陕西女博士花40万造节能房,全年不花一分钱电费

今日头条
Toutiao
最新回复:2023年11月2日 13点58分 PT
  返回列表
89496 阅读
41 评论
一条

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。

d
ddwcool
1 楼
这也就忽悠一下低智粉蛆,冬天取暖,夏天的高温怎么解决。
S
Sarandon
2 楼
都是普通、廉价的农村常用的砖瓦,未见任何现代建筑材料,大概率墙芯和屋顶也不会有隔热层,如何节能?!也就能骗骗没见过世面得韭菜。 [1评]
独孤浪子atom
3 楼
和冬天的取暖相比,我觉得还是要着重于解决夏天的高温。 地球越来越热了...... [1评]
老董
4 楼
恕我直言,作为一个前太阳能工程师,我不觉得这些板的发电量足够一个正常家庭的使用。就这片段一扫而过时,我估计她房子最多14块板,就算用新的家庭用高额板,也就是500-600w一块,这里顶多7-8kW。现在冰箱功率多少?微波炉呢?还有随便一台台式电脑已经过1kW了。还有各种电器呢?所以,要么这也是说说,要么在里面生活的人一定要改变正常现代生活用电模式。 [1评]
A
Amee
5 楼
墙壁隔热不能省。
黑鲤鱼
6 楼
挺好!文章的情怀和愿景都是一流
h
huaxh
7 楼
就是外边加了一层玻璃,类似温室的概念。传统材料无所谓,但是墙砌薄了。
h
huaxh
8 楼
她取了个巧,把发电输入电网,然后从电网稳定供家里电器,最后算差价,费用基本打平,从屋里陈设看,确实没什么电器。 要想达成家里能住人,太阳能板需要更多,但是显然她这个房结构和材料不支持安装那么多。 从拍摄时间看,应该是秋季,屋外树叶还是绿的,白天老人穿了大衣跟屋里坐着,晚上全家人穿着毛衣吃饭,屋里还是蛮凉爽的。
p
pigking1
9 楼
这种人才是中国的脊梁。给老外显摆都带劲
一将功成万骨枯
10 楼
还得是中国设计师
q
qrafzv
11 楼
給农村人没有文化的,或退休了眼力不好不上网的刚好
h
hoplite123
12 楼
充满了民科气息
如意金箍棒
13 楼
不管他是不是真的节能,丑是真的丑
i
icebin
14 楼
墙体隔热估计就靠红砖自身,和传统的房子没有区别。这里玻璃砖的的使用和砖墙立面融合的不错,但大面积的玻璃中空砖就是槽点,玻璃砖隔热非常烂,这里只是为了所谓的阳光房,引入太阳照射的热量,这两点是相悖的。 屋顶隔热也没说,这个比墙体保温更重要。红砖墙和通风屋面估计不够的。陕西冬天也很冷的呀,肯定要供暖的。通篇所谓的黑科技只是那几面勉强看作能够储存热量的画。 另外屋内的装饰小品和老人的生活太不搭,餐桌上的玻璃瓶插花,架子上的装饰摆件陶碗,还有瓶瓶罐罐, 太现代,太年轻, 估计老人都想,拍完照片了吧,可以把这些扔了吧,没用还占地方。 说作为实践或者学校的科研,原先的出发是好的,但结果可惜四不像
w
wndqm
15 楼
多装几块太阳能板不一样可以全年不花一分电费?只不过找平衡点罢了. 要看装太阳能板的价格需要多少年的电费回本,然后再算算太阳能板的 寿命是多少
t
tschus
16 楼
40万有点贵了,在上海偏一点的地方都能买两平房子了
c
collins
17 楼
钱全花在盖房上了?真可怜,连一分电费都用不起了
按律当斩
18 楼
思路不错,电量可能不够用。
炅龙
19 楼
牛!真牛!
w
wilburwang
20 楼
4090显卡带的动不?
c
cantonese
21 楼
这是病,得治
老董
22 楼
: 所以我只能说,要住在这房子里,只能改变生活习惯了。其实她不需要在屋顶增加太阳能板,附近的地这么多,其实可以装ground mount的大板。不过呢,这种为了比赛而弄出来的组合作品,不实用也是正常的。
a
airchina
23 楼
台式电脑过1kw? 你老人家用中小型计算机呀?
A
Achim
24 楼
客厅的净高那么空旷, 冬天的陕西有多冷?
老董
25 楼
: 咋地?哥们还在用500w?现在谁家不是起码850w的?稍微高端一点的pc都用1kw吧?价钱也不贵啊,170左右有交易了。我发amazon链接你看看? https://www.amazon.com/EVGA-SuperNOVA-Modular-Warranty-220-GT-1000-X1/dp/B09CRH8YPV/
一疼薄蚊
26 楼
. . . 40万在农村是大钱,平常民居底层一般5-7万,过20万多数人都承受不起。40万是两家人的饱和盖房款。所以中国民居条件实际上是非常低端的。煤炉保暖比墙壁储能性价比高。这是软文,用来洗脑不懂行的。看看留言多少叫好就知道了。当做学校案例勉强合格。 想把中国民居改成世界大奖的白富美建筑本身就是违背性价比的。设计精度高,环境好,造价必然上升,去非洲去任何一个国家都一样。否则设计师都去农村赚外快好了。现实是只有高地皮才有设计这一行业。 。 。 。 。 。。
一疼薄蚊
27 楼
。 当居民每天收入1块,你给他安排厕所花5000.他还是选择随地大小便。 当他每年100万,厕所他花1万。他也接受。设计本身跟收入有关系。强行给底层推白富美空间,人家拍照完了就放弃当储藏室了。
飞哥
28 楼
这费用够这傻缺博士能源消耗多少年?人活着就是要耗能的,你不消耗,省下来给谁?这傻博士没活明白
土豆四十斤
29 楼
嘿嘿,又来。这叫节能型投入,投入越多越节能,信不信给她几个亿她还能建个发电厂呢,不光节能还给村里人也免费用电。 二货
多来梦
30 楼
渭南基本就是苏北,冬天也冷不到哪里去
m
monkeyking
31 楼
作为建筑同行,我不太相信这个房子的保暖设计能达到零能耗…
楼主名副其实啊
32 楼
冬天冷死,夏天热死,就那几块太阳能板,够干屁的啊,晚上黑天就只能干屁了
南京浪子燕青
33 楼
电池板(说是18块)是拉来的赞助,也就是没花钱,电够不够用还两说;外面罩上阳光棚,夏天不怕热吗?保温(冬暖夏凉)要靠保温材料的;室内一些家具摆设是他们的人自己做的。就这,还花了40万(哪里贵了?!),还说为了在农村推广,农民兄弟能弄到免费电池板吗,有人给做免费的家居摆设吗?
南京浪子燕青
34 楼
另外,屋面(瓦屋面)、墙面也没有防水措施。估计不食人间烟火的李子柒住着还凑合:)
s
solution35
35 楼
您真的是太阳能工程师吗?电源上标注的全部都是最大功率。台式机上上网看看视频也就50w左右。
g
givetome
36 楼
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
杰克2013
37 楼
这房子节能的重点是隔热和相变材料,估计是用来保温和降温的,效果如何没有数据支持,生活用电的话仅靠几片太阳能板完全不够用,污水处理估计只能用来养鱼,节能的重点应该是利用太阳能和风能发电为主,而不是搞什么建筑材料吧。
p
ppplu
38 楼
看房顶的坡度,下个雨都灌到院子里了。
u
unimogman
39 楼
夏天的玻璃房能热死人。冬天的保温玻璃也不够呀。
l
lying
40 楼
陕西冬天最低温度可以达到5度, 没想到, 一直觉得陕西冬天挺冷的.
老董
41 楼
: 我以前是,后来转军队很多年了。你说得很对,电源上标注是max,台式pc具体耗电确实根据运行不同的app来决定。但是,在计算新房子energy consumption时,应该都按用电器的max来做规划吧?如果按average来算的话,那运行中就需要设置功耗的priority了,简单说,就像旧房子用旧main panel时,因为breaker不够大,家里不能同时用烤箱和hair dryer,这道理没毛病吧?更不要说为了安全,还要计算冗余量吧?如果是更挑剔的人家,比如那些在家工作的人,还要加上energy redundancy吧?欢迎指正!