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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 鄂爾多斯草原牧區(qū)人居生態(tài)建筑
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 針對(duì)目前鄂爾多斯經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展中伴隨著的能源消耗嚴(yán)重、環(huán)境惡化，以及當(dāng)?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(guò)程中產(chǎn)生的耗能、耗材、耗地等問(wèn)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(qiáng)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(wèn)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(duì)舍飼建筑進(jìn)行調(diào)研提出改造意見(jiàn)（已完成）。二期針對(duì)人居建筑進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)，對(duì)單體建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)（正在進(jìn)行）。三期針對(duì)牧區(qū)聚落規(guī)劃進(jìn)行研究。本方案設(shè)計(jì)為二期服務(wù)，從地域性、文化性等諸多因素出發(fā)，對(duì)牧區(qū)建筑的建筑節(jié)能技術(shù)、綠色生態(tài)方法進(jìn)行思考與設(shè)計(jì)。
- 詳細(xì)介紹：
- 基地現(xiàn)狀: 鄂爾多斯地區(qū) 1、存在問(wèn)題：1）過(guò)度放牧導(dǎo)致當(dāng)?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(yán)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(shì)：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(jì)的有利前提和基礎(chǔ)。2）當(dāng)?shù)啬撩竦木幼》绞奖Ａ袅嗣晒抛鍘状玫哪Ｊ?，通過(guò)建筑空間的合理安排，可以滿足幾類(lèi)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(dāng)?shù)靥?yáng)能資源豐富，太陽(yáng)年總照量在4400J～66MJ/m2之間。得天獨(dú)厚的太陽(yáng)能資源為太陽(yáng)能在建筑中的利用創(chuàng)造了良好的條件。4) 當(dāng)?shù)厣沉⒚喉肥忍赜械赜蛐圆牧县S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(dāng)?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(jì)時(shí)可保留原來(lái)的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)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(hù)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(jì) 游牧民族以家庭為基本活動(dòng)單位，在許多情況下，家庭單獨(dú)活動(dòng)，家庭成員本身構(gòu)成游牧活動(dòng)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(jī)會(huì)也不斷增加，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后，兩族人們?cè)谖幕?、?xí)俗等方面出現(xiàn)了一定的共融，出現(xiàn)了相對(duì)穩(wěn)定的居住模式：現(xiàn)在，這一模式經(jīng)過(guò)更進(jìn)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(wú)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(dāng)?shù)鼐用竦纳盍?xí)慣與當(dāng)?shù)卦薪ㄖL(fēng)格，劃分室內(nèi)空間。一層設(shè)有陽(yáng)光間、臥室、餐廳、廚房、衛(wèi)生間、車(chē)庫(kù)。二層為臥室。該建筑的方案設(shè)計(jì)理念來(lái)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(shí)吸納了經(jīng)當(dāng)?shù)囟嗄晟a(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)的而保留下來(lái)的合理形式，使得這一建筑較當(dāng)?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(chǎng)的關(guān)系，合理規(guī)劃，營(yíng)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(gè)內(nèi)容，結(jié)合當(dāng)?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(chē)庫(kù)緊鄰山墻，阻斷建筑冷墻對(duì)主要起居室的影響。 當(dāng)?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(chē)庫(kù)與建筑后墻的空間，圍合出院的空間。 二、改建： 1）根據(jù)當(dāng)?shù)啬撩袼璧氖褂霉δ?，進(jìn)行牲畜圈舍設(shè)計(jì)，在保持原有建筑風(fēng)格的基礎(chǔ)上，圈舍的設(shè)計(jì)依據(jù)當(dāng)?shù)啬撩袼璧氖褂霉δ埽O(shè)有豬棚、剪毛舍、基礎(chǔ)毛羊舍、育肥羊舍、牛舍、草料間、青儲(chǔ)窖、儲(chǔ)草間、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等。2）改建建筑細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)（見(jiàn)方案圖） 通過(guò)調(diào)研走訪得出結(jié)論，由于住宅距農(nóng)田太遠(yuǎn)，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(shí)行輪牧，這樣在一定程度上避免了生態(tài)移民村“政府花錢(qián)牧民不買(mǎi)賬”的尷尬局面。 建筑單體方面，我們對(duì)當(dāng)?shù)卦薪ㄖY(jié)構(gòu)不進(jìn)行破壞，加入被動(dòng)式太陽(yáng)房，節(jié)省了煤炭等不可再生資源。同時(shí)，對(duì)室內(nèi)空間進(jìn)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(lái)客有一種歸屬感。對(duì)圈舍進(jìn)行調(diào)整，考慮到儲(chǔ)草棚與青儲(chǔ)窖很近，而本應(yīng)該先曬草再儲(chǔ)草的過(guò)程被青儲(chǔ)窖隔斷，從而加大了運(yùn)送的距離，給牧民帶來(lái)很多不便。因此我們的方案中調(diào)換了青儲(chǔ)窖和曬草臺(tái)的位置。 細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)： 1、太陽(yáng)能的利用： 冬季氣流循環(huán)使室內(nèi)升溫在冬天，太陽(yáng)能是用來(lái)供熱的。主要措施是為住宅加設(shè)陽(yáng)光間，白天蓄熱，夜晚通過(guò)熱交換與熱輻射向室內(nèi)提供熱量。陽(yáng)光間的空氣在白天吸收太陽(yáng)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(dá)北墻時(shí)，利用風(fēng)機(jī)提供的動(dòng)力，使熱氣向下流動(dòng)，經(jīng)過(guò)臥室地下的石塊層，此時(shí)石塊層便儲(chǔ)存了熱量，之后便會(huì)以熱輻射的形式釋放出來(lái)。而這時(shí)空氣的溫度已逐漸下降至低于太陽(yáng)房中的空氣溫度，由于風(fēng)機(jī)的推動(dòng)，氣流繼續(xù)向前流動(dòng)，重新被送入太陽(yáng)房，加熱后再次由上述路徑進(jìn)行熱空氣的循環(huán)，直至室內(nèi)的溫度達(dá)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(gè)特點(diǎn)是夏季利用太陽(yáng)能降溫。一方面，在建筑地下接通風(fēng)管道，連通陽(yáng)光間與室外（管道設(shè)有開(kāi)關(guān)），夏天陽(yáng)光間的溫度升高，氣體會(huì)沿屋頂向北墻通風(fēng)口運(yùn)動(dòng)，此時(shí)陽(yáng)光間氣壓降低，室外氣體通過(guò)管道和窗戶進(jìn)入陽(yáng)光間，這時(shí)，氣體會(huì)繼續(xù)沿著屋頂流向通風(fēng)口。同時(shí)在房屋的北邊通風(fēng)口處設(shè)置太陽(yáng)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(yùn)動(dòng)。由此便形成了氣流的循環(huán)，此時(shí)的太陽(yáng)能板雖然同樣是加熱氣體，但這時(shí)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(jiàn)方案圖。 2、當(dāng)?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(guó)煤矸石的積存量高達(dá)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(guó)的墻體材料仍是實(shí)心粘土磚占據(jù)主導(dǎo)地位，粘土及其他能耗較大。在我國(guó)，墻體材料約占整個(gè)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(yán)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(shù)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(yán)重，種植了大量沙柳。沙柳的特性是必須在一定的時(shí)間內(nèi)平茬，否則便不能正常生長(zhǎng)。這一獨(dú)特的地域性特點(diǎn)為草磚的使用創(chuàng)造了良好的條件。 4、吊炕:在北方，炕是當(dāng)?shù)赜蓙?lái)已久的休息與供暖不可或缺的形式之一。火炕原理是將日常生活中廚房產(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(guò)程使炕的溫度上升，達(dá)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(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 針對(duì)目前鄂爾多斯經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展中伴隨著的能源消耗嚴(yán)重、環(huán)境惡化，以及當(dāng)?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(guò)程中產(chǎn)生的耗能、耗材、耗地等問(wèn)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(qiáng)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(wèn)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(diǎn) 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(dá)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(biāo) 1經(jīng)過(guò)計(jì)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(hù)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(jì)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(biāo)qH（W/m2）24.49耗煤量指標(biāo)qc（kg/m2）18.445。
科學(xué)性、先進(jìn)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(yáng)能的利用：在建筑中加入被動(dòng)式太陽(yáng)房，利用當(dāng)?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(jìn)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(hù)結(jié)構(gòu)的材料，減少了粘土磚的用量，降低了對(duì)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(shù)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(shí)實(shí)現(xiàn)就地取材。 6)在羔房地板中敷設(shè)熱水盤(pán)管提高冬季保羔率； 改建的內(nèi)容包括：保留當(dāng)?shù)卦泻侠淼慕ㄖ问?，加入被?dòng)式太陽(yáng)房，節(jié)省了不可再生能源的應(yīng)用 。
獲獎(jiǎng)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(jìng)賽一等獎(jiǎng)。 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(jìng)賽（目前正在評(píng)審中）。 3.一期成果已被當(dāng)?shù)卣J(rèn)可并采納，技術(shù)等在當(dāng)?shù)貙?shí)際工程中已被應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)成員和指導(dǎo)教師已向當(dāng)?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(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無(wú)
作品可展示的形式
- 圖片、圖紙、模型
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 一、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 1）地域性特征顯著；2）鄂爾多斯太陽(yáng)能資源豐富；3）舍飼規(guī)劃設(shè)計(jì)等技術(shù)已經(jīng)被當(dāng)?shù)貙?shí)際工程認(rèn)可并得到了應(yīng)用；4）煤矸石等原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，可重復(fù)使用，無(wú)污染；5）根據(jù)沙柳生長(zhǎng)特性，草磚的利用可以改善當(dāng)?shù)刂脖粻顩r；6）建筑成本相對(duì)低廉，推廣性很強(qiáng) 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(shí)施性 一期： 2007年我們來(lái)到了鄂爾多斯市烏審旗，對(duì)牧民的居住和舍飼建筑進(jìn)行調(diào)研，提出了一些自己的意見(jiàn)與看法被當(dāng)?shù)丶磳⒔ㄔO(shè)的舍飼建筑、規(guī)劃的實(shí)際工程認(rèn)可并得到了一定的采納。 二期： 2008年我們?cè)俅蝸?lái)到鄂爾多斯已經(jīng)建成的舍飼建筑試驗(yàn)性示范戶家中調(diào)研：認(rèn)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(dāng)?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(jì)提出一種全新的理念，實(shí)現(xiàn)草原居住形態(tài)的科學(xué)演變，促進(jìn)當(dāng)?shù)厝司由鷳B(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 關(guān)于人居建筑，國(guó)外有比較完整的理論和設(shè)計(jì)原則。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家, 從 19 世紀(jì)末到 20 世紀(jì)初，像賴特的“有機(jī)建筑理論”、阿爾托對(duì)自然和傳統(tǒng)的關(guān)注, 以及柯布西埃的“走向新建筑”運(yùn)動(dòng)等都具有生態(tài)建筑的思想。自 20 世紀(jì) 50- 60 年代開(kāi)始, 國(guó)外的一些建筑師和理論家開(kāi)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(dá)國(guó)家都建立了一套適合本國(guó)國(guó)情的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。著名的英國(guó)建筑研究所（BRE）于1990年首次推出的建筑環(huán)境評(píng)價(jià)方法（BREEAM）是國(guó)際上第一套實(shí)際應(yīng)用于市場(chǎng)和管理中的生態(tài)建筑評(píng)價(jià)方法。針對(duì)當(dāng)時(shí)英國(guó)的市場(chǎng)需求和生態(tài)建筑發(fā)展?fàn)顩r，其評(píng)價(jià)目標(biāo)主要針對(duì)英國(guó)的辦公建筑?！癓EED綠色建筑等級(jí)體系”由美國(guó)綠色建筑委員會(huì)于1993年開(kāi)始著手制定，主要用于評(píng)價(jià)美國(guó)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(gè)國(guó)家參加的一項(xiàng)國(guó)際合作行動(dòng)，其核心是通過(guò)“綠色建筑評(píng)價(jià)工具”（GBTool）的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究，為各國(guó)各地區(qū)綠色生態(tài)建筑的評(píng)價(jià)提供一個(gè)較為統(tǒng)一的國(guó)際化平臺(tái)，從而推動(dòng)國(guó)際綠色生態(tài)建筑的全面發(fā)展。澳大利亞的NABERS是一個(gè)最新開(kāi)發(fā)的適應(yīng)澳大利亞國(guó)情的綠色生態(tài)建筑評(píng)價(jià)工具。這些評(píng)價(jià)方法在實(shí)踐中得到了較好的應(yīng)用，對(duì)各個(gè)國(guó)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(guó)在生態(tài)建筑評(píng)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(lái)都積極予以推動(dòng)，取得了重要的進(jìn)展。形成了幾套生態(tài)住宅建筑評(píng)價(jià)體系的框架。目前國(guó)內(nèi)較權(quán)威的生態(tài)建筑評(píng)估體系有《中國(guó)生態(tài)住宅技術(shù)評(píng)估手冊(cè)》（2001年發(fā)行第一版，2003年完成第三次升級(jí)）和《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378—2006）。而且針對(duì)當(dāng)?shù)氐赜蛐蕴攸c(diǎn)，已經(jīng)在部分地區(qū)開(kāi)展了一些卓有成效的研究，國(guó)家和當(dāng)?shù)卣诮畮啄曛凶隽撕芏嗍痉豆こ?，為太?yáng)能等可再生能源的在建筑的利用和推廣起到重要作用。 國(guó)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(lái)西亞設(shè)計(jì)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(duì)本地區(qū)進(jìn)行的研究項(xiàng)目，目前依然空缺。
