低碳经济下农村民居设计——以山东德州地区为例

低碳经济下农村民居设计———以山东德州地区为例张慧1况明生1万欣1李雪梅2 （1．西南大学地理科学学院重庆400715；2．广州大学地理科学学院广东广州510006）摘要研究针对德州地区的地域特点并结合该区自然环境特点资源能源情况以及当地村民的居住习惯提出了3条低碳化改进的具体措施：建筑材料的低碳改进居所布局的低碳改进清洁能源的利用等目的在于提高人们的生活品质减少温室气体排放达到“天人合一和谐共生”的境界。关键词低碳经济；低碳民居；生物质能源；太阳能中图分类号ＴＵ241．4 文献标识码Ａ文章编号 0517－6611（2010）36－20782－02 作者简介张慧（1984－）女山东日照人硕士研究生研究方向：地貌环境与应用地理。收稿日期 2010-08-31 中国房地产研究会副会长顾云昌在“西部低碳经济与绿色建筑产业”高峰论坛上表示：中国现在每年新建的房屋面积占世界总量的50％而建筑能耗占到中国全社会能耗总量的40％。顾云昌这番话表明中国现在已成为世界上的房地产王国。根据专家预测到2010年我国房屋总建筑面积将达到519亿ｍ2其中农村居住建筑将达到348亿ｍ2占总建筑规模的67％而农村庞大的建筑规模是由占我国总人口比例达70％的农村人口数量所决定的。要搞好低碳经济发展低碳建筑不仅是政府的事情更需要城乡人民的共同努力［1］。我国目前大部分农村住宅都缺乏统一规范和有效管理农民亦缺乏相关的建筑专业知识和节能技术且节能意识薄弱这就使得农村民居建筑都带有盲目性与雷同性房屋功能欠缺、结构不合理并对土地和能源造成极大浪费。农业用地释放出的温室气体已超过全球人为温室气体排放总量的30％［2］其中农村住宅区的温室气体排放一直是农业生产生活中碳排放的“大户”就德州地区来看目前的传统农村民居存在着很多弊端不利于降低温室气体的排放量。广大农村地区住宅的减排空间很大建议对传统民居加以改进以减少温室气体的排放。 1 研究区概况德州市位于黄河下游北岸山东省西北部地处黄河故道运河之滨总面积达10356ｋｍ22010年末全市户籍人口达586．19万位于115°45′～117°24′Ｅ36°24′～38°0′Ｎ北依河北省南邻山东省济南市西接山西省东连胜利油田及胶东半岛是山东省的北大门。德州市受季风影响显著四季分明、冷热干湿界限明显春季干旱多风夏季炎热多雨秋季凉爽冬季少雪干燥具有显著的大陆性气候特征。年平均日照2724．8ｈ年平均气温为12．9℃；7月平均气温 26∙9℃1月平均气温－3．4℃；年均无霜期为201ｄ。该区砂质土占84．34％粘质土占4．63％土壤质地适宜种植小麦、玉米等粮食作物以及棉花、油料、瓜菜等经济作物。全区水资源丰富不仅地上有可供利用的黄河水而且地下还有可供开采的丰富淡水资源。2010年9月16日“世界太阳能大会”在中国德州召开。德州市的矿产资源主要有煤、石油、天然气、地热和矿泉水其矿产资源以能源矿产为主埋藏较深、开发难度大；矿产资源不够丰富矿种单一。煤、金属、建筑材料等矿产长期需要外部供应石油（天然气）、地下水、陶粒用粘土、水泥用粘土后备资源紧缺地质勘查投入不足矿产储量增长滞缓。目前德州市有8个重点发展的产业其中传统产业有装备制造业、化学工业、纺织服装、食品制造；新兴产业有新材料、新能源、生物技术、文化体育。在这八大产业中着重发展的是新能源和生物技术。 2 德州地区传统民居弊端 2．1 建筑材料高碳化目前该地区农村民居的建筑材料还是传统的粘土实心砖混凝土结构此种建筑材料在制作过程中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。粘土实心砖混凝土结构的隔热保暖性能较差这就加大了该区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。 2．2 居所设计不合理受该地区传统生活习惯等人文因素和土壤气候等自然因素的影响德州农村院落的绿化面积太小不能发挥绿色植物的固碳作用不利于调节小范围气候。许多农民为了追求居所建筑的宽敞、高大和气派占用了许多原本可以用来安排室外绿地的空间［3］。农村民居普遍因设计不合理而无法达到节能的目的。平方建筑的体形系数本来就较城市的多层建筑大在同等保温条件下其能耗要比城市多层建筑多10％～30％。外墙相当部分是240ｍｍ的厚砖墙保温效果不佳。 2．3 能源结构高碳化我国的建筑能耗是同等气候条件下发达国家的3～4倍而农村的建筑能耗甚至高达同等气候条件的发达国家的5倍以上［1］。从供暖、制冷、饮烧等日常生活能源结构来看煤炭、石油、天然气等传统高碳能源使用较为普遍而且薪柴能源在高龄居民中还占有较高的使用率相比之下太阳能、沼气能等新型环保能源使用率低［4］。 3 改进措施 3．1 建筑材料的低碳改进用多孔砖、空心砖代替实心粘土砖。据统计生产相当于1000亿块的粘土实心砖的新型墙材一年可消耗工业废渣7000万ｔ节约耕地2000ｈｍ2 节约生产能耗折标煤100万ｔ［5］德州市煤炭资源丰富每年排放的粉煤灰是德州市目前最大的工业固体废弃物之一粉煤灰、煤矸石的随意储存堆放不仅影响美观还侵占土地、污染大气和地下水质如果把它们充分利用于建筑材料的制作中就可以变废为宝。多孔砖、空心砖就是利用煤矸石、粉煤灰作为主要原料制作烧结而成和普通粘土砖相比有三大优势：责任编辑朱淼责任校对况玲玲安徽农业科学ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＡｇｒｉ．Ｓｃｉ．201038（36）：20782－2078320815 （1）多孔砖、空心砖制作能耗较普通粘土砖低。煤矸石、粉煤灰本身就有热值再加少量的燃料即可烧成。现有烧结产品的生产综合能耗在310．8ｋｇ标煤／万块相比之下粘土实心砖的综合能耗为1260ｋｇ标煤／万块。（2）多孔砖、空心砖的保温隔热实用性能强。多孔砖、空心砖的孔洞率和导热系数均优于普通粘土砖分别是＞30％和0．452Ｗ／ｍ·℃。墙体热阻：240ｍｍ厚的多孔砖、空心砖墙体总热阻为0．783ｍ2·Ｋ／Ｗ而370ｍｍ厚实心粘土砖墙体总热阻为0．642ｍ2·Ｋ／Ｗ。据相关部门的实测数据多孔砖、空心砖建筑物比实心砖建筑物在采暖空调上能耗下降 30％左右。（3）多孔砖、空心砖在质量上明显轻于普通粘土砖所以运输能耗减少运输成本降低［6］。 3．2 居所布局的低碳改进 3．2．1 自然采光自然通风低碳设计。德州市农村地区传统民居座北朝南这样的设计布局充分考虑了太阳光的入射方向使室内获得了最好的采光度和最大的采光面积。居所的朝向也应考虑当地盛行风的影响。该地区冬季受西伯利亚高压的影响盛行偏北风夏季受来自太平洋的高气压影响盛行偏南风。在施工时要考虑盛行风向合理安排室内通风路线尽可能形成“穿堂风”使气流通过人们经常活动的地方并且通风路线以短直为好［7］。德国一些五星级宾馆巧妙地利用了“穿堂风”在没有空调的条件下也让人感觉很舒适。窗扇的开启有挡风和导风的作用装置得当则能增加通风效果。但是传统民居的平开窗开启角度小若增加开启角度会起到导风作用。 3．2．2 居所植被低碳设计。绿色植物能够吸收ＣＯ2释放Ｏ2在减少碳排放量方面的作用十分明显。利用院落植被改善局部气候方面有2点值得注意：（1）院落植被品种的选择。尽可能选择本地植物和经过良好培育的植物本地植物已适应该地区的自然条件如德州市冬季气温较低春季风沙较大所以应选择耐低温、抗风沙的植物如绿萝、石竹等。另外德州市土壤盐碱化程度较严重应尽量选择一些抗盐碱能力强的植被例如沙蓬草、沙枣、紫穗槐、沙冬青等。（2）植被布局设计。植被不要离墙体太近以免影响采光。南向植物以落叶乔木为最佳有利于夏季遮阳又不影响冬季日照采光；北向植物应选择冬青等抗盐碱的常绿植被以抵挡凛冽的冬季风。增加院落的绿化面积既能固定空气中的ＣＯ2改善了局部小气候又美化了生活空间［8］。 3．3 清洁能源的利用 3．3．1 雨水资源化利用。据德州站长系列（1956～2006年）资料统计德州市全年平均降水量为558．0ｍｍ汛期（6～9 月）4个月的降水量就已达430．0ｍｍ占全年降水量的 76∙95％；仅7、8月降水量已达314．6ｍｍ占全年降水量的 56．3％；其中7月份降水量最大为186．5ｍｍ占全年降水量的33．8％。由此可见德州市降水量年内分配比较集中。夏季暴雨往往形成洪水甚至形成洪涝灾害。因此可在居所房顶部安装一个过滤水箱（蓄水池）在雨季的时候集水然后运用重力势能冲刷马桶省水省电一举两得。 3．3．2 生物质能源的利用。目前德州地区农村民居饮烧能源以薪柴和天然气为主而不论薪柴还是天然气都是高碳能源。虽然农村生物质资源比较丰富但是却得不到有效利用例如大量的人、牲畜的粪便以及秸秆到处堆放不仅影响美观还污染环境。可以利用生物质发酵将产生的沼气作为燃料用来烧饭、烧水、点灯减少因煤气、柴草的燃烧而对大气层造成的破坏。沼气燃烧后产生的ＣＯ2气体可作为一种气体肥料促进农作物的生长而且厌氧消化后的沼液、沼渣还是优质的有机肥料［9］。但是德州地区冬天的温度很低生物质的发酵效率也较低沼气供应不连续但是太阳光能比较丰富可以在沼池周围安置金属板吸收光能用来给沼池加温。 3．3．3 太阳能资源的利用。德州地区属于温带大陆性季风气候冬季温度很低1月份平均气温为－3．4℃；严寒日期平均54ｄ目前农村民居主要靠燃烧煤炭取暖煤炭的燃烧导致了大量的温室气体直接排放到大气中1ｋｇ标准煤中含有的碳是56．82ｍｏｌ那么完全燃烧后就会产生2．5ｋｇ的ＣＯ2。德州地区太阳能资源丰富年平均日照时数2724．8ｈ；年平均日照百分率为61％；年辐射总量约为5．3×106ｋＪ／ｍ2德州市也因其丰富的太阳能资源而被誉为“太阳城”。农村的民居设计也应充分利用太阳能资源应在政府技术和财政的支持下改善技术降低安装装置成本提高太阳能集热器、太阳能热水器的普及率［10－11］。 4 解决途径 4．1 政府应提高对农村民居建筑设计的重视贯彻新农村建设的精神实质将农村居住建筑建设纳入农村小康和新农村建设系统工程中综合考虑并从宏观上对农村民居建设进行综合管理使其走上科学、理性的可持续发展道路。 4．2 加强宣传教育工作普及低碳环保知识政府各部门应有目的、有计划、有组织地派遣相关专业的技术人员到农村宣传建筑科学知识、节能环保知识向广大农民传授节能技术培养农民科学建房的主动性和自觉性使农村的居住环境早日实现低碳经济、朴素美观、高效节能［12］。 5 结论低碳民居首先应满足人类对居住的舒适需求并且各要素之间应尽可能做到良性循环而自身又能与当地生态环境保持相协调的关系。农民在日常生活过程中也应当提高低碳意识培养环保习惯。低碳民居不是昂贵的代名词更不是富人的专利虽然前期的投入比较多但是从整个施工、使用、修复、再利用的过程来看低碳民居的经济效益和生态效益还是显而易见的。参考文献［1］张章喜．浅谈农村民居建筑的设计问题［Ｊ］．山西建筑2005（3）：19－ 20．［2］纳蒂娅·西尔拉芭．发展低碳农业应对气候挑战［Ｎ］．中国环境报 2009－10－23（8）．［3］张建华．论北方地区农村住宅设计［Ｊ］．山西建筑2004（4）：224．［4］李雪平．寒冷地区农村住宅建筑的节能设计探讨［Ｊ］．安徽农业科学 201038（9）：4899－49004909．［5］汪多仁．粉煤灰转的开发与应用［Ｊ］．砖瓦世界2010－03－14．［6］王玉良毕永清张海．农村住宅外墙保温技术研究［Ｊ］．安徽农业科学201038（11）：6038－6040．（下转第20815页） 2078338卷36期张慧等低碳经济下农村民居设计立资源信息库。其次运用各种手段如宣传教育手段、法律手段、行政手段、经济手段和技术手段等加强对麦积山石窟资源的保护使全社会认识到保护遗产就是保护麦积山石窟资源环境和人类文化也就是保证遗产资源功能的可持续性发挥。 3．3 资源管理体制战略对属于“非纯公共物品”的世界遗产和被列入《中国世界遗产预备清单》的麦积山石窟来说代表公众利益、具有公认权威性的政府是具有管理权的。但由于历史原因政府内部也存在着条块分割和体制不顺等问题存在着地方利益与中央利益的冲突使得政府难以行使具体管理职能。所以我国的世界遗产管理长期处于“多头” 状态分别由建设、环保、国土、林业、水利、文物、旅游、宗教等25个部门从行业的角度加以管理形成了“既管又不管” 的局面［8］。因此在“集体选择”失效的情况下采用多数规则建立资源管理体制是根本所在。所以对麦积山石窟的管理可以借鉴黄山风景名胜区的管理经验甘肃省政府可以成立以省长为主任的麦积山石窟规划委员会天水市委书记、市长分别兼任麦积山石窟管委会党委第一书记和管委会主任。麦积山石窟规划委员会定期研究麦积山石窟在保护、规划和建设、管理中的重大问题对麦积山石窟及其周边区域进行协调和监督管理。 3．4 政府主导申遗战略申请世界遗产是一项集司法、学术、技术和实用性为一体的国际任务因此麦积山石窟申报世界文化遗产必须实行政府主导战略。首先要成立专门政府“申遗”机构建议成立甘肃省麦积山石窟遗产领导小组（由省政府领导）可以组织省建设厅、文化厅、林业厅、天水市等单位参加。其次要组建相应的学术机构进行遗产专题研究。可以由政府牵头（麦积山石窟管委会）组织专家对麦积山石窟的地理、生态、地貌、民俗、人类、考古、历史、文物、景观、建筑、美学、环境等方面进行多学科的研究和咨询开展资源总量、特色、结构、格局等方面的科学评价要与中外学术界及有关国际机构保持密切联系可邀请如北京大学的谢凝高教授、国际古迹遗址理事会的哈利姆博士等资深专家参与“申遗”工作。 3．5 提高意识落实行动战略首先当地居民积极性、保护意识是审批世界遗产的重要依据。因此应提高麦积山风景名胜区的公众意识营造“申遗”氛围加强保护区内及周围居民和各级政府部门对麦积山石窟开发和保护的可持续性发展观念加大舆论宣传造出声势让广大干部和群众认识到麦积山石窟不仅是甘肃人民的也是世界人民的宝贵资源应受到人类的关注和保护。其次切实按照麦积山石窟的有关规划进行开发。根据保护对象的价值高低划出不同类型、不同等级的保护区重点加强对主景区及主景物的保护保持周边建筑物及建筑风格与麦积山石窟的风格相一致加强对辅助景观的保护避免麦积山石窟保护区城市园林化［9］。一定程度上也可以适当借鉴其他国家的成熟做法进行区域分割如分为核心区、保护区、休憩区等不同功能区域采取分区封闭轮休制度控制游人数量保护生态环境。 4 结语申报世界遗产是一个长期的过程是重大文化建设的起步阶段不仅能提高全民的遗产保护意识而且可以不断对申报地进行自身梳理和完善。登录《世界遗产名录》不是世界遗产工作的最终目的《世界遗产公约》的宗旨是“建立一个依据现代科学方法制定的永久有效的制度共同保护具有突出的普遍价值的文化和自然遗产”其根本目的在于选取人类历史和自然环境中那些有“突出的普遍价值”的代表物和信息及美的载体并将其列入全人类共同关注的视野“子子孙孙永葆利用”［10］。因此这一阶段需要政府的重视财政资金、科研力量的投入以及社会力量的广泛关注切实保护遗产的真实性、完整性和规范性。虽然我国世界遗产的申报、管理、开发中仍存在不少问题但是相信随着经济的发展、人民意识的提高和相关法律制度的完善（我国已经颁布了《世界文化遗产保护管理办法》）经过坚持不懈的努力和科学扎实的工作麦积山石窟申报《世界遗产名录》前景是乐观的。参考文献［1］联合国教科文组织．保护世界文化和自然遗产公约［Ｚ］．1972．［2］ＵＮＥＳＣＯ．Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｏｒｌｄｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄｎａｔｕｒａｌｈｅｒｉｔａｇｅ［ＥＢ／ＯＬ］．（2006-12-19）ｈｔｐ：／／ｗｈｃ．ｕｎｅｓｃｏ．ｏｒｇ／ｅｎｃｏｎ- ｖｅｎｔｉｏｎｔｅｘｔ．［3］中国的世界遗产［ＥＢ／ＯＬ］．（2006-12-20）ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｔｅｓｔ／2006 －05／23／ｃｏｎｔｅｎｔ＿288337．ｈｔｍ．［4］世界遗产中心．世界遗产公约操作指南（2005年版）［Ｍ／ＯＬ］．（2006- 12-28）ｈｔｐ：／／ｗｈｃ．ｕｎｅｓｃｏ．ｏｒｇ／ｅｎ／ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ．［5］史军超．关于建立云南省申报世界遗产战略的建议和构想［Ｊ］．云南民族学院学报：哲学社会版2000（6）：45－49．［6］盛久远．关于西湖申报世界遗产的思考［Ｊ］．中共杭州市委党校学报 2002（2）：27－29．［7］蔡美艳．申报世界遗产过程对旅游地的梳理和建设作用－－－以安阳殷墟为例［Ｊ］．桂林旅游高等专科学校学报2006（2）：188－190．［8］李舟．世界遗产的经济属性及其管理模式解析［Ｊ］．商业时代2006 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