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陕西女博士花40万造节能房,全年不花一分钱电费

环球中文网 时间:2023-11-02 08:38:11

【环球中文网 cbeiji.com讯】  2021年,35岁的王怡琼,

改造了老家陕西渭南的农村自建房。

原本废弃了16年的老平房,

被改成了一座“黑科技”节能住宅。

房子可以自己发电,满足一家人的日常使用,

全年几乎零电费;

院内的水循环系统,

可以应对西北的干旱气候;

“阳光罩”、能够发热的绘画、空心玻璃砖……

让房子实现低碳取暖。
 







房子入围有“建筑界奥斯卡”之称的美国建筑A+大奖的

可持续私人住宅类别,全球只有5栋房子入围


主创设计师:高博、王怡琼

今年,这栋住宅入围了A+国际建筑大奖。

一般节能房造价很高,动辄百万,

很难在乡村推广,

王怡琼自己就是建筑师,

便用尽各种心思寻找“平替”方案,

最后她把这处占地1000多平、

建筑面积270㎡宅子的总造价,

压低至40万元。

设计师朋友们都不敢相信:

“你是怎么做到的?”

10月中旬,一条来到渭南乡郊,

探访这座充满了“低能耗”细节的乡村自建房,

如何做到了既省钱又节能。

编辑:韩嘉琪

责编:陈子文








玻璃砖房外观



10月中旬,正值陕西关中的“晒秋”时节。一条摄制组驶离西安一个小时后,便到了渭南的城郊地区巴邑村,公路沿途铺满了晾晒的玉米,大片的金色在乡间绵延流淌。

王怡琼的家位于108国道旁,稍不留神,就可能错过这栋入围国际大奖的房子,因为关中传统民居“深宅,窄院,封闭”,只有从正门入,才能看到院子里别有洞天。





房子位于陕西渭南乡郊地区, 院子后面是一望无际的农田







晒秋时节,火红的柿子点亮了村庄



进入狭长的院子,一栋玻璃砖房矗立在眼前,既现代又传统。房子保留了红砖的裸砖样貌,粗粝、质朴,阳光下的玻璃砖轻盈灵动,不锈钢的镜面房门映衬院内的自然景观。







玻璃砖的光影效果梦幻灵动



小朋友在水池边玩水,用竹子作为金箍棒大显身手;隔壁家的奶奶坐在小椅子上安静地晒着太阳。自从房子建成以后,村民就特别喜欢来串门。






屋主、建筑师王怡琼



王怡琼既是屋主,也是设计师,她是西安建筑科技大学的讲师、在读博士。6岁以后,她随父母从老家渭南迁至西安,自此告别了故乡。这栋房子原本是她的爸爸给奶奶建造的养老房,奶奶去世后,荒废了16年。

直到3年前,王怡琼了解到同门师兄、西安建筑科技大学的高博教授申请到了科技部和陕西省的重大课题——对乡村既有民居的绿色营造。于是她自告奋勇,提议用老家的房子做课题研究。一年多的时间,她和学校的团队用40万,造了个热、风、光、水、电多方位“黑科技”的节能房。








左:起居室空间

右:“黑科技”绘画,背后是可以调节热量的相变材料



过程中王怡琼曾数度崩溃,预算有限,每一笔花销都得精打细算。她说让自己坚持下去的,就一个朴素的愿望:20年前,她的父亲给奶奶盖了这栋养老的房子;20年后,父亲即将退休,她也想要把改造后的房子,像礼物一样送给父亲。

以下是王怡琼的自述。

我们这次设计的是一个“低配版节能房”,对于在乡村推广节能房,可能更有意义。






房子改造前





房子的新材料与技术应用


设计都是从问题出发的。原来的房屋是关中传统的窄合院,进深长,采光不好、昏暗阴冷,由于是平顶,屋顶的渗水问题严重。改造时,我们就从热、风、光、水、电几个方面来处理。

房子延续了关中传统的格局,由宅前地、门房、前院、正房和后院来构成。总占地面积1000多平,主体建筑200平方。





阳光间,像是给房子穿了一件保暖的衣服


关中地区全年气温偏冷,冬天最低只有5度左右。我们就在既有建筑上增加了一个南向的C型腔体,像是给房子穿了一件舒适的厚衣服。同时,它也可以作为一个阳光间,人可以坐在里面晒太阳、看书。





绘画背后的相变蓄热材料,可以调节室内热量



阳光间里,我实验性地放置了三幅带有“黑科技”的手工装饰画,画布的背面是相变蓄热材料,当室内温度高于17度的时候,它可以吸热,低于17度,可以放热,从而去调节室内热量。

加建二层的时候,我们借鉴了关中传统“厦子房”(意为偏房)坡屋顶的形式,体现了“房子半边盖”的民居特点。





中国传统的民居建筑里,屋顶一般都是“人”字型结构



但在关中地区,屋顶经常是“人”字型的一半,

这样可以让左右两家的墙贴在一起,更加利于保温

我们还引入了关中传统的闷顶,在坡顶与屋内的顶棚之间加建一个“天花板”,变出一个空心保温层。

起居室、卧室的外墙采用了内保温材料,可以抵挡北向的寒风;外窗采用了Low-E中空玻璃,冬季可以防止暖气外逃。整栋房子基本可以实现零碳取暖。





玻璃顶,同时解决了采光和通风问题



原有的房屋采光不好,我们就拆除了屋顶的一块楼板,在上面做了玻璃顶,不仅改善了采光,还利用热压形成了拔风筒效应,促进室内通风。

这个玻璃顶也充当了天井的作用。天井是传统民居中的一个精神空间,如今,村子里的亲戚经常聚在这里唠嗑、晒太阳。

天井的植入,也让空间的划分更加明确。我用竹子做了一个小隔断,一边是餐厅、吧台和厨房,一边是天井下面的会客区域。

乡村地区,关于水的生态处理一向比较弱,所以在这个房子里,我们实践了一些技术含量低、便于推广的措施。





前院的水窖上方,设计了一个景观水池装置



关中地区气候相对干旱,一年里降雨分布极不均衡,冬天少雨,夏天暴雨,所以我们设计了三套水系统,一是雨水的收集,二是生活废水的利用,三是厕所污水的排放。

厨房、淋浴后的比较干净的“中水”,在经过三缸处理器的净化后,用于日常的浇花、洗手、冲洗厕所;马桶出来的比较脏的“黑水”会通过一个既有的化粪池过滤,用于灌溉院子后的农田。此外,收集的雨水经净化后也会被引入前院的蓄水池。

在前院的水窖上方,我们还加入了一个景观水池装置。






从村子里收集来的废弃的米缸

改造成了三缸污水处理器





水处理系统的原理图


传统的三缸装置其实是用混凝土砌筑出来的,但我们想了一个低成本的替代方案:把村里收集来的废弃的米缸埋在地下,里面放入一些净化介质,如碎瓦片、碎砖块等,并在上层用管道进行连接,一个家庭版的污水处理装置就做好了。





传统的坡顶,不仅便于排雨

还利于太阳能板追随太阳的角度



屋顶之上,我们放置了18块光伏太阳能板,平均下来一天可以发18度电,我们把发的电卖到国家电网,再从国家电网平行购买。折算下来,一年基本不需要另花电费。








房子建成后,很多朋友都不敢相信它的造价只有40万



房子建成以后,我身边很多设计师朋友都来预约看房,大家最直观的感受是:你怎么可能花了40万就把这件事情做成了?

其实,最初我和高博老师团队做方案的时候,施工队给我们的报价是100万,我们都很吃惊:费用为何如此之高?所以我们做的第一件事情就是优化方案。

一开始,我们的设想是在二层加建的部分使用钢结构,钢结构自重轻且坚固,施工技术成熟,但造价很高。所以我们最终只在屋顶的框架上保留了钢结构;主体结构,使用了低成本的砖混结构;南立面,我们采用了混凝土结构,可以在带来自由立面的同时,提供很好的结构荷载。这样,我们才将第一轮的预算压低下来。





工人在实验砌筑方法


为了节省人力成本,我们自己找了施工队,现场摸索建造工艺和方法。

对于村里的工人来说,这些新工艺和新技术是他们之前从未接触过的,所以当我找到的第一批施工队听到我们的方案时,回答都是做不了。到后来,在高博老师的团队的支持下,工人都是在现场边学边做。

我还联系了一些跟学校长期合作的企业,比如这次用到的太阳能板就是我从校企合作里拉的赞助。





陶土砖搭建的置物架





陶土砖搭建过程



这个房子里,我基本没有购入额外的家具,家具的主体都是我和学生用陶土砖砌的,总共花了4000多块钱。

用陶土砖做室内设计,主要是想弥补我的一个遗憾。我们房子主要的建筑材料是红砖,但一开始,我其实更想用陶土砖。由于一块陶土砖的价格是红砖的两倍多,只好选择放弃。





陶土砖肌理细腻,排水透气

相比之下,红砖的外表粗糙,有电烤的黑点



用陶土砖搭建家具的过程,就像垒积木一样。我带了几位建筑系的学生,前一天出方案,后一天施工。我们把云石胶、ab胶、结构胶几种胶水混合起来,用于凝结砖块,效果非常牢固。

一周的时间,我们就砌筑了厨房的吧台,客厅的板凳,洗手池的水池,入口处的鞋柜,墙面上的置物架,以及二楼的隔墙。后来,有学生开玩笑说,可别让王老师再看到剩下的陶土砖了,要不然她一定还能捣腾出点什么。

除了陶土砖家具以外,其他的家具也都是我回收的二手物件。





餐桌的桌面,是由村民手里回收来的木门改造而成





卧室的门,是用造房子的剩余木料做的



餐桌的桌面是我从村民手里收集来的一块实木门板,有两米多长,大小刚好适配,价格只要500多块;卧室的门,是用造房子的剩余木料做的,为了环保,甚至都没有上漆;其他的小凳子、毛毯、插花瓶的缸,都是我从姥姥家拿的她不要的东西。






学生的DIY绘画


墙上挂的画,是学生们在房子的施工现场就地取材、就地绘制的。大家把石英砂和颜料混合之后,再用纱布把肌理感做出来,然后用抹墙的方式把颜料抹上去的。

其实,我学建筑这么久,一直都没经历过真正盖房子时候的煎熬。只有这次在改造房子的过程里,我才切身地感受到背后的压力,比如一些很美的设计在具体的实践中往往很烧钱,所以我只能寻找更平价的替代方案。

我一直感叹,自己是一个抠门的甲方,又是一个追求美的乙方,在经济和美之间寻找平衡,真的很难。









一家人在院子里掰玉米


从房子的设计、施工,再到室内装修,刚好是我怀孕、生产的头两年。我需要一边带娃,一边写论文,一边在建筑工地上来回穿梭,这真的是一条漫长的战线。

好在,盖这个房子,不是我一人单打独斗,而是全家人出动。我的爱人是结构师,我的父亲是岩土工程师,我的表哥是做装修管理的,我又是建筑师,等于说建筑行业的4个工种都集齐了。

我爱人给这个房子做结构的时候,我刚生完宝宝,有一回,他坐在病房里,一边陪我,一边在旁边画图。也正因为房子的结构是他做的,我们住在里面觉得特别安心、特别可靠。





一家人在吃饭



盖房子的过程里,争执也时有发生。由于我们家四个人承包了四个领域,大家的出发点常常是相悖的。比如,我关注的是建筑本身的美学,经常会有一些天马行空的想法,但我爱人的关注点是性能安全。

所以我总是不停地问他,这个方案能不能行?他会严谨地告诉我,如果10分是绝对安全,这件事可能只有7分。






四代人在天井下聊天



等到房子建成以后,大家突然觉得,之前的争执、拉扯一下都释然了。我们也在合作的过程里进一步认识彼此。

那一刻,我突然悟到,为什么说在乡村,每代人一生中最重要的事情就是盖一座房子,因为房子可以凝结起一个家庭,凝聚了一个人在那一刻所拥有的全部的关系和力量。






王怡琼在插花,

插花植物都来自于自家院子和乡间



其实,奶奶去世后,我们大家庭的关系也曾发生过裂痕。乡村里,一个老人的去世可能会切断一家人的连结。逢年过节,我父亲带我祭拜烧纸,然后在这个房子里面转一圈就走,好像没有一个能够真正停留的理由。所以成年后,我一直都想要为爸爸翻修一下房子,让他拥有一个属于自己的家。





王怡琼的母亲热爱种植,

在房子的宅前地种了毛豆、辣椒、茄子等多种蔬菜



直到新房子建成后,我和父母都更愿意回村了。现在几乎一到周末、假期,我们就想要开车回来,和村里的亲戚们团聚。

成为母亲以后,我也会理解,为什么每个妈妈都会想有一个自己的独立的小空间。因为平时的精力基本都被孩子瓜分走了。在这个房子里,我可以做一些自己喜欢的事情,读书、写论文、插花,孩子就在院子里玩耍。





王怡琼母亲20年前种的三四棵竹子,如今长成了一片竹林



我最喜欢的地方是阳光间,坐下来,视线的方向正好是院子里的竹林。20年前,我妈妈在房子前种下了三四棵竹子,如今,它已经变成了一片竹林。20年的时光和岁月在这个场景里突然呈现出来,我觉得是非常触动的。


传统的村落里,家族生命力的延续靠的就是盖房子。曾经,我的爷爷在实践;后来,我的父亲在实践;到了我们这一代人,是我在实践;也许下一次房子的更新和改造,会由我的儿子实践。

房子的生命周期,就是一代人与下一代人之间的间隔,它会不断地更新迭代,像细胞一样生长。

(一条)





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