王丹瑀 張娟 楊昌鳴/ WANG Danyu, ZHANG Juan, YANG Changming

1 引言

1.1 項目背景

草房子為內(nèi)蒙古烏蘭察布市涼城縣岱海景區(qū)的環(huán)保生態(tài)公益項目（圖1），是北京“修實基金”①與建筑工作者合作將地方性材料及生態(tài)技術(shù)運(yùn)用于建筑設(shè)計實踐的一次嘗試。該項目以紅柳、牧草、苜蓿、玉米秸稈等當(dāng)?shù)靥赜胁牧系睦脼榍疤?，采用預(yù)制可循環(huán)使用的鋼材作為主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并且充分利用太陽能、風(fēng)能等可持續(xù)資源，進(jìn)行建筑室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計，在滿足基本功能要求的同時，宣傳并體現(xiàn)生態(tài)、自然、健康、人文的設(shè)計理念。

1.2 研究目的

本設(shè)計旨在通過對草磚等地方性建筑材料以及一些生態(tài)技術(shù)在該建筑室內(nèi)外環(huán)境創(chuàng)造中的應(yīng)用研究，為當(dāng)?shù)胤课萁ㄔO(shè)的可持續(xù)發(fā)展提供新的發(fā)展思路，尋求適合現(xiàn)階段我國地方綠色建筑以“低耗”為核心、可持續(xù)營建為手段實現(xiàn)綠色建筑的有效途徑，以擺脫過去媚俗、跟風(fēng)的桎梏，并探討有自主性、具地方文化、適合氣候風(fēng)土的可持續(xù)營建方法。

圖1 基地區(qū)位示意圖

圖2 方案透視圖

圖3 總平面

2 設(shè)計策略

2.1 生態(tài)·生長·以人為本

在岱海草房子建筑設(shè)計（圖2～9）中，本著“以人為本”的精神，以“生態(tài)·生長”的理念，為使用者提供全方位人文關(guān)懷與本土生態(tài)文化的宣傳，使其不僅反映生態(tài)理念，同時也展現(xiàn)鮮明地域性建筑的特征，充分 詮釋岱海地區(qū)的歷史背景與文化特性，進(jìn)而推進(jìn)生態(tài)理念的宣傳，提高人們的環(huán)保意識。

2.2 與環(huán)境共生，減少對環(huán)境的負(fù)面影響

在建筑設(shè)計中，力求降低建筑能耗，減少對大氣的污染以及對周圍環(huán)境的干擾，努力協(xié)調(diào)人與自然生態(tài)的關(guān)系，以盡可能保護(hù)各種不可再生資源，營造高質(zhì)量的生態(tài)環(huán)境與地域性建筑。

2.3 因地制宜，發(fā)展本土生態(tài)技術(shù)

岱海景區(qū)位于北方寒冷地區(qū)，屬典型的中溫帶季風(fēng)氣候，降水量少而不勻，寒暑變化劇烈。當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展相對滯后，房屋建設(shè)水平較低，基礎(chǔ)設(shè)施亦不夠完善。由于道路交通不發(fā)達(dá)，更加阻礙了當(dāng)?shù)胤课萁ㄔO(shè)的發(fā)展。因此，該地區(qū)的可持續(xù)營建，首先應(yīng)與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件和生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)。也即要根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)、運(yùn)輸條件、建材資源等來確定建筑方案與技術(shù)措施，盡可能做到因地制宜，就地取材，降低建造費(fèi)用。

3 地方性可持續(xù)資源的應(yīng)用

3.1 當(dāng)?shù)氐木G色建材——草磚

我們在實地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)厥a(chǎn)牧草（圖10）、苜蓿和玉米秸稈，在技術(shù)處理得當(dāng)?shù)那闆r下，它們可以成為一種非常理想的生態(tài)、可再生的綠色建筑材料。這種建筑材料具有就地取材、資源豐富、可再生、保溫性能好、運(yùn)輸及加工費(fèi)用低、能耗少等優(yōu)勢。因此，本項目大膽地采用干牧草混合少量苜蓿、秸稈壓制而成的草磚（圖11）作為房屋建筑的主要保溫圍護(hù)材料。

3.1.1 優(yōu)勢

草磚是一種常見資源，出產(chǎn)量極大，處置起來也很簡單，房屋發(fā)生損毀后，還可以輕易地從其他建筑材料中剝離出來加以回收再利用。例如用作花卉種植的覆蓋層等等。與其他建筑材料相比，草磚的制作和運(yùn)輸都要更為簡便?？梢哉f草磚的生產(chǎn)對環(huán)境幾乎沒有負(fù)面的影響。牧草在光合作用過程中所吸收的CO2甚至高于制作以及運(yùn)輸過程中所釋放的CO2。

因此，將草磚作為保溫圍護(hù)材料，將有助于持續(xù)性地減少建筑工業(yè)的CO2釋放量。較木材的制作和處理過程而言，牧草在制成草磚的過程中所產(chǎn)生的CO2和能耗都要低得多，可以說草磚符合“可持續(xù)性”建筑材料所需的一切條件，比木材更為優(yōu)越。

3.1.2 擔(dān)憂

當(dāng)人們意識到要居住或者工作的房屋的墻體是由草磚砌筑而成的時候，通常會由于強(qiáng)烈的疑惑與下意識的擔(dān)憂而顯得躊躇。這些反應(yīng)其實是因為知識的缺乏和對新鮮、未知事物莫名其妙的恐懼。本項目的設(shè)計實踐就是試圖通過提供有用的信息，帶領(lǐng)人們?nèi)ヮI(lǐng)略未知、排除擔(dān)憂。

圖4 一層平面

圖5 二層平面

圖6 三層平面

圖7 屋頂平面圖

圖8 1-1剖面圖

圖9 建筑功能示意

圖10 當(dāng)?shù)氐哪敛?/p>

圖11 草磚

國外許多成功設(shè)計案例研究已經(jīng)一再表明，即使是在已經(jīng)使用較長時間的草磚建筑內(nèi)，也完全沒有發(fā)現(xiàn)昆蟲或鼠類。事實證明，達(dá)到一定密度的草磚有足夠的強(qiáng)度與密實度來滿足安全及防火要求。再加上一些額外的防腐防水處理，完全可以達(dá)到預(yù)期效果。

3.1.3 參與建設(shè)的樂趣

“草房子”的技術(shù)施工簡單，易操作，可謂是DIY（Do it yourself）的理想選擇。除了基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)部分之外，很多工作都可以由毫無施工經(jīng)驗的人員來承擔(dān)。因此，在“草房子”的建設(shè)過程中，很容易使人聯(lián)想起各家各戶互相幫助建造住房的情景。對于所有參與者來說，蓋房子的過程無疑是一次令人興奮的互動過程， 是一項愉悅的社會經(jīng)驗。換句話說，建造這種“草房子”，不僅可以節(jié)約建造成本，而且通過參與建造房屋的活動，還可以加強(qiáng)社會聯(lián)系。

3.2 風(fēng)力發(fā)電

對風(fēng)力的利用可以追溯到公元前5000年埃及人的航?；顒印：髞?，人們逐漸利用風(fēng)力來汲水或研磨谷物等，不少這類裝置至今仍在使用。在近代，20世紀(jì)上半葉出現(xiàn)了風(fēng)力渦輪機(jī)，可以為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電力；大型的“風(fēng)力農(nóng)場”則產(chǎn)生于20世紀(jì)后半葉。

與常規(guī)能源相比，風(fēng)力發(fā)電的最大問題使其不穩(wěn)定，解決這個問題可采取的方法有：（1）與電網(wǎng)相連；（2）采用大型蓄電池；（3）采用“風(fēng)力—光伏”互補(bǔ)系統(tǒng)；（4）采用“風(fēng)力—柴油機(jī)”互補(bǔ)系統(tǒng)。根據(jù)本項目情況，設(shè)計中采用第二種方案。

岱海草房子利用當(dāng)?shù)匚鞅憋L(fēng)力大的特點，充分利用風(fēng)能，采用20個7.5kW的風(fēng)機(jī)，為建筑提供基本用電負(fù)荷。

3.3 主動式太陽能利用

利用太陽能進(jìn)行建筑采暖，可以結(jié)合熱泵使用，不僅能將太陽熱能這一不穩(wěn)定的低位熱源轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的高位熱源，同時由于室外進(jìn)入到蓄熱槽中的空氣與采暖空間的循環(huán)空氣彼此是獨立的，還可以滿足空氣質(zhì)量的要求。

4 適宜的生態(tài)技術(shù)應(yīng)用

4.1 可持續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)

建筑“骨架”采用等體積鋼結(jié)構(gòu)框架（圖12），建筑“表皮”則就地取材采用當(dāng)?shù)馗赡敛菁庸ざ傻牟荽u，填充在鋼結(jié)構(gòu)中作為外墻。本設(shè)計所采用的鋼材具有輕質(zhì)高強(qiáng)、受力均勻、易于工業(yè)化、能耗小、綠色環(huán)保、可循環(huán)使用等優(yōu)點，能很好地滿足草場地區(qū)所要求的建筑可移動、可拆卸、預(yù)制式、施工速度快并減少現(xiàn)場加工等要求。由于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況不夠理想，需要采用樁基礎(chǔ)?；准芸?.9m，以保護(hù)地表（圖8、13）。

4.2 生態(tài)環(huán)境的動態(tài)保護(hù)

在場地環(huán)境設(shè)計方面，通過種植如紅柳等繁殖快、生長面積大、利于鳥類棲息、牛羊不吃的植物，為1200畝草場（禁牧區(qū)）形成了天然屏障；同時考慮季節(jié)變化與景觀需求，在基地范圍內(nèi)培育觀賞性佳的野生草種，形成多種適宜植物相互滲透設(shè)計。

4.3 新能源的利用

內(nèi)蒙古地區(qū)太陽能資源可利用程度很高，風(fēng)能其次。因此，應(yīng)充分合理利用太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)，解決好能源自給。本設(shè)計采用屋頂太陽能集熱板，并在場地內(nèi)設(shè)置風(fēng)車發(fā)電裝置以滿足建筑用電需求。

另外，本項目還采用了先進(jìn)的霧水露水收集與利用系統(tǒng)，補(bǔ)給建筑用水以節(jié)省水資源。

5 結(jié)語

內(nèi)蒙古岱海草房子建筑材料就地取材，技術(shù)上簡單易行，施工方法易于接受，減少了能源的使用，也相應(yīng)減少了CO2的排放及其對環(huán)境的負(fù)面影響。同時，由于所選用的墻體圍護(hù)保溫材料為農(nóng)作物廢棄物，既減少了加工運(yùn)輸保溫材料所帶來的能耗與污染，也減少了每年春季焚燒牧草所帶來的大氣污染，值得大力推廣。

“可持續(xù)營建”并非從工地空氣污染防治的末端來談?wù)摻ㄖh(huán)保問題，而是從“可持續(xù)的建筑構(gòu)造”、“可持續(xù)的施工方 法等層次，亦即從策劃、設(shè)計到施工的全過程，建立完整的綠色營建管理體系。“可持續(xù)營建”在于評估從建筑結(jié)構(gòu)體到室內(nèi)裝潢、從施工到日后拆除的環(huán)境污染量，前者為“事前預(yù)防”，后者為“事后管制”，兩者剛好構(gòu)成完整的建筑物 生命周期環(huán)境污染防治系統(tǒng)。

圖12 組合后的鋼結(jié)構(gòu)框架

圖13 岱海草房子透視

過去人們以為建筑污染是屬于單純營建施工的“事后治理”問題。事實上，堅持建筑環(huán)境污染防治必須從“源頭整治”做起，亦即由設(shè)計階段的“綠色構(gòu)造”、營造階段的“綠色施工”，均是建筑環(huán)保的一環(huán)。唯有如此，才能建立徹底的“可持續(xù)營建”體系。

地方性可持續(xù)資源的應(yīng)用，使得可持續(xù)營建思想得以更廣泛地推廣。只要符合氣候、生態(tài)、節(jié)能的可持續(xù)設(shè)計，自然會呈現(xiàn)其風(fēng)土特色，達(dá)到建筑審美的要求。

注釋

① 修實公益基金是友成基金會首個由企業(yè)家發(fā)起的非公募專項公益基金，2009年8月18日由北京市政協(xié)常委、原京能集團(tuán)董事長李鳳玲先生創(chuàng)辦。

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