装配式被动房建造技术在乡村振兴中的应用

黑龙江省鸿盛建筑科学研究院

林国海 翟洪远 张司本

1背景

1.1提高农村房屋的结构安全度迫在眉睫

    在以往的自然灾害中（风灾、火灾、水灾、雪灾和地震），农村往往是重灾区，政府在抗灾抢险中所投入的大量人力和物力，大都用在了从倒塌的房屋废墟中救人，农村房屋在灾害面前变得不堪一击。而这种悲剧在农村一再上演。如何将救灾向防灾过渡，尽早实现我国农村房屋既节能环保、又彻底告别因自然灾害造成的房屋倒塌和人身伤亡，做到8级震灾“零死亡”，即受灾不受害或少受害，是我国要亟待解决的实实在在的民生问题。

1.2农村房屋更需节能

    东北农村没有集中的供热管网，冬季房屋主要依赖焚烧秸秆或燃煤来取暖。每到冬季，几乎家家都在房后堆积了十几甚至几十立方米的秸秆垛，这些秸秆垛在风力作用下，不但严重污染环境，还是重大的火灾隐患。焚烧秸秆或燃煤取暖产生的烟气，未经任何净化就对外直排，这不但严重污染自身居住环境，更是让城市的雾霾空气“雪上加霜”，何谈乡村宜居环境。

1.3农村旱厕需要改造

    传统的农村室外旱厕环境多是不堪入目且使用尴尬、不便。目前，各地农村也实施了一些室外旱厕改造项目，但大都是将旱厕的遮挡由原来的木板更换为彩钢板，由原来露天变为加个“盖”，由原来的土坑或砖槽更换了一个桶，只做了外观的“美容”，但旱厕依旧。定期的清掏增加了农民经济负担，弃用现象严重，虽然政府为之改造了新的厕所，但旧的旱厕依然存在，日后仍需进行二次改造。一项“惠民”的民生工程演变成了“扰民”的闹心工程，其原因，就是对“厕所革命”认识不足，将旱厕改造与粪污处理同步解决，没有理解“厕所革命”的真正意义。

1.4产业兴旺是乡村振兴的关键

    近年来，严寒和寒冷地区的农村已经开始建造了越冬农业温室种植新鲜果蔬，但传统的农业温室建造技术在冬季需要大量的燃煤来给棚室供暖加温，才能保证果蔬的生长。如此，不但严重污染环境，而且还增加了种植的附加费用，冬季收支核算时，扣除消耗，收入一般，影响了农民的种植积极性。因此，用传统技术建造的农业温室在冬季基本闲置，不但不能有效地为城镇居民提供新鲜果蔬，就连农民自己也是靠秋季存储的蔬菜来过冬，新鲜果蔬只能靠相邻暖温带区域通过物流被动供应。

1.5小农户生猪养殖是稳产保供的基础

    我国是全球猪肉消费和生猪养殖第一大国，养殖业产值占农业总产值的18%，其中50%以上来自农村农民的中小散户养殖场户（小农户）。这足以说明，中小散户养殖场是生猪稳产保供不可缺少的组成部分。近年来，国家对环境保护的力度不断加大，将一大批生猪饲养环境严重低于国家标准要求和易于传播疫情的中小散户养殖场进行了清理。加之2018年非洲猪瘟疫情肆虐和防控的问题，这些都是造成寒地生猪存栏数量锐减的主要原因。寒地生态猪舍的建造成为迫切需求。

2装配式被动房的应用

2.1出台相关标准，规范建造行为

    黑龙江省鸿盛建筑科学研究院是住建部授牌的“国家住宅产业化基地”和“国家装配式建筑产业基地”，将近300项专利技术全部产业化，并主编了几十部相关行业、协会、地方的工程建设标准、技术导则和建造图集，是集产、学、研、用一体的民营科技型企业。近年来，该企业与黑龙江省农业科学院的农业农村部种养结合重点实验室、东北农业大学、哈尔滨工程大学等科研院校及相关的配套部品产业化基地联手，分别将自主知识产权的装配式保温与结构一体化聚苯模块低能耗房屋建造技术（传热系数K=0.1~0.25W∕（m²·K））、低能耗门窗（传热系数K=0.7~1.2W∕（m²·K））、轻型钢结构技术、新风和排风热回收技术等与相关交叉学科的耐低温生物菌群发酵净化技术、秸秆发酵床生物降解技术、自动除雪除霜和冷凝水回收技术、物联网监控跟踪和远程名医诊断技术、太阳能土壤蓄热与地道风技术、寒地种植与养殖技术、病虫害与瘟疫防控技术、粪便无害化处理技术等有机结合，通过优势互补和扬长补短，打造大量接地气的示范项目，深受用户的赞扬。为我国农村建造被动式抗灾房屋、“厕所革命”、装配式非补温日光温室、装配式非补温日光生态猪舍提供了可靠的技术支撑，为改善农村人居环境、建设美丽宜居乡村、实施乡村振兴战略提供了坚实的技术和产业保障。相关的标准、图集和导则如图1所示。

图1厕所革命技术导则、日光温室技术导则及生态猪舍技术导则

2.2在农村大力推广装配式保温与结构一体化低能耗抗灾房屋建造技术

    近年来，在习近平总书记乡村振兴战略的倡导和引领下，住建部科技发展促进中心与地方建设主管部门联手，依托当地的住宅产业化基地和装配式建筑产业化基地，通过标准化设计、工厂化制造、装配化施工、精细化监管、网络化宣贯、因地制宜和示范引领，在农村大力推广该技术，取得了可喜的效果。装配式聚苯模块混凝土结构低能耗抗灾房屋和装配式聚苯模块轻型钢结构低能耗抗灾房屋以性价比高、施工速度快、易施工性强、工程质量易保证的独特优势，深受农民的青睐（该技术在2015年获得了黑龙江省政府科技发明一等奖），具体如图2-图5所示。

图2-3建造中的装配式聚苯模块混凝土结构低能耗抗灾房屋

图4-5使用中的装配式聚苯模块低能耗抗灾房屋

    国家住建部专门出台了专项标准《聚苯模块保温墙体应用技术规程》JGJ/T420-2017，该标准的出台，为农村建造装配式低能耗抗灾房屋提供了技术支撑。

2.3推进农房结构加固与节能改造

    2019年11月28日，住建部为贯彻落实《中共中央、国务院关于打赢脱贫攻坚战三年行动的指导意见》，进一步提升农村住房安全性鉴定的效率和准确性，加快推进农村危房改造工作，出台了《农村住房安全性鉴定技术导则》。建议地方建设主管部门以此为契机，尽快出台相应的配套政策，对既有农房修缮加固的同时，也对其围护结构按被动式低能耗房屋建造标准一并进行了节能改造，既做到结构安全，又实现冬暖夏凉。

2.4我国农村“厕所革命”势在必行

    党的十八大以来，将农村的厕所革命列入中国新时期的一项重大民生工程。习总书记指出：坚持不懈推进厕所革命，努力补齐影响群众生活品质的短板。在习总书记倡导、引领和推进下，我国农村的传统旱厕已经有了很大的改观。尽管如此，仍然还有大部分地区的农村，由于对“厕所革命”的认识不足和没有接地气的技术以及产业给予支撑，在项目推进过程中，一直还用传统清掏式的思维模式去打造，，日后还需要进行二次改造，没有将旱厕改造与粪污处理同步解决。

“厕所革命”就是实现旱厕改造与粪污处理的统一，旱厕改造要与粪污处理同步解决、一次到位。要想实现这一目标，必须要做到以下两点：

（1）将马桶、盥洗和餐厨的粪污统一收集，采用生物降解处理技术，实现粪便不清掏、排放达国标。粪污在无需下水管网和免清掏的前提下，通过表层土壤迁移排放。

（2）按照被动式房屋的标准，建造一个与既有房屋毗连的卫生间，淘汰传统室外旱厕，实现如厕或洗浴不出门。

    打造农村宜居环境最迫切需要解决的难题有三个，一是要实现粪便和污水的无害化排放，即“厕所革命”；二是要做到生活垃圾分类处理；三是必须将农民新建居住房屋建造纳入监管，把控住源头关，既要保证房屋的结构安全，又要实现房屋的低能耗。只有有效破解了这三个难题，农村的生态宜居环境才能早日实现。

2.5寒地装配式非补温日光温室助力农村绿色种植产业发展

    将装配式低能耗房屋建造技术与绿色种植和生态养殖相结合，助力乡村的生态产业兴旺发展，助力农民脱贫致富是有效途径之一。

    装配式低能耗非补温日光温室，是以聚苯模块混凝土结构复合墙体和轻型钢结构双层塑料膜内置保温棉被为依托（低能耗围护结构），融入了双动力起降保温棉被系统、自动除雪系统、自动除霜系统、地道风土壤加热系统、太阳能土壤蓄热系统、温度和湿度调节系统、蚊蝇遮挡系统、物联网控制系统等。在严寒和寒冷地区率先做到与传统日光温室相比，在几乎不增加建造成本的前提下，实现了温室全自动控制，不需要燃煤或其它补温，室内温度就完全可以满足种植瓜果的需求；而且还做到了温室结构全生命周期内免维护，经过几个冬季和若干个不同区域项目的应用实践，已经积累了大量的实用数据，形成了完整的成套建造技术，为全面推广应用奠定了坚实的基础，可为农民致富提供可靠的技术支撑。经测算，农民一年的种植和养殖收入当年就可收回建造装配式非补温日光温室的投资成本。这不但可以使农民快速实现脱贫致富，还颠覆了农村一成不变的“猫冬”，不仅调整了农村的种植和养殖结构，还丰富了冬季城镇居民的菜篮子。图6为寒地非补温日光温室结构示意图，1—地风管；2—保温墙体；3—蓄热槽；4—后坡板；5—保温棉被；6—振动电机；7—棚膜；8—钢拱架；9—冷凝水收集槽。

图6寒地非补温日光温室结构示意图

    借助寒地装配式非补温日光温室可以实现在严寒和寒冷地区一年四季连续种植瓜果。在种植技术和品种方面，通过地方政府的政策支持、相关农科院和农业大学的技术支持，为农民致富提供有力保障。同时还可以进行实地教学，提高相关专业大学生的实践能力和农民的种植技术水平。

2.6寒地装配式非补温日光生态猪舍助力农村中小散户生猪养殖产业的健康发展

    东北生猪的饲料资源充足品质优良，只要在低能耗生态养殖、粪污无害化处理、全封闭饲养和抵御瘟疫入侵方面给力，将寒地装配式低能耗建筑技术向农村种植和养殖方向延伸，与种植、养殖、生物、防疫、环境和信息化等相关交叉学科有机融合，就可以现冬暖夏凉和生猪粪污无害化和资源化处理，有效防控非洲猪瘟侵入。

（1）封闭养殖的生猪，一生以舍为伴，猪舍的舒适度（猪福利）和洁净度（防猪瘟）是决定中小散户生猪养殖收益和生猪品质的重中之重。这足以说明，一座投资少、见效快、易施工强、维护运营成本低的低能耗生态环保抗瘟疫的猪舍，是助力东北农村中小散户生猪养殖产业长足发展的关键。

（2）寒地装配式非补温日光生态猪舍成套技术是以是以聚苯模块混凝土结构复合墙体和轻型钢结构双层塑料膜内置保温棉被为依托（低能耗围护结构），在原寒地装配式非补温日光温室的基础上，将秸秆发酵床生物降解粪便系统、瘟疫防控和自动洁净消毒系统、地道新风加热和排风热回收系统、水料自动补给系统、信息化自动控制和远程诊断系统、轻音乐系统等技术集成，实现了建造技术标准化、部品制造工厂化、施工现场装配化、工程质量精细化。该主体结构耐久年限不低于50年，突出体现了寒地装配式低能耗建筑的技术特点，在冬季，无需补温，即可满足饲养牲畜的需求。图7为寒地装配式非补温日光生态猪舍结构示意图，1—发酵床；2—保温棉被；3—后坡板；4—振动电机；5—遮阳网；6—棚膜；7—钢拱架；8—冷凝水收集槽；9—新风口。

图7寒地装配式非补温日光生态猪舍结构示意图

（3）装配式非补温日光生态猪舍可充分利用太阳光进行紫外线消毒。

3总结

    乡村振兴要坚持将学科融合、接地气的科研成果持续断向农村输入，坚持惠农政策的延续性，我国的农村才会环境宜居、产业兴旺。被动式低能耗房屋建造技术在我国越来越受到业内的青睐，被广泛应用到城镇建筑中，取得了良好的社会效益。这一建设科技成果推广应用于美丽乡村建设，助力乡村振兴战略的实施，为农业强、农村美、农民富提供技术支撑，是新时代赋予建筑人的责任和使命。