专设的雨水蓄水池，也可以利用水桶容器蓄积雨水。收集的雨水可以用于庭院经济作物灌溉，也可用于冲厕，或者经过一定的处理后用于其他日常生活(见图4)。

图4 屋面雨水收集系统

3 基于资源循环利用技术的农村住宅设计案例

3.1 大岭村住宅资源利用分析

大岭村是具有代表性的北方村庄，位于山东省临沂市沂水县。资源条件、生态环境、生产力水平和人口密度等方面的情况都较平常，属暖温带大陆性季风气候，四季变化明显，年平均气温13.2 ℃、日照时数平均 2 434.6 h、降水量 636.4 mm，粘土砖、块石、木头等地方材料在当地住宅建设中的应用较为普遍。

3.2 资源循环技术的应用及节能效果分析

大岭村的房屋结构以砖木结构为主，墙体主要是目前被提倡禁止使用的烧结粘土砖，木屋架接近占到屋面结构的半数，材料则是苇席挂瓦形式，雨水的收集利用率较低。通过对大岭村现状的分析，并针对房屋结构、雨水收集等利用各种资源循环技术进行设计改造，对比改造一年后的数据，得出农村住宅在资源循环技术改造下的变化。该村庄对于房屋的设计主要是以耐久性设计、对不同的材料拆除、分类和对可再生材料的回收利用设计为基础，对于房屋改造和拆除所产生的废砖、碎石、木材等进行分类存放，考虑回收后进行再加工形成新的材料加以使用，实验证明拆除后的旧砖和新砖的各项力学性能相差不大，完全可以用于没有很高要求的农村庭院和非承重墙体的建设。碎石主要用于路基、路面的铺设。对于有一定经济实力的家庭，屋面结构按上述设计建设，雨水顺着落水管下来后下面放一个收集器进行收集，收集的雨水进行处理后可以用于日常的生活和冲厕所用，房屋按照上述设计建设成太阳房，蓄热墙和地板加上一些吸热物质便于夜晚的放热，基本能满足室内冬季采暖需求，随着经济水平的提高会有更多家庭采用这种设计。通过上述设计，按240砖来计，每年有1.14×104块再回收废砖用于围墙改造和新建房屋的建设中去，按每块新旧砖差额 0.14元来算，可以节省材料费用12 963.6 元，节省用水4 582.1 m3，节省水费 10 126.44 元，经济性良好，另外还有大量的废旧秸秆用于生物质能的转化之中。

以上就是利用资源循环技术对大岭村新建房屋和需加固房屋进行的设计改造，数据证明以资源循环技术为基础的农村住宅设计可操作性强，效果明显，可以推广到其他农村住宅的设计建设中去。

4 结语

农村住宅设计是一个系统化的工程，设计的过程中有很多需要考虑的因素，资源循环利用技术为农村住宅设计提供了新的思路和方法。通过资源的循环利用，住宅和日常生活中的废料可以得到妥善处理，降低了能源的消耗，减小了对生态环境的破坏程度，产生了一定的经济效益，对改善农村的生活面貌，实现农村住宅的可持续发展具有一定的指导作用。

[1] 刘文合，李桂文.基于资源循环利用的东北地区农村住宅设计研究[J].华中建筑，2009(1):103-106.

[2] 清家刚，秋元孝之.可持续性住宅[M].陈 滨，译.北京:机械工业出版社，2005.

[3] 高 倩，徐学东.北方寒冷地区农村住房节能现状分析与节能改造措施[J].施工技术，2011(40):98-101.

[4] 王 峥，任 毅.我国太阳能资源的利用现状与产业发展[J].资源与产业，2010(2):89-92.

[5] 李 琪.全国农村雨水集蓄利用系统及其发展[J].中国农村水利水电，2003(7):1-3.