基本信息
- 項目名稱：
- 鄂爾多斯草原牧區(qū)人居生態(tài)建筑
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 針對目前鄂爾多斯經(jīng)濟迅速發(fā)展中伴隨著的能源消耗嚴重、環(huán)境惡化，以及當?shù)啬撩駛鹘y(tǒng)的游牧生產(chǎn)生活方式逐漸向半農(nóng)半牧轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的耗能、耗材、耗地等問題，圍繞鄂爾多斯新農(nóng)村牧區(qū)的發(fā)展，提出一套節(jié)能、生態(tài)、具有強烈地域性的建筑方案。目的是為牧民解決生產(chǎn)生活中存在的問題，并提出一種生產(chǎn)與居住形式相互適應(yīng)的良性的，可持續(xù)發(fā)展模式。具體思路如下：一期針對舍飼建筑進行調(diào)研提出改造意見（已完成）。二期針對人居建筑進行研究實驗，對單體建筑進行設(shè)計（正在進行）。三期針對牧區(qū)聚落規(guī)劃進行研究。本方案設(shè)計為二期服務(wù)，從地域性、文化性等諸多因素出發(fā)，對牧區(qū)建筑的建筑節(jié)能技術(shù)、綠色生態(tài)方法進行思考與設(shè)計。
- 詳細介紹：
- 基地現(xiàn)狀: 鄂爾多斯地區(qū) 1、存在問題：1）過度放牧導(dǎo)致當?shù)夭菰鷳B(tài)日益惡化；2）居住建筑平面某些部分不合理；3）牧民某些生產(chǎn)、居住建筑耗能、耗材嚴重；4）夏季通風(fēng)與冬季采暖效率較低；5）牧民在牲畜飼料投入資金較大。 2、優(yōu)勢：1）鄂爾多斯市市委、市政府提出以草定畜，舍飼養(yǎng)畜，綜合治理的生態(tài)政策，加快生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)。這一政策成為此次設(shè)計的有利前提和基礎(chǔ)。2）當?shù)啬撩竦木幼》绞奖Ａ袅嗣晒抛鍘状玫哪Ｊ?，通過建筑空間的合理安排，可以滿足幾類人群的居住生活要求，節(jié)約能耗，降低成本。3）鄂爾多斯地處毛烏素沙漠腹地，當?shù)靥柲苜Y源豐富，太陽年總照量在4400J～66MJ/m2之間。得天獨厚的太陽能資源為太陽能在建筑中的利用創(chuàng)造了良好的條件。4) 當?shù)厣沉?、煤矸石等特有地域性材料豐富，如加以合理利用，可以變廢為寶，減少環(huán)境污染，降低建筑成本。5）當?shù)亟ㄖ鶠榇u混結(jié)構(gòu)，承重構(gòu)件受力性能良好，設(shè)計時可保留原來的結(jié)構(gòu)形式，通過改造外墻和屋面的保溫隔熱性，改善建筑表面，增加室內(nèi)舒適度，減少建筑能耗，從而保護生態(tài)環(huán)境，提高牧民居住品質(zhì)。 方案構(gòu)思: 一、新建建筑 1）新建單體設(shè)計 游牧民族以家庭為基本活動單位，在許多情況下，家庭單獨活動，家庭成員本身構(gòu)成游牧活動中最基本的群體。隨著歷史的發(fā)展，游牧民族與漢族的接觸逐漸增多，相互交流的機會也不斷增加，經(jīng)過一定的時間后，兩族人們在文化、習(xí)俗等方面出現(xiàn)了一定的共融，出現(xiàn)了相對穩(wěn)定的居住模式：現(xiàn)在，這一模式經(jīng)過更進一步的發(fā)展，在很大程度上已經(jīng)演變?yōu)橥暾饬x上的院，在本方案中，考慮到蒙漢文化交融產(chǎn)生的結(jié)果，無論是從起居還是飼養(yǎng)方式上，都傳承了已有的“院”的概念。 本方案根據(jù)當?shù)鼐用竦纳盍?xí)慣與當?shù)卦薪ㄖL(fēng)格，劃分室內(nèi)空間。一層設(shè)有陽光間、臥室、餐廳、廚房、衛(wèi)生間、車庫。二層為臥室。該建筑的方案設(shè)計理念來源于蒙古包，從色彩和形式中抽取某些元素加以創(chuàng)新，同時吸納了經(jīng)當?shù)囟嗄晟a(chǎn)實踐檢驗的而保留下來的合理形式，使得這一建筑較當?shù)貍鹘y(tǒng)房屋產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。 2）整體把握舍飼建筑、居住建筑與草場的關(guān)系，合理規(guī)劃，營造牧民生活與地域環(huán)境相融合的建筑氛圍,傳承了蒙古族遷徙這一古老習(xí)俗。 3）改善牧民住宅建筑單體的室內(nèi)外環(huán)境，提高居住質(zhì)量。牧民好客的風(fēng)俗習(xí)慣是蒙族文化中不可缺少的一個內(nèi)容，結(jié)合當?shù)孛窬又械湫偷牟季中问?，本方案的平面是以客廳為中心，臥室圍繞客廳呈放射式布置。建筑中廚房和車庫緊鄰山墻，阻斷建筑冷墻對主要起居室的影響。 當?shù)啬撩裼邢募臼褂么涸畹牧?xí)慣，故有形成后院的必要。因此利用車庫與建筑后墻的空間，圍合出院的空間。 二、改建： 1）根據(jù)當?shù)啬撩袼璧氖褂霉δ埽M行牲畜圈舍設(shè)計，在保持原有建筑風(fēng)格的基礎(chǔ)上，圈舍的設(shè)計依據(jù)當?shù)啬撩袼璧氖褂霉δ?，設(shè)有豬棚、剪毛舍、基礎(chǔ)毛羊舍、育肥羊舍、牛舍、草料間、青儲窖、儲草間、運動場等。2）改建建筑細節(jié)設(shè)計（見方案圖） 通過調(diào)研走訪得出結(jié)論，由于住宅距農(nóng)田太遠，飼料采集，管理等很不方便。 分析生態(tài)移民村不成功的原因，我們總結(jié)出：總體規(guī)劃上應(yīng)該在現(xiàn)有牧民居住的區(qū)域周邊種植牧草，實行輪牧，這樣在一定程度上避免了生態(tài)移民村“政府花錢牧民不買賬”的尷尬局面。 建筑單體方面，我們對當?shù)卦薪ㄖY(jié)構(gòu)不進行破壞，加入被動式太陽房，節(jié)省了煤炭等不可再生資源。同時，對室內(nèi)空間進行調(diào)整，滿足居住舒適度的要求，例如將餐廳部分地坪高度升高，將功能極為重要的客廳在空間上被圍合，使來客有一種歸屬感。對圈舍進行調(diào)整，考慮到儲草棚與青儲窖很近，而本應(yīng)該先曬草再儲草的過程被青儲窖隔斷，從而加大了運送的距離，給牧民帶來很多不便。因此我們的方案中調(diào)換了青儲窖和曬草臺的位置。 細節(jié)設(shè)計： 1、太陽能的利用： 冬季氣流循環(huán)使室內(nèi)升溫在冬天，太陽能是用來供熱的。主要措施是為住宅加設(shè)陽光間，白天蓄熱，夜晚通過熱交換與熱輻射向室內(nèi)提供熱量。陽光間的空氣在白天吸收太陽能的熱量后，溫度升高，氣壓增大，到晚上，熱空氣沿屋頂流向換氣通道，到達北墻時，利用風(fēng)機提供的動力，使熱氣向下流動，經(jīng)過臥室地下的石塊層，此時石塊層便儲存了熱量，之后便會以熱輻射的形式釋放出來。而這時空氣的溫度已逐漸下降至低于太陽房中的空氣溫度，由于風(fēng)機的推動，氣流繼續(xù)向前流動，重新被送入太陽房，加熱后再次由上述路徑進行熱空氣的循環(huán)，直至室內(nèi)的溫度達到平衡狀態(tài)。 夏季氣流通風(fēng)使室內(nèi)降溫:本方案中另一個特點是夏季利用太陽能降溫。一方面，在建筑地下接通風(fēng)管道，連通陽光間與室外（管道設(shè)有開關(guān)），夏天陽光間的溫度升高，氣體會沿屋頂向北墻通風(fēng)口運動，此時陽光間氣壓降低，室外氣體通過管道和窗戶進入陽光間，這時，氣體會繼續(xù)沿著屋頂流向通風(fēng)口。同時在房屋的北邊通風(fēng)口處設(shè)置太陽能集熱板，將通風(fēng)口的氣體加熱，使之上升，從而氣壓降低，使下部的冷空氣向上運動。由此便形成了氣流的循環(huán)，此時的太陽能板雖然同樣是加熱氣體，但這時的“拔風(fēng)”作用，加速了夏季室內(nèi)氣流的循環(huán)，降低了室內(nèi)溫度。氣流的走向見方案圖。 2、當?shù)貜U料再利用：煤矸石空心砌塊墻與磚墻混合使用及雙墻的構(gòu)造。煤矸石空心砌塊是由煤矸石壓縮成的，作為建筑砌體材料，將廢物重新利用。我國煤矸石的積存量高達3×109t，并且每年以1.5×108t不斷遞增。而烏審旗的煤炭資源豐富，可就地取材。煤矸石空心砌塊是一種新型生態(tài)墻體材料，可與普通砌塊的物理性能媲美，能滿足建筑力學(xué)要求。 3、就地取材：草磚的應(yīng)用。目前我國的墻體材料仍是實心粘土磚占據(jù)主導(dǎo)地位，粘土及其他能耗較大。在我國，墻體材料約占整個房屋建筑材料的７０％，作為房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的磚瓦使用量極為巨大。傳統(tǒng)粘土燒磚占用大量耕地，已嚴重威脅到人們的生存環(huán)境。 草磚墻材是以稻草、麥秸、玉米秸稈、以及樹木枝條纖維等農(nóng)作物秸稈為原料制作的。 鄂爾多斯地區(qū)沙漠化比較嚴重，種植了大量沙柳。沙柳的特性是必須在一定的時間內(nèi)平茬，否則便不能正常生長。這一獨特的地域性特點為草磚的使用創(chuàng)造了良好的條件。 4、吊炕:在北方，炕是當?shù)赜蓙硪丫玫男菹⑴c供暖不可或缺的形式之一?；鹂辉硎菍⑷粘Ｉ钪袕N房產(chǎn)生的熱量引入炕洞內(nèi)，使內(nèi)部溫度升高，炕洞內(nèi)的煙隨后由煙道排出室外，這一過程使炕的溫度上升，達到取暖要求。本方案中，一層的臥室采用了“吊炕”的形式，在上述形式的基礎(chǔ)上，將底層架空，這樣的方法可以使火炕的熱輻射面積增加約一倍左右，大大提高了火炕的熱利用效率。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 針對目前鄂爾多斯經(jīng)濟迅速發(fā)展中伴隨著的能源消耗嚴重、環(huán)境惡化，以及當?shù)啬撩駛鹘y(tǒng)的游牧生產(chǎn)生活方式逐漸向半農(nóng)半牧轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的耗能、耗材、耗地等問題，圍繞鄂爾多斯新農(nóng)村牧區(qū)的發(fā)展，提出一套節(jié)能、生態(tài)、具有強烈地域性的建筑方案。目的是為牧民解決生產(chǎn)生活中存在的問題，并提出一種生產(chǎn)與居住形式相互適應(yīng)的良性的，可持續(xù)發(fā)展模式。 一、創(chuàng)新點 1.理念創(chuàng)新：秉承蒙古族“遷徙”、“世代同堂”的習(xí)俗并將其表達在建筑中。 2.技術(shù)創(chuàng)新： 1)“吊炕”的應(yīng)用；2)煤矸石空心砌塊墻的使用； 3)草磚、煤矸石等地域性材料在建筑中的應(yīng)用。 二、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標 1經(jīng)過計算，新建居住單體窗墻比分別為 南立面：0.21 東立面：0.09 北立面：0.02 西立面：0.13 符合規(guī)范中各朝向窗墻面積比限值： 南向≤0.45東向、西向≤0.30 北向≤0.25 2圍護結(jié)構(gòu)部位最大傳熱系數(shù)K [W/（m2?K）] 屋頂 0.40 外墻 0.45 外窗 2.30 3根據(jù)鄂爾多斯采暖期計算：居住建筑物耗熱量、采暖耗煤量 采暖天數(shù)（d）160 室外平均溫度te(℃)-4.4度日數(shù)Ddi（℃?d）3584耗熱量指標qH（W/m2）24.49耗煤量指標qc（kg/m2）18.445。
科學(xué)性、先進性
- 節(jié)能生態(tài)建筑技術(shù)與新能源的利用，主要包括： 1)太陽能的利用：在建筑中加入被動式太陽房，利用當?shù)刎S富的日照資源，可為建筑提供清潔的能源。 2)“吊炕”的應(yīng)用：將北方地區(qū)傳統(tǒng)“炕”的形式進行創(chuàng)新，采用“吊炕”提高了火炕的熱利用效率。 3)煤矸石空心砌塊墻的使用：將煤炭燃燒后產(chǎn)生的廢渣再度利用，制成煤矸石空心砌塊作為維護結(jié)構(gòu)的材料，減少了粘土磚的用量，降低了對耕地的破壞。 4)雙墻的構(gòu)造:煤矸石墻體中設(shè)空氣夾層，有效降低了墻體的傳熱系數(shù)。 5)圈舍中草磚的應(yīng)用：用沙柳、稻草、麥秸、玉米秸稈、樹木枝條纖維壓制成的草磚應(yīng)用在圈舍中，采用自承重結(jié)構(gòu)，滿足了功能的要求的同時實現(xiàn)就地取材。 6)在羔房地板中敷設(shè)熱水盤管提高冬季保羔率； 改建的內(nèi)容包括：保留當?shù)卦泻侠淼慕ㄖ问?，加入被動式太陽房，?jié)省了不可再生能源的應(yīng)用 。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1.2008年12月獲校第七屆“創(chuàng)造杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎。 2.2009年5月入圍全區(qū)第六屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽（目前正在評審中）。 3.一期成果已被當?shù)卣J可并采納，技術(shù)等在當?shù)貙嶋H工程中已被應(yīng)用。團隊成員和指導(dǎo)教師已向當?shù)卣兄Z，日后為其提供必要的技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)。
作品所處階段
- 中期實驗與設(shè)計階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 圖片、圖紙、模型
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 一、技術(shù)特點和優(yōu)勢 1）地域性特征顯著；2）鄂爾多斯太陽能資源豐富；3）舍飼規(guī)劃設(shè)計等技術(shù)已經(jīng)被當?shù)貙嶋H工程認可并得到了應(yīng)用；4）煤矸石等原料來源廣泛，價格低廉，可重復(fù)使用，無污染；5）根據(jù)沙柳生長特性，草磚的利用可以改善當?shù)刂脖粻顩r；6）建筑成本相對低廉，推廣性很強 二、適用范圍 內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯草原牧區(qū) 三、方案的可實施性 一期： 2007年我們來到了鄂爾多斯市烏審旗，對牧民的居住和舍飼建筑進行調(diào)研，提出了一些自己的意見與看法被當?shù)丶磳⒔ㄔO(shè)的舍飼建筑、規(guī)劃的實際工程認可并得到了一定的采納。 二期： 2008年我們再次來到鄂爾多斯已經(jīng)建成的舍飼建筑試驗性示范戶家中調(diào)研：認為應(yīng)該在建筑的單體形式、局部規(guī)劃的基礎(chǔ)整體上提出一套新的、適合當?shù)啬撩窬幼∨c生產(chǎn)的生活模式和建筑體系。 三期： 我們?nèi)匀辉诓粩嗵剿?，希望為牧區(qū)聚落（蘇木和嘎查）整體規(guī)劃設(shè)計提出一種全新的理念，實現(xiàn)草原居住形態(tài)的科學(xué)演變，促進當?shù)厝司由鷳B(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
同類課題研究水平概述
- 關(guān)于人居建筑，國外有比較完整的理論和設(shè)計原則。在歐美等發(fā)達國家, 從 19 世紀末到 20 世紀初，像賴特的“有機建筑理論”、阿爾托對自然和傳統(tǒng)的關(guān)注, 以及柯布西埃的“走向新建筑”運動等都具有生態(tài)建筑的思想。自 20 世紀 50- 60 年代開始, 國外的一些建筑師和理論家開始生態(tài)建筑的研究, 在結(jié)合環(huán)境和氣候, 新技術(shù)、新材料的應(yīng)用, 傳統(tǒng)生態(tài)建筑的改造等方面做了大量的工作。 現(xiàn)在多數(shù)發(fā)達國家都建立了一套適合本國國情的評估標準。著名的英國建筑研究所（BRE）于1990年首次推出的建筑環(huán)境評價方法（BREEAM）是國際上第一套實際應(yīng)用于市場和管理中的生態(tài)建筑評價方法。針對當時英國的市場需求和生態(tài)建筑發(fā)展狀況，其評價目標主要針對英國的辦公建筑?！癓EED綠色建筑等級體系”由美國綠色建筑委員會于1993年開始著手制定，主要用于評價美國建筑整體在全生命周期中的綠色生態(tài)表現(xiàn)?！熬G色建筑挑戰(zhàn)”（GBC）是從1998年起由加拿大發(fā)起并有20多個國家參加的一項國際合作行動，其核心是通過“綠色建筑評價工具”（GBTool）的開發(fā)和應(yīng)用研究，為各國各地區(qū)綠色生態(tài)建筑的評價提供一個較為統(tǒng)一的國際化平臺，從而推動國際綠色生態(tài)建筑的全面發(fā)展。澳大利亞的NABERS是一個最新開發(fā)的適應(yīng)澳大利亞國情的綠色生態(tài)建筑評價工具。這些評價方法在實踐中得到了較好的應(yīng)用，對各個國家在城市建設(shè)中倡導(dǎo)綠色概念，引導(dǎo)建造者和使用者注重可持續(xù)發(fā)展起到了重要作用。 中國在生態(tài)建筑評估體系的研究方面起步較晚，但發(fā)展很快，官、產(chǎn)、學(xué)、研近年來都積極予以推動，取得了重要的進展。形成了幾套生態(tài)住宅建筑評價體系的框架。目前國內(nèi)較權(quán)威的生態(tài)建筑評估體系有《中國生態(tài)住宅技術(shù)評估手冊》（2001年發(fā)行第一版，2003年完成第三次升級）和《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2006）。而且針對當?shù)氐赜蛐蕴攸c，已經(jīng)在部分地區(qū)開展了一些卓有成效的研究，國家和當?shù)卣诮畮啄曛凶隽撕芏嗍痉豆こ?，為太陽能等可再生能源的在建筑的利用和推廣起到重要作用。 國內(nèi)外早期生態(tài)建筑的案例： 1.上海第一座生態(tài)建筑的模式2.空中立體生態(tài)建筑——馬來西亞設(shè)計師：楊經(jīng)文 各高校在生態(tài)建筑研究方面，也取得了一定的成果。 然而，針對本地區(qū)進行的研究項目，目前依然空缺。
