Rural Ecological Courtyard V2.0: AdaptIve Reconfiguration for Chinese Urbanization by crossarcstudio

山东建筑大学硕士学位论文

[ 生态庭院 ] V2.0 ——高密度背景下传统生态庭院更新设计研究 1.0

研究生姓名：席晓萌专业名称：建筑设计及其理论指导教师姓名：赵继龙学院：建筑城规学院入学日期：2011 年 9 月论文提交日期：2014 年 6 月

分类号：TU241 单位代码：10430 密级：无学号：2011050312

2.0

山东建筑大学硕士学位论文题目

生态庭院 V2.0——高密度背景下传统生态庭院更新设计研究国家自然科学基金资助项目（No.51378301) 计：学位论文 222 页表格 57 个插图 227 幅

评阅人：指导老师：赵继龙学院院长：赵继龙学位论文完成日期：2014 年 6 月

[ 题记 ]

“数千年的中华文明，基本上是农耕文明。这文明的基础在农村。。。中华民族最久远绵长的根不在城市中，而是深深扎根在这些村落里。” “在数千年的兴衰嬗变中，原本多少，无从得知；在近三十年前所未有的颠覆性的冲击，保留多少，无人知晓。” “农耕文明中无比巨大的人文遗产，现在仍是糊里糊涂地存在着和消亡着，最令人焦虑的是，它就以这样糊涂的状态进入了当前快速城镇化的热潮中。”

——冯骥才

摘要

生态庭院具有悠久的历史，它是人类长期生产、生活的智慧结晶，拥有社会、经济、环境等多重效益，在农民生活和农村建设中扮演着重要的角色。但是近几年，伴随着“农民上楼”、农村产业结构调整、农村“空心化”等现象，传统生态庭院面临着消亡的危险。面对这样的背景，本文提出了升级生态庭院，打造生态庭院 V2.0 的构想，并针对低层、多层、高层三种居住模式描绘了不同的 V2.0 版本生态庭院；藉此为未来生态庭院的延续和发展提供借鉴。区别于传统建筑学的研究，本文集合了生态学、农业、社会学、经济学等诸多学科研究成果，将建筑设计和资源代谢平衡的计算验证作为本文的研究重点。全文分为五个章节。第一章绪论部分，主要阐述了研究背景、研究内容和目的，并对研究方法及意义进行了描述。第二章为相关研究和实践综述，对国内外社会学、经济学、建筑

学、农业生态学等多个领域的研究实践进行了整理、归纳和分析，较为全面的展现了当前相关领域研究和实践的成果，并挖掘出其中所存的问题。第三章对传统的生态庭院进行了解析，在此基础上构建出新版本生态庭院的模型。该章节分为三个步骤：首先，抽取传统生态庭院的核心要素，并对各要素之间的关系进行分析，描绘出传统生态庭院的具象和抽象模型；然后，针对传统生态庭院在当前背景下所面临的问题，在传统原型中加入和置换新的要素；最终形成新型生态庭院的理想模型。该模型依据不同的空间形态和限定条件可以进行逐层深入的细化和变形。第四章在新型生态庭院理想模型的基础上，结合当前较为常见的几种居住模式，分别设计了四个 2.0 版本的新型生态庭院方案，他们分别为低层生态庭院 V2.0、生态庭院 V2.0 多层变体、生态庭院 V2.0 点式高层变体、生态庭院 V2.0 板式高层变体。该章节还从物质代谢的角度对各个方案进行了物

质量化和效果预测。方案设计部分包括设计构思、造型设计、空间设计、户型设计、建筑节能设计、沼气工艺选择、现代农业生产技术设计；物质代谢量化和效果预测包括沼气循环系统的计算与分析、水循环系统的计算与分析、经济收入的计算与分析。此外，本章还以多层新型生态庭院为例，对种养结合、纯种植两种农业生产模式的效果进行了比对。第五章为本文的结语部分，通过对上述方案设计及计算结果的汇总和分析得出了相关结论，并进一步讨论了论文中存在的问题和不足，对下一步的研究提出了建议。本文通过方案设计探究了居住建筑与农业生产整合的手法，通过数据计算展现了评价新型生态庭院方案效果的方法和过程；从而在一定程度上验证了传统生态庭院升级的可行性。关键字：生态庭院，沼气，庭院经济，立体农业，代谢平衡

ABSTRACT Xi Xiaomeng ďź&#x2C6;Architectural Design and Theoryďź&#x2030; Directed by Zhao Jilong

The ecological courtyard has a long history. It is the crystallization of human wisdom and material production for a long time. It owns multiple benefits of society, economic and environment and it plays a very important role. But in the recent years, the traditional ecological balance is facing to disappear. Based on this background I propose a method of upgrading the ecological courtyard in this e and describe the different 2.0 version of ecological courtyard article in allusion to the low lever, medium lever and high level. Hereby I provide some guidances for the continuation and development of the ecological courtyard. Differ from the traditional architecture and agroecology, I combine the two parts together and focus on the architectural design and technical calculation. The whole article is divide into 5 chapters. Chapter one is about the introduction. It mainly expound the research background and describe the research, purpose, method and significance. In chapter two I talked about the relevant research and practice, and systemize, conclude and analyze the sociology,

economics, architecture, agriculture ecology and other field. In third chapter I analyze the traditional ecological garden. On this basis I build a new version of the ecological garden model. There are three steps in this chapter. First, extract the retainable elements of traditional ecological garden and analyze the relationship between the elements, then paint the representational and abstract model of traditional ecological garden. Second, in view of the traditional ecological courtyard under the background of the current problems which faced by to add new elements and replacement in the traditional prototype. Eventually form a new type of ecological garden ideal model. This model use indiscriminately different spatial form and qualification so that achieve the elaboration and deformation step by step. In chapter four I made the ecological courtyard ideal for lowlevel, multilayer, top point and the plate at the top of the concrete design on the basis of the new model, and calculate the data and analyze the effect. The design part includes model design, space design, energy-saving design, agricultural

III

production technology design. The data analysis include the calculation and analysis of methane gas circulation system, water circulation system and economic income. Among them I compare the effect of the pure planting and farmingplanting pattern. Chapter 5 is the conclusion. It obtained the related conclusion through the summary and analysis results of the calculation of the above design, and further discussed the existing problems and insufficiency in this article. And also puts forward some suggestions for further study of the subject. In this article I explore the residential building integrated technique of agricultural production through the program, reveal the method and process by calculating data and verify the possibility of the new type of ecological courtyard to some extent. Key words: ecological courtyard, biogas, courtyard economy, vertical agriculture, metabolic balance

题记

Ⅰ

摘要

Ⅱ

ABSTRACT 目录

Ⅲ

Ⅳ

绪论：危机与应变 1.1 背景 1.1.1 传统生态庭院的优越性 1.1.2 传统生态庭院面临危机 1.1.3 高密度背景下传统生态庭院升级 1.2 内容 + 目的 + 意义 1.2.1 研究内容 1.2.2 研究目的 1.2.3 研究意义 1.3 思路 + 方法 1.3.1 研究框架 1.3.2 研究方法

1 2 9 11

基础：既有研究与思想养分 2.1 传统生态庭院升级理论基础与思想溯源 2.1.1 农业发展与农村建设结合 2.1.2 传统生态庭院的延续与更新 2.2 生产、生活、生态空间与技术一体化的综合研究与实践 2.2.1 都市农业 2.2.2 立足系统的农村庭院住宅更新研究与设计 2.2.3 立足生态的农宅建筑实践 2.2.4 立足经济生产的庭院生态工程研究 2.2.5 生态家园富民计划牵动下的生态庭院深化研究 2.2.6 民间智慧的自发实践 2.3 高密度背景下农村住区规划设计的相关研究 2.3.1 农村多层住宅规划设计研究 2.3.2 农村住区生产性景观 2.4 研究与实践评价

12 12 13 14 15 15 16

17 19 24 25 25 31 33 34 36 37 38 38 38 39

03 模型：提取与构建 3.1 传统生态庭院要素提取 3.1.1 生活情境 3.1.2 生态思想 3.1.3 生产经济模式 3.2 传统生态庭院模型构成机制 3.3 传统生态庭院模型生成 3.3.1 结构模型 3.3.2 传统生态庭院具象化的典型模型 3.4 模型演化 3.4.1 现存问题 3.4.2 要素添加与置换 3.5 生态庭院 V2.0 模型构建 3.5.1 抽象模型 3.5.2 运行条件 3.5.3 具象模型及形变

04 41 41 44 48 50 50 50 51 53 53 55 57 57 58 59

设计：空间组织与代谢平衡 4.1 低层生态庭院 V2.0 4.1.1 方案概述 4.1.2 外观形态 4.1.3 生活情境 4.1.4 生态策略 4.1.5 经济效率验算 4.1.6 方案评价 4.2 生态庭院 V2.0 多层变体 4.2.1 种养结合模式方案概述 4.2.2 种养结合模式外观形态 4.2.3 种养结合模式生活情境 4.2.4 种养结合模式生态策略 4.2.5 种养结合模式经济效率验算 4.2.6 纯种植模式方案概述 4.2.7 纯种植模式生态策略 4.2.8 纯种植模式经济效率验算

63 63 64 65 68 94 95 99 99 101 102 111 125 126 127 135

4.2.9 方案评价 4.3 生态庭院 V2.0 点式高层变体 4.3.1 方案概述 4.3.2 外观形态及生成机制 4.3.3 空间情境 4.3.4 生态策略 4.3.5 经济效率验算 4.3.6 方案评价 4.4 生态庭院 V2.0 板式高层变体 4.4.1 方案概述 4.4.2 外观形态及生成机制 4.4.3 空间情境 4.4.4 生态策略 4.4.5 经济效率验算 4.4.6 方案评价

136 140 140 141 143 152 163 164 165 165 166 167 171 183 184

05 结语 5.1 结论 5.2 研究的不足 5.3 下一步研究建议

186 189 190

参考文献

191

图表索引

198

后记

214

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

215

1 绪论：危机与应变生态庭院对历史、文化、人文精神与人性的承继与孕育，是规模化农业生产和城市文明所不能替代的。 “庭院”这一词汇已经深深的烙印在中国人的情感最深处。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

1.1 背景 1.1.1 传统生态庭院的优越性

人类智慧图 1. 1 生态庭院是人类智慧的结晶

我国农村传统生态庭院是人类不断利用自然、改造自然的产物，随着社会经济不断发展演变而成 ( 如图 1. 1)。传统生态庭院将单独的农户家庭作为一个单位，这其中既包括农作物的种植，家禽、家畜的养殖，也包括农副产品的加工。作为一个物质和能量高度集中的特殊生态系统，传统生态庭院中生物、自然环境、人工环境并存；人类文明与物质生产互融。

图 1. 2 我国农村庭院面积

传统生态庭院具有生态学、经济学、社会学等多重价值。我国农村庭院土地面积约为 2[1]

万 hm

，约占我国农村建设用地的 21.5%，相当于我国耕地总面积的

若将大部分农村庭院利用起来发展生产，相当于增加了可观的耕地面积。

[2]

794

（如图 1. 2），

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

大田

庭院

由于生产空间紧邻生活空间，除主要劳动力外，家庭主妇、老人、儿童等具备基本劳动能力的人员都可以参与到庭院生产中来；因此相较于农田，庭院生产更加方便照料（如图 1. 3）。

图 1. 3 可从事庭院生产人员对比

传统生态庭院中有圈、棚为农作物和家禽、家畜遮风挡雨，因此庭院内部形成稳定的小气候，受不利气候影响较小（如图 1. 4、图 1. 5）。图 1. 4 、1.5 庭院内形成自我小气候

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

据不完全统计，曾经农民家庭相当一部分收入来自庭院经济（如图 1. 6）。图 1. 6 农民家庭相当一部分收入来自庭院经济

图 1. 7 庭院内的物质、能量循环

在种养结合的传统生态庭院中，可以实现物质、能量的双循环（如图 1. 7）。由于自种、自食，所以在整个农业生产中一般不使用农药化肥，其所生产的农产品是绿色安全的，这可以在一定程度上消除人们对于食物安全问题的疑虑。图 1. 8 国内外化肥、农药用量对比

图 1. 9 庭内的生活场景

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

除上述显性价值外，传统生态庭院作为日常村民的交往空间，还为我们提供了一种完全不同于城市的生活场景（如图 1. 9）。

Advantage

“合天时、地利、物性之宜”，生产、生活处于可持续的发展状态，这种营建方式体现了对于人与自然关系的深层理解。

图 1. 10 生态庭院的多重功能

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 1. 11 生态庭院发展历程

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

20 世纪八十年代，农村传统生态庭院的多重价值率先引起了部分学者的关注，其内涵得到进一步的挖掘，大批的生态庭院项目也在广大农村地区迅速开展。与此同时，在民间也有许多农民依靠自身的经验和智慧，通过反复实践对自家及周边庭院进行改良，并取得了良好的成果。进入新的世纪，生态庭院仍旧得到大力推

广。为增加农民收人，保障并促进农村经济社会的协调发展，1999 年中国农业部提出并实施了生态家园富民计划。该计划将各类可持续能源技术和高效率生态农业技术整合在一起，以农村户用沼气技术作为计划的重中之重，试图在庭院内部形成物质和能量的良性循环，以此实现各类物质、能量资源高效利用、农业生产五毒无害、居住环境舒适清洁的目标。生态

家园富民计划引发了生产、生活方式的变革，带动了广大农民生产的积极性，有效的保护了生态环境，促进了农业的增效和农民的增收。总而言之，在中国广大农村地区，传统生态庭院的利用与推广在一定范围内正得到政府和学术界越来越多的关注（如图 1. 11）。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

1.1.2 传统生态庭院面临危机

（1）农村产业结构调整 1999 中央农村工作会议做出决定，对农业结构进行新一轮战略性的调整。2007 年中央一号文件提出，发展现代农业是新农村建设的首要任务。在这一文件的指引下，各种特色农副产品专业生产区如雨后春笋般骤然兴起，各省市地区开始实行现代化、规模化、集约化的农业生产模式。也正是由于这种农业生产模式的转变，许多农民选择将自家土地承包出去，放弃农业生产，转而从事其他行业。农业收入占农民收入的比重逐年下降，来自二、三产业的收入和劳动者报酬收入比重随之呈上升势态（如图 1. 12）。农村产业结构调整使得以家庭为单位的传统庭院不能适应现代化的农业生产和市场的需求。传统庭院生产以小农经营为主，与市场经济下的大市场相比，其获得市场信息的渠道有限，农民不能及时、准确地了解农产品市场的走向和趋势，他们只能凭借自身有限的判断力去决定未来经营的品种，产品能否顺利卖出存在较大不确定性。再者，农村金融市场非常落后，农民很难得到相应的资金扶持；而劳动力的减少也使得传统生态庭院的发展雪上加霜。（2） “空心村”现象随着工业化、城镇化快速发展，大量农村人口尤其是青壮年劳力不断“外流”。一方面，农村人口的分流加速了城镇的现代化建设；另一方面，农村劳动力转移速度和规模超过了农业自身的承受力和国民经济的发展需求，为农业发展和农村建设带来了阻力。近些年由于农村常住人口过度减少，很多村庄出现了“人走房空”的现象，杂草丛生、残砖断瓦、大门紧闭、空无一人……( 如图 1. 13) 已经成为部分农村真实的一幕。“空心村”现象使得传统生态庭院失去了生机。

图 1. 12 农村产业结构调整

图 1. 13 农村“空心化”现象

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 1. 15 众多农村被夷为平地图

图 1. 14 农民“上楼”

（3）“农民上楼” 2008 年六月国家出台了《城乡建设用地增减挂钩试点管理办法》，在这一背景影响下，大量农民搬离原来的家园，集中迁入新建的农村社区，统一住上仿照城市住宅建造的楼房；原有的宅基地被夷为平地，并复耕为耕地；节约出来的耕地指标用来换取城市建设用地指标。这一现象，被广大媒体和学者形象的称之为 “农民上楼”。在山东诸城全部行政村编制被撤销，数千个自然村落、行政村合并成 208 个新农村社区，70 万农民告别或即将告别世世代代居住的老村，搬入新楼（如图 1. 14）。这样的场景并不是偶然，确切的说，目前“农民上楼”已经席卷全国 20 多个省市区，无数村庄被陆续撤销（如图 1. 15），传统生态庭院也随之被规整的楼盘和观赏性绿化所取代（如图 1. 16）。

图 1. 16 新建农村社区千篇一律

1.1.3 高密度背景下传统生态庭院升级

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

当前农村住宅呈现出向多层、高层发展的趋势 , 许多农民搬进了“城里人”住的公寓楼，农村住宅密度显著提高。传统生态庭院是农民世世代代不断传承的生存空间和价值世界，其无论是对于农民自身还是对于社会发展，都有着多重而难以取代的作用，丧失了庭院的他们再也没有从中获得多重效益的可能。正如我国著名

图 1. 17 生态庭院 V2.0

“三农”问题专家温铁军所认为的那样，“土地对于农民而言，是农户经济的一块零风险资产，为农民提供基本的保障 [3]”。农村产业结构调整、“农民上楼” 都是我国城乡发展的一大趋势，农村“空心化”是当前面临的一大难题。面对这些，传统生态庭院在新的高密度背景下得到合理继承，不仅对于农村可持续发展具有积极推动作用，也是具有重大社会意义的有益尝试 ( 如图 1. 17)。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

1.2 内容 + 目的 + 意义 1.2.1 研究内容

本文的研究内容主要分为以下几个部分 ( 如图 1.

18)：第一部分，高密度背景下的传统生态庭院升级理想原型的构建。通过对典型传统生态庭院进行要素抽取，针对当前的节约用地和可持续发展的背景，添加新的因素，从而生成本次设计的初步抽象理想模型。第二部分，高密度背景下的传统生态庭院升级方案设计。以抽象理想模型为设计依据，针对不同的居住模式，形成不同的设计方案，并对每个方案的代谢平衡设计进行预测。

高密度背景下传统生态庭院升级研究

图 1. 18 研究内容

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

1.2.2 研究目的

目前，无论是传统生态庭院的延续与发展，还是新建农村住宅的现状都令人担忧。传统生态庭院在农村产业结构调整、“空心村”和“农民上楼”的背景下，面临着大量消亡的危险；而新建农村社区由于缺乏科学的设计，盲目模仿城市住区模式，导致其在多个方面都不能满足当前农民的居住需求。本课题重在探讨如何通过农业、居住一体化的手法将传统生态庭院升级为能够适应当前及未来居住需求的新版本，最终延续中国乡村传统居住文化的同时，促进新农村建设在生产、生活、生态三个方面的可持续发展 ( 如图 1. 19)。图 1. 19 设计手法、设计成果、研究目的

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

1.2.3 研究意义（1）理论意义目前关于农村传统生态庭院更新的理论研究多以经济学、社会学、生态学等学科为主，建筑学领域对其重视不足。本研究不仅弥补了本学科当前研究的不足，而且针对不同居住模式分别进行了研究，拓展了当前研究的内容。农村产业结构调整、“农民上楼” 是在我国农村发展到一定阶段的产物，是为缩小城乡差别、实现城乡协调发展而提出的。但是由于多方面的原因，导致其在推行过程中产生了一定负面影响。当前对于这些不利局面的反思层出不穷，但是很少有具体可行的方案被提出。本文将传统生态庭院升级作为解决这些问题的途径，希望可以成为理论研究上的有效补充。

（2）现实意义：传统生态庭院具有多种价值，但由于不能恰当的适应新形势的变化而面临消亡的危险。本文通过对其进行系统的研究，吸取精华，并结合高密度、现代化的背景对其进行升级，有助于传统生态庭院活力的复苏。 “农民上楼”正进行的如火如荼，其中所导致的农民失业、生活成本提高、原有关系格局被打乱、心理失落、住宅“千村一面”等种种问题也成为当前社会关注的热点，本文的设计方案针对这些现实问题而提出，因而将对未来的农村住宅模式及具体设计起到一定借鉴作用。

1.3.1 研究框架

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

1.3 思路 + 方法

15 图 1. 20 研究框架

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

1.3.2 研究方法（1）文献资料分析法：广泛阅读和整理生态庭院发展、新农村建设、农村住宅设计、循环农业技术、建筑节能技术、农业建筑一体化模式等相关内容的书籍、期刊、杂志和优秀硕、博论文及年鉴，了解现阶段研究动态，获取相关理论及方法成果，为课题研究奠定基础。（2）案例研究法：通过对国内生态庭院建设、农村住宅改造等案例进

行多方面的分析研究，为方案设计提供借鉴。（3）设计性研究和研究性设计相结合的方法：论文中方案的设计过程即为研究过程，论文的结论以设计图纸的方式呈现。同时，方案的设计过程也相较于一般的建筑设计更加理性，方案的最终成果是通过各个阶段理性的研究分析得出的。

2 基础：既有研究与思想养分

我国的农村庭院问题本来就应该是包括农村庭院的生态环境建设、庭院景观调控、庭院园艺、庭院养殖业、庭院农产品加工业、庭院服务业的综合技术体系 , 也就像我们常说的 , 是一个“复杂的系统工程”, 是涉及多个专业门类十分复杂的综合性工艺技术“集成”。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

农村发展与农村建设结合

永续农业思想可持续农业与农村发展（SARD）生态村 / 生态农村

传统生态庭院的延续与更新

对于“农民上楼”的反思传统生态庭院的价值研究

传统生态庭院升级理论基础与思想溯源

研究实践综述

生产、生活、生态空间与技术一体化的综合研究与实践

都市农业立足系统的农村庭院住宅更新研究与设计立足生态的农宅建筑实践立足经济生产的庭院生态工程研究生态家园富民计划牵动下的生态庭院深化研究民间智慧的自发实践农村多层住宅规划设计研究

高密度背景下农村住区规划设计的相关研究农村住区生产性景观图 2. 1 研究实践框架

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

2.1 传统生态庭院升级理论基础与思想溯源 2.1.1 农业发展与农村建设结合

图 2. 2 澳大利亚的 Crystal waters permaculture eco-village

图 2. 3 美国的 Earthaven eco-village

图 2. 4Gule Reer 社区农场布局

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

农村发展包含了多种多样的问题，农村建设的各个方面均与农业生产保持着千丝万缕的联系，永续农业、可持续农业与农村发展、生态村等思想与理论均从农业与农村发展有机结合的角度出发，将二者看作一个综合整体，为其可持续的未来做出了探讨。（1）永续农业思想 “ 永续农业 ” 来源于

Permaculture 一词，其实 Permaculture 是一个整合的设计体系，“永续农业”或“永续耕作”的翻译仅仅停留在农业生产系统层面，并不能准确表达出该词的真正内涵和意义；实际上，台湾将该词译为“朴门永续设计”更加贴近其本意。比尔 • 莫里森（Bill Morrison）在他的著作《永续农业：面向可持续未来的实践指导》中这样定义：永续农业通过理性设计的手段来维护农业生态系统。该系统具有稳定性和多样性的特点，该系统使得人和景观两大系统和谐共存，它以可持续的方式提供食物、能源、庇护和其他物质、精神需要； “创造可持续的人类环境的设计系统” 是永续农业的目标。凯茜 • 费斯（Cathe Fish）和比尔 • 斯蒂恩（Bill Steen）将永续农业定义为一种生态设计手段，这种手段可应用于住宅、社区、农业生产、

适宜技术等全系统的建设，并以关注土入的挖掘：王道龙和羊文超将 SARD 基地为基础 , 以协调人与环境的关系达到本内涵概括为 : “生产、生活、生态” 互利双赢为目标。在永续农业理论的是 SARD 的永恒主题；“农民、农业、影响下，以澳大利亚的 Crystal waters 农村”是 SARD 的中心内容；“经济、 permaculture eco-village( 如图 2. 2)、社会、生态”持续发展是 SARD 的特征；美国 Earthaven eco-villag（如图 2. 3） “经济效益、社会效益、生态效益”是和丹麦的 Gule Reer 农场（如图 2. 4） SARD 的综合目的 [7]。吴永生、张胜军为代表的永续农业生态社区纷纷建立起认为 SARD 关注了农村与农业发展中的来，展现了一种舒适、可持续的人居模式。 “人与人”、“人与自然”的两大关系 [8]。在国内研究中，王雅雯将永续理念引罗守贵等进一步认为 SARD 战略的最大入社区农园设计中，分析了其具体的设贡献是强调了农村的社会、经济发展必计原则和设计手法 [4]；刘学颖运用建筑须与生态环境、农业资源相协调，即把学、生态学和社会学等理论进行跨学科生态、经济、资源与社会四个因素作为研究 , 对永续农业生态村社可持续发展整体去考虑 [9]。的现代价值和意义进行了探究 [5]；吴丹在 1991 年后我国开展了“中国可持强调了将永续农业引入到景观中的设计续农业与农村发展（SARD) 试验示范县” 思想 [6]。建设工作，在全国选择了个地区、（2）可持续农业与农村发展 (SARD) 1991 年 4 月世界粮农组织在荷兰召县 ( 市 ) 作为试验示范点，这些示范点开的国际农业与环境大会上通过了“可先后遍及我国各个类型区，工作重点为探索各不同类型区域的 SARD 发展道路、持续农业与农村发展” ( ) 的模式与政策 [10]。湖南省娄底地区是试验 “丹波斯宣言”，该宣言明确了 SARD 区中发展庭院生产较为有代表性的一个。的概念 : 在合理利用和维护资源与环境该地区 1992 年被定为全国 SARD 研究的同时实行农村体制改革和技术革新 , 试验区 , 建设“万元庭”（指每年每个以生产足够的食物与纤维 , 来满足当代农户庭院 , 通过种、养、加、商等综合开发 , 人类及其后代对农产品的需求 , 促进农获万元以上的产值）工程是其中的重要业与农村的全面发展。伴随着 SARD 概内容 [11]。念的提出，众多学者对其内涵进行了深

SARD

（3）生态村 / 生态农村

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

无论是国内外的生态村还是生态农村，都十分重视农业在生态系统中的角色。

eco-village）研究及实

国外的生态村（

践兴起于上世纪 90 年代初。生态村概念最早由丹麦学者罗伯特 • 吉尔曼（Robert Gilman）在他的“生态村及可持续的社会” 报告中提出，该报告称生态村的建设以人类为尺度，人类活动和居住的场所以不破坏自然环境为特征，生态村中的资源开发和利用要通过健康和可持续的方式进行。刘鬯等对国外生态村建设的主要内

容概括为 : 能源的集约化和可更新化，建筑的生态化建造及运行，自然环境的保护与恢复，有机食物的本土化，社区决策的可参与化，以及人与人、人与自然交融式的社区文化现代通讯技术的充分利用 [12]。岳晓鹏通过对国外生态村案例的研究，将其分为城市既有社区的更新改造和乡村或市郊土地的新型开发两种类型 [13]；并与张玉坤教授一同对全球不同区域的生态村建设侧重点总结为：欧洲——合作居住运动的升华，美国——“公社” 与“返土归田”运动的嬗变，亚洲及南半球——衰落农村的“生态修复”与传统村落的“生态现代化”[14]。

表 2. 1 国外生态村雏形基本情况表

[ 洲际 ] [ 国家 ] 冰岛英国欧洲

丹麦

[ 生态村 ]

[ 建设年代 ] [ 建设初衷 ]

Solhcimar 1931

鲁道夫斯坦纳教育哲学

Findhorn

1962

独立于主流文化外的自主性社区

CAT

1974

可持续学习中心

Svaholm

1978

有机农田合作社

Dyssckilde 1982

素食者社区

挪威

Camphill

鲁道夫斯坦纳的哲学理念

意大利

Damanhur 1977

宗教精神性社区

德国

Okodorf

反核运动社区

1930 1970s

Twin Okas 1967

可持续学习中心

Farm

1970

嬉皮士公社

1988

永续农业社区

美洲

美国

澳洲

澳大利亚 Crystal

亚洲

日本

Yamagishi 1957

合作社区

印度

Aurovillc

实验性精神社区

中东

斯里兰卡 Tanamalwila

1970s

Sarvodaya Shramadana 运动

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

国内的生态村概念起源于 20 世纪 70 年代末期，马世骏、王如松将其定义为“在一个自然或行政村落内充分利用自然资源 , 加速物资循环和能量转化 , ] 2. 5）。以取得生态、经济、社会效益同步发展的 " 农业生态系统”[15 （如图进入 90 年代 , 在全国范围内开展了 50 个生态县的建设 , 其中包括了生态

户 ( 场 )、生态村 ( 镇 ) 的全面建设与规划设计。翁伯奇按照建设模式将

我国生态村分为全村总体型和庭院生态型模式 [16]（如图 2. 6）。在后者的实践中，卞有生 [17]（如图 2. 7）、张奎成 [18] 等对北京市大兴县留民营村庭院的生态住宅、庭院生态系统、有机废弃物综合利用、生物能开发等方面进行了研究；淄博西单村 [19]、张家山沼气生态村 [20]、浙江建德市农村能源生态村 [21]、海南省的文明生态村 [22]、鲁楚坡生态村 [23] 成为生态村中生态庭院建设的典范。通过中外对于生态村的定义不难发现，欧美国家的“村”更趋向“社区” 的概念，其倾向于居住场所的可持续居住功能，重视现代科技的作用，并强调文化传统及决策的多样性；而我国的“村”更倾向于“农村”的概念。早期有学者认为我国的生态村就是指生态农业村，但伴随着对农业与农村发展认识的不断加深，有学者提出了反对意见：陈亚松认为生态农业与生态村的概念不能画等号，生态村比之生态农业具有较高的层次和更丰富的内涵 [24]。姜志德认为生态农业是农业可持续发展形式中的一种，其出发角度是产业发展，而生态村的角度则更加多元，其包含经济、文化、生产、生活等多个内容，更具综合性和复杂性 [25]。因此，为了进一步强调农业生产和农村建设相结合的思想，部分学者从社会 - 经济 - 自然复合生态系统的角度提出了“生

态农村”的概念。孙新章、成升魁、闵庆文指出生态农村中的“农村”是

与“城市”相对应的概念 , 它所研究的生态问题不仅包括自然生态、生产问题 , 同时也包括社会问题 [26]（如图 2. 8）。杨安文将生态农村的功能归纳为生活、生产、生态三大内部功能和旅游、教育、示范三大外部功能 [27]。此外，翁伯奇等还提出了“小康生态村”的概念，它是由农业、建筑、经济、法律等几大体系综合起来的复合生态经济系统 , 涵盖自然、经济和社会等诸多领域 [28]。

图 2. 6 家庭生态型生态系统

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 2. 5 社会 - 经济 - 自然复合生态系统示意图

图 2. 8 生态农村工程的内容图 2. 7 留民营生态农业系统循环流程

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

2.1.2 传统生态庭院的延续与更新伴随着“农民上楼”的持续升温，一股针对该行为的反思浪潮也蔓延开来。郑风田、傅晋华认为宅基地兼具生产、生活双重属性，“灭村运动”是对农民发展庭院经济的严重阻碍。以贺雪峰为代表的 “华中乡土派”通过多次下乡访谈调查，对农民在“上楼”和进城打工的新形势下所面临的问题进行了全面而深刻的总结；他认为农村“一家两代人同时务农和务工，因此同时有两笔收入来源，这使农民家庭可以温饱有余。” 陈旭峰 [29]、陈映芳 [30]、张群 [31]、章伟 [32]、赵美英 [33] 等同样也在对具体区域进行调研后认为 “农民上楼”给农民带来了诸多不便，这种不便涉及农业生产、生活方式、经济收入、就业、心理、邻里关系等多个方面。然玉从国家战略的角度提出让农民“上楼”是对粮食安全的一次背叛。在对“农民上楼”进行反思的基础上部分学者

提出了相应的对策和建议。贺雪峰希望重建田园牧歌的生活，他认为农村应该保留带有乡土本色，延续不同于消费主义的生活方式 [34]。仇保久认为建设社会主义新农村应当留住农民、农业生产和生态空间 , 农村的生活和生产应该组合在一起 [35]。温铁军也持有相同的观点，他认为应当通过将生态建筑与生态农业结合在一起的方式来建设新农村，通过生态建筑来提升农村居住品质，推行环保理念，通过生态农业来体现并贯彻科学发展观 [36] 。李四海主张凡搬到新的集居点居住的农户，可根据其需要，允许适当留有一定的种养庭院，以方便随时食用，减少生活费用 [37]。笔者认为上述学者的观点从农民的切身利益出发，为当前高密度背景下农村住宅建设盲目照搬城市，忽略农民需求的做法敲响了警钟。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

2.2 生产、生活、生态空间与技术一体化的综合研究与实践 2.2.1 都市农业都市农业是中国传统乡土文化的重要载体，虽然都市农业的对象主要是城市，但是其理论和手法对农业生产空间和居民生活空间的升级更新具有借鉴意义。大多数学者认为都市农业由青鹿四郎在 20 世纪 30 年代提出。我国都市农业的提出与实践始于 20 世纪 80 年代末 90 年代初 [38]。在建筑规划领域，赵继龙、陈有川等从人居环境科学的角度出发对国外城市农业研究进行了系统回顾和梳理，并指出未来的发展方向 [39]；刘娟娟等以风景园林和城市规划为视角总结了食物都市主义的概念、理论基础及策略体系 [40]；孙莉、张玉坤将国外的都市农业归纳为较大规模的景观式农园、小范围插花式种植、垂直种植 [41]；赵继龙、张玉坤将城市农业与城市空间的整合研究归纳为建筑 - 场地尺度、城市街区尺度、区域 - 城乡尺度三个层次，并对每个层次的案例进行了综述 [42]。除上述对于都市农业理论及案例的回顾与整理，借鉴国外经验，针对我国国情提出相应的农业与城市空间整合模式策略也是建筑规划领域研究都市农业的主要内容，具有代表的研究如下：

严小瑜高楠朱胜萱叶茂乐、李艳

陈旭铭季欣蔡嘉星黄天其

刘娟娟孙芬张田尹莎莎张睿、吕衍航牛晓菲

崔璨李鑫锁史克信阮锦明周年兴、俞孔张盾刘娟娟陈玲，丁楠宋玥郭世方李倞

张玉坤、孙艺李欣、魏春雨高宁徐娅琼吴卫华、沈群

社区屋顶的农业景观设计研究 [D] 从“空中花园”到“空中菜园”的新型城市屋顶绿化设计屋顶农场的意义及实践以上海“天空菜园”系列为例厦门屋顶休闲农业发展探析

中国发展建设城市垂直农场的前景探讨建筑与农业一体化研究 [D] 整合城市农业的绿色建筑设计理念初探 [D] 耕殖居生态综合体——一种城郊可持续建筑模式探索

我国社区农园发展机遇与挑战居住区农业景观设计研究 [D] 城市农业活动与设计策略研究——以济南住区为例 [D] 城市居住区果蔬种植的景观设计探研 [D] 城市中心“农业生态建筑”解读社区农业与生态住区建设 [D]

给养城市一可食城市与产出式景观思想策略初探 [D] 生产性景观应用于上海城市绿地的设计研究 [D] 城市农业空间形态的历史发展对当代的启示 [D] 生产性景观在广州城市失落空间的整合设计研究 [D] 农田与城市的自然融合广田城市—城市农业景观初探我国城市建成区都市农业可行性及策略研究 [D] 都市农业景观发展探析我国快速城市化阶段的生产性景观实践研究 [D] 引入农业的城市空间研究 [D] 现代城市农业景观基础设施

国外的“都市农业”与中国城市生态节地策略都市绿岛——一种城市有机共生模式畅想基于农业城市主义理论的规划思想与空间模式研究 [D] 农业与城市空间整合模式研究庭园园艺——城市市区发展都市农业的最佳模式

表 2. 2 农业与城市空间整合模式文献表

系统整合

城市尺度

街区尺度

建筑尺度

场地尺度

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

其中，建筑与场地尺度上的整合作法与本研究更贴近，有更多借鉴作用，总结其整合手法，有以下 9 种：

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

（1）屋顶式（如图 2. 9- 图 2. 11）。

图 2. 9 屋顶花园

图 2. 10AOC 概念性屋顶方案设计

图 2. 11“推进达拉斯”屋顶方案

2011 太阳能十项全能竞赛中纽约大学的“楼顶阁”是利用楼顶空间，建造能源自给的小屋，楼顶花园不仅可以提供食物，还可以为全楼降温。（2）外墙式（如图 2. 12- 图 2. 15）

图 2. 12 竹屋

图 2. 13 太阳能“十项全能”参赛作品

图 2. 14One Prize 竞赛图 2. 15 可变动的墙体种植 Facade Farm 方案图

2008IUHC 国际大学生住宅设计竞赛中的 The green house 方案，在低层住宅的外墙外安设骨架用于农业种植。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（3）模块式（如图 2. 16- 图 2. 20）

图 2. 16Street Furniture 图 2. 17One Prize 竞赛方案 Competition 竞赛方案图 2. 18“绿色像素”方案图 2. 19One Prize 竞赛方案图 2 . 2 0 O n e P r i z e 竞赛 360° /365 harvester 方案

365 Harvester 竞赛方案设计了一套可以与建筑实现衔接的种植模块，该模块既可以用作景观又可以安装在建筑表面；Agropolis2.0 利用圆管方便组装的特点组合出了任意大小的蔬菜种植架。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（4）附加温室式（如图 2. 21、图 2. 22）。图 2. 21 美国圣地亚哥垂直城市农场图 2. 22 荷兰温室村

（5）庭院式（如图 2. 23）。（6）逐层梯田式（如图 2. 24）。万通地产的立体城市概念方案中，建筑由下到上逐层递减，每层利用宽阔的露台增加农业、能源生产的可能。图 2. 23One Prize 竞赛提名奖——用网络调配城市农业资源：多种建筑类型图 2. 24One Prize 竞赛 Massive Architectural Urbanism 方案（7）室内种植式（如图 2. 25、图 2. 26）。图 2. 25 立体农场图 2. 26 德斯波米尔垂直农场

（8）阳台式（如图 2. 27、图 2. 28）。由俞孔坚等设计的北京褐石阳台花园是国内案例中的代表，该花园将农业景观作为一种策略。利用住宅五层闲置的阳台，以生态的语言展现了低碳农业花园的生活魅力。图 2. 27 低碳之家—北京褐石阳台花园设计图 2. 28 海藻绿环 - 玛丽娜双子塔改造方案 29

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 2. 29 西安地区居住区与农业景观结合

图 2. 30 武汉“农耕住宅”

图 2. 32 绿色收获计划

图 2. 31SASBE2009 学生竞赛：食用排屋

图 2. 33 亚洲垂直城市国际设计竞赛

（9）复合式（如图 2. 29- 图 2. 33）。该类型是上述几种方式的综合运用。SASBE 2009 学生竞赛中“食用排屋”方案运用了外墙和庭院两种种植方式，探讨了在底层社区发展城市农业的可能。2010 ULI Gerald D. Hines 城市设计学生竞赛方案展现了低多层社区中城市农业的前景。武汉农耕住宅方案通过居住空间与农业生产空间的交融，展现了一种“接地气”的居住理念。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

2.2.2 立足系统的农村庭院住宅更新研究与设计

图 2. 34 乡村农宅绿色表皮设计

建筑学领域对于农村庭院建设的研究主要局限在对建筑单体的户型和节能技术的关注，针对农业与建筑整合的农村庭院研究尚显不足。张永娇通过对济南周围村庄的现状调研和量化计算 , 提出包含建筑、庭院、村庄三个层次的“三生”一体乡村人居空间重构模式 [43]。罗慧在其乡村农宅绿色表皮设计中将绿色表皮、农村住宅、农业种植三方面内容进行了整合 [44]（如图 2. 34）。沈彬主张在新农村建设中要开发特色庭院，还原立体生活场景 [45]。朱淼等总结了节能型农

宅模型符合生态建筑的 3 个特点：（）有

沼气池埋置于地下；（）墙体采用垂直绿

化；（）屋顶覆土种植或蓄水养殖，或设有太阳能设备 [46]。刘鸣等提出将太阳能房、日光温室大棚、畜禽舍、厕所、洗澡间、沼气专用厨房通过太阳能、燃池和沼气池的有

图 2. 35 基于可再生能源利用的农村住宅技术系统设计

机结合而构成一个完整的生态系统，该系统在满足居住者基本舒适性要求的前提下节省了常规能源消耗，并依靠庭院经济带来巨大的经济效益。刘文合以法库“五位一体”农宅为例，阐述了如何应用耦合设计策略将能源利用技术系统与住宅系统形成共生耦合模式 [47]（如图 2. 35）。由西安建筑科技大学周若祁教授主持的国家自然科学基金项目“黄土高原绿色建筑体系与基本聚居单位住区模式研究”是 “九五”人居环境系列重点项目。以该项目为代表，一系列的有关于黄土高原乡村住区的研究开展起来。这些研究以构建黄土高原建筑绿色体系为目标，研究内容主要侧重于以下几个方面：

（）住区中生态系统、生活系统、农业生产系统三者之间相互作用的机理。

（）可持续住区规划设计的基本原理和方法。 31

（）支撑住区可持续发展的绿色技术措施，废弃物循环利用的途径和方法等。王军在《黄土高原地区居住环境的变迁与可持续发展的对策》中强调规划、建筑、园林等建设类专业和经济、生态、农业、能源、地理、水利等学科应密切结合，加强跨学科研究，使生态建设与农村产业发展紧密结合起来，针对高原窑居住区人居环境制定出切实可行的可持续发展更新改造计划，从根本上提高黄土高原地区人居环境品质 [48]。在具体设计手法探究中，刘海宁认为庭院和屋顶空间利用的最佳途径是发展家庭农业生产 [49]。刘启波、周若祁在窑居住区居住模式更新中也加强了对窑顶的利用，窑顶种植浅根系的农作物的方法防止了雨水或浇灌水下渗而影响窑顶安全 [50]。李立敏、王竹在探讨延安枣园村规划设计时将庭院设计成复合式立体院落 , 划分为生活与生产庭院 , 多层次利用庭院空间 , 并就地实现了有机废物中的生物质能向清洁型能源的转化 [51]。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 2. 36 可生长的坝上生态民居——河北省新农村民图 2. 37 中德合作设计绿色住宅示范工程方案居建筑设计竞赛一等奖

图 2. 39 农业与景观一体化方案

上世纪八十年代在国家建委和国家农委的共同要求下，各省、自治区、直辖市建委和建筑学会纷纷组织发动设计科研单位、大专院校等专业人士、建筑设计爱好者和民间的能工巧匠，参加乡村住宅方案设计竞赛；这些乡村住宅设计竞赛获奖方案

图 2. 38 全国农村住宅设计竞赛方案

（如图 2. 36- 图 2. 39）的共同特点是：在继承当地民居优良传统的基础上，考虑了乡村住宅具有生活和家庭副业生产的双重功能要求，并根据节约用地的原则，对住宅布置、院落组合以及建筑工业化和新能源的利用等方面进行了革新和探索。

绝大多数方案都设计了厕所、猪圈、沼气三结合的沼气池；有的还设计了太阳能热水器和淋浴装置、集热墙、太阳能暖房，以及太阳能热炕、太阳灶等等；并且利用火炕、火墙余热作为居室前太阳能暖棚的热源，以供种植蔬菜之用。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

2.2.3 立足生态的农宅建筑实践近年来在政府的大力支持下，众多农村节能住宅及庭院经济示范项目逐年兴起，但是集约化的传统庭院更新项目却并不多见。从 19 世纪 80 年代开始，浙江省金华市就结合农业，建设独户式生态住宅、生态庭院，部分多层住宅小区不仅在屋顶种植蔬菜，而且采用沼气产生的沼液进行屋顶浇灌。 2002 年清华大学吴良镛主持实施了中英合作的“张家港双山岛生态农村” 研究项目。该项目的特色在于从可再生能源利用、节能节地设计、环境景观设计多角度对可持续农宅建设进行了创造性的尝试。项目通过建联排住宅集约化利用了土地；在节能设计方面手段多样，并在庭院中力

求人工环境中的物种多样性。 2003 年国家科技部资助了辽宁省本溪市黄柏峪生态村可持续示范农宅建设项目，该项目由同济大学与美国两所大学共同规划设计。在节约用地方面，该项目通过准确计算宅基地的尺寸，每户节约用地 216m2。项目还积极利用太阳能和生物质能，太阳能为农户提供电能，沼气罐除产生的沼气用于烧水、做饭，沼渣也可作为村内的家畜养殖的饲料和蘑菇果树栽培的肥料；农宅外墙还采用了秸秆砖。项目对外展示了绿色建筑技术、循环农业在集约型生态农宅建设中的可能性。浙江永康县唐先镇金畈村的生态住宅是一座适合当代农民居住的三层生态住宅。住宅地下建有沼气池，过滤井和净水井；首层是生产用房，主要是鸡舍、猪棚、农

副产品加工房和设备用房；二、三层用于居住，二层主要为家庭活动的主要空间，分别是起居室、厨房、卧室和卫生间；三层为学习、娱乐和科研用房；屋顶采用覆土种植，种植品种包括花卉、蔬菜和瓜果，屋顶墙体上方还设有种植槽，在槽内分季节种植了柑橘和葡萄；该住宅实现了厨房、卫生间、沼气池、屋顶菜园和鸡舍猪棚的五联通。陕西省渭南建新型环保生态农宅（如图 2. 40）在真正意义上做到了将生态农业与绿色建筑结合。它通过开展农产品种植、养殖，利用沼气系统实现了能源的循环、转化、利用和储存；并可充分利用日光和雨水资源，为 “庭院经济”提供了可持续发展的空间。

图 2. 40 陕西省渭南建新型环保生态农宅

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

2.2.4 立足经济生产的庭院生态工程研究在古华夏文化、古埃及尼罗河文化、古西亚巴比伦文化、古印度两河文化以及古希腊爱琴文化中，都能发掘到原始庭院农业生态工程的踪迹。 80 年代初，云正明教授提出了“庭院生态系

统”的概念（如图 2. 41）。此后，张万军、曹建生、云正明又提出了建设农村庭院生态工程的概念，

即以生态学的理论和系统论为方法 , 在农村人口居住地与其周边零星土地范围内 , 对其生物、环境进行的保护、建设、改造和资源开发利用的综合工艺技术体系 [52]。云正明认为农村庭院生态工程的经营方式应当因地制宜 , 采用多种经营模式；利用闲置空间，多层次经营；巧妙配置时间和食物链 , 实现多次增值 [53]。在经济学领域，1984 年 7 月我国著名经济学家于光远先生在人民日报发表了《庭院利用的科学》一文，该文首次出现了“庭院经济”这一概念。庭院经济是指在人们对庭院空间内的土地进行科学的规划 , 依据不同家禽、家畜、农作物的生长特点 , 从事集约化农业生产的一种经营形式。云正明认为 “庭院经济” 是我国农村庭院生态工程中的资源开发利用部分。

图 2. 41 村镇庭院生态系统示意图

图 2. 42 潘思军户立体式生态模式示意图

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 2. 43 立体式生态模式平面图

图 2. 44 立体农园示意图

经济学、农业生态学领域对于传统生态庭院升级的空间及技术关注主要表现为对庭院经济空间多层利用的探究。云正明 [54]，王学平 [55]，康新茸 [56]，刘占一 [57] 提出应分别对高空层、地面层、地下层的特点加以利用。宋亚洲、韩宝平认为应当通过把生产和生态环境结合起来的手法，充分利用空间和太阳能，采用现代生产技术，实现经济、生态和社会三方效益的可持续 [58]。此外还有几位学者通过实例对于上述观点进行了更加直观的阐述：李斌超选取一农户庭院，对其产业结构、物流模式、经济效益、建筑构建进行了详细的分析 [59]。刘士有等对古市镇潘思军的立体式庭园生态种养场进行了介绍 [60]（如图 2. 42、图 2. 43）。刘继辉、王继涛规划了城郊庭院型园艺基地，该基地包括住宅、蔬菜种植、果树种植、家畜养殖、储藏多个分区 [61]。原瑞芬 [62] ，林明太 [63]，赵明勤 [64]，张恩林等 [65] 总结了庭院生态农业模式，并展示了其平面布局。杜艳萍对“一池三改”、 “猪 - 沼 - 果”、“四位一体”、“五个一”、“六位一体”生态模式的布局、尺寸和技术要点进行了详细说明 [66]。白生菊依据庭院的大小和形状划分为前后结构和左右结构，并对各个区域的建筑结构及材料进行了详细的论述 [67]。杨世关等的设计对庭院平面进行合理布局的同时充分利用屋顶空间进行农业生产。朱思浩依靠“仿生新型无土

轻体栽培技术”设计了上层及墙壁可利用的空间种养生态一体化生产生活建筑 [68]。苏越建立了庭院立体农业示意模型，既包含物质、能量的立体循环，也包含地面、屋顶立体空间利用 [69] （如图 2. 44）。李魁眉依据农户生产、生活特点对下店上宅、前店后宅、一宅二院、在庭院内养殖几种模式如何适应庭院经济进行规划设计做出了研究和指导 [70]。刘娟娟在其硕士论文中对兰考贺村庭院进行了针对性的调查，该调查内容在广泛，涉及生活、生产、空间布局多个方面，并对可持续庭院的水资源利用、生产、能源、环境几大要素进行了分析，构建了贺村的可持续庭院适宜的建设模式 [71]。齐鑫山利用沼气、立体绿化等技术实现了庭院空间资源的有效利用和庭院内部物质的良性循环，优化了淄博市西单村的农户庭院设计 [72]。生态庭院是一个复杂的系统，它涉及生态环境、景观园艺、农业生产加工、建筑规划、庭院经济、服务业等多个技术体系。当前对于生态庭院的研究多以农业生态学和经济学为主，其研究重点主要是对生态庭院循环模式的探讨，但面对如何将其落实为有型的生产与居住场所却缺乏建筑等相关领域的指导。对此，王克林 [73]、孙鸿良 [74]、谷曼 [75] 等学者提出了农业生态工程专业与其他专业跨领域合作的重要性。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

2.2.5 生态家园富民计划牵动下的生态庭院深化研究 1999 年为推进农业可持续发展战略，农业部以生态家园为建设目标，制定了“全国生态家园富民工程规划”，在全国实施生态家园富民工程。生态家园富民工程体现了一高 ( 高效 )、两能 ( 太阳能、生物能 )、三生 ( 生活、生产、生态 )、四化 ( 居住别墅化、环境清洁化、产品绿色化、营销市场化 ) 的整体运行功能，是一种集合了饮食、居住、休闲、耕种、养殖、加工业、学习、娱乐、

健身等于一体的良性循环体系。生态家园富民工程是一次集庭院经济、生态农业和绿色农宅的综合实践，在学术界引起了广泛的关注。杨勇承详细介绍了“三位一体”、 “四位一体”、“五位一体”生态家园建设模式 [77] [76] 在新农村建设中的应用。王新明、王勇、叶夏 [78] 等也分别对不同区域适宜的生态家园模式进行了分析和说明。赵恒斗等提倡将建筑学逻辑语言和生态经济学原理进行整合重构，建设家庭农场模式的小规模生态庭院，

以满足新时期农村、农户对生活、生产两大要素一体化发展的需求，并对生态家园的庭 [79] 院和太阳能住房的设计模式做出了指导。在实际推广中，赵建营借鉴当今社会上流行的“三位一体”和“四位一体”模式，通过巧妙的设计将沼气、厨房、屋顶、厕所、菜园、圈舍、温室、鱼池、等组合为一个整体 , [80] 形成了高效率高收益的生态家园模式。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

2.2.6 民间智慧的自发实践

图 2. 45 小汤山农民屋顶建菜园

图 2. 47 青州农民孙树飞巧建“空中图 2. 48 辽宁阜新农民刘兴山让农民都住上太阳能别墅菜园”

图 2. 46 绍兴农民屋顶种水稻

与理论研究的匮乏不同，在现实农村生活中，家屋顶变成了“致富园”，屋顶上种植了一千盆有许多农民从自身的需求出发，通过反复实践在果树盆景；王坛镇东村陈宝荣不仅在屋顶种植果节约用地的同时对传统的农村宅院进行了升级改蔬，还将鸡、鸭赶到平房屋顶上放养，减少了果蔬的病虫害，同时鸡、鸭的粪便可以做果树的肥造。这些民间智慧主要表现为以下几种形式：（）料。（）温室住宅共生系统。青州何官镇进潘屋顶空间的利用：山东省青州市的郑俊奎老人、北京昌平区小汤山镇酸枣岭村农民周开国都将庭村的孙树飞在屋顶建起了太阳能温室，保证菜园院搬上了自己屋顶（如图 2. 45）；陕西石泉、生产的同时解决了住宅的供热制冷问题（如图 2. 汉阴县屋顶种藕养鱼；绍兴农民屋顶种水稻，冬 47）。无独有偶，包头的高和林老师也利用了暖夏凉（如图 2. 46）；山东农民孙长举在将自同样的原理，设计了“住宅连体大棚前院”。此外，

类似的设计还包括“具有房屋、日光温室的生态农家庭院”、“农渔一体生态独栋建筑物”、“轻钢结构住宅与农用温室大棚联体结构”等专利项

目。（）自制种植箱。（）阳台农业。（） “多位一体”农宅。如阜新农民刘兴山发明了太阳能房、太阳能温室、太阳能禽舍、燃池、沼气池、厕所、洗澡间、沼气专用厨房于一体的“八位一体生态家园多功能组合式太阳能温室住房” （如图 2. 48）。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

2.3 高密度背景下农村住区规划设计的相关研究 2.3.1 农村多层住宅规划设计研究

2.3.2 农村住区生产性景观

目前，专门针对高密度背景下传统生态庭院更新的研究并不多见。在建筑单体设计方面，潘丹在其硕士论文中提出对于多层居住模式而言 , 可以利用对空间进行多重利用，如低层、退台、露台和屋顶空间等皆可塑造成一个立体空间范围内的庭院 [81]。北京延庆县八达岭镇新农村四层住宅没计中，设计者引入了传统的院子理念，或利用低层空问，或利用屋顶平台，为每户提供一个室外庭院，院子跟生产紧密结合。陈有川等从老年人迁居的视角提出了一种新的公寓式农村住区规划模式，该公寓式农村住区不仅安排了农业生产设施用地、仓库堆场用地，还预留适量的“体验型农作用地”以备将来出租给迁居来的城市老人 [82]。《新农村社区规划与住宅设计》一书中指出农村社区规划中在选址、空间布局、交通流线、农宅设计中都应与农村生产活动相结合。

生产性是传统农村景观的一大特色，郭筱蓓分别从宏观、中观、微观三个层面对古村落生产性景观进行了研究，对于新型农村住区的景观设计提供了借鉴。陈蔚镇、杨学军在调研后统计出 77.8％的村民对传统农村住区有所留恋，从而提出尽可能在农村住区的宅间绿地中保留适量空旷地作为农地，一方面可以延续村民门前小菜地的耕种传统，一方面可以为居民提供粮食、蔬菜、瓜果等 [83]。李涛在安吉新住区的规划中将上述畅想落实到方案设计中 [84]。雷杨 [85]、任永刚 [86]、刘文文 [87] 等认为当前的乡村住宅庭院景观设计可以采用发展庭院经济和绿化景观相结合的模式，村民可以在庭院中通过经济型植物和观赏型植物的种植，起到增加村民收入，美化庭院景观的作用。谢志平认为社区果树庭院型景观可以以自食为主或少量出售 [88] 。朱俊阳在探讨乡村庭院景观的细节设计时提出应满足农民生活和生产的需求，建设能够创造经济效益和美化空间的双重功效的经济庭院，同时还满足可持续发展的需求，要充分考虑资源的循环利用 [89]。杨爱民归纳了农村庭院景观的设计原则：生态效益优先，美化环境为本，结合功能功效，突出地方特色，提高经济效益 [90]。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

2.4 研究与实践评价

高密度背景下农村住区和住宅立足于农村特有资源和需求。农村住区、住宅设计研究不是一个新课题，单是专门针对生态庭院宝贵物质、精神遗产的研究却十分匮乏。上述研究与实践一方面为该课题的探索奠定了良好的基础，一方面又存在部分问题：一、建筑学领域重视不足。虽然众多经济学、社会学家一再强调土地对于农民的重要性，但是在建筑设计中并没有引起足够的重视。在农村住宅设计中，尤其在在公寓化的农村住宅设计研究中，对于农民实际需求的关注仍旧不足，庭院农业生产更是不在新公寓设计的考虑范围之内。二、庭院生态系统包含自然环境、人工环境和社会经济、人文环境三方面的因素，当前各学科的研究视角相对为单一 , 往往只是从本学科的视角对生态庭院升级问题开展研究。经济学、农业生态学方向的研究都是将庭院中的农业生产作为研究的重点对象，而建筑学领域对于传统生态庭院更新的研究则以建筑单体的节能技术作为重点。当前的研究多忽视了农业与居住之间的联系，今后应该加强各学科间的交流，从多学科、开放的角度对传统生态庭院更新进行深入研究。

三、居住类型有限。当前生态庭院升级的研究对象多为在 1-3 层的传统农宅，居住类型十分有限，不能很好的适应当前高密度的背景。

3 模型：提取与构建

生态庭院 V2.0 延续了传统生态庭院的代谢关系和生活方式，但是在空间上针对高密度背景进行了重构。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

3.1 传统生态庭院要素提取 3.1.1 生活情境兼具生产与生活是传统生态庭院最大的特点，为了既方便生活又便于农作，一般传统农家庭院都具有这样的布局（如图 3. 1）：

（1）菜地临近房屋。菜地低矮，不会阻碍庭院的采光，而且相对于其他生产项目，蔬菜更需要农户的频繁照料，因此将其布置在生活区周围。

（2）果园临近菜地。若果树离生活区过近会遮挡生活区所需的光线，且果树的照料不需要太频繁，因此可以与生活区保持一定距离。

图 3. 1 传统生态庭院布局示意图

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 3. 2 传统生态庭院“风水”示意图

（3）厕所、养殖区位于西侧一角，远离生活区。厕所、养殖区卫生条件较差，临近生活区不利于庭院环境的塑造和人体的健康；同时将这些不利空间放置在西南角也符合传统的农村风水布局（如图 3. 2）。养殖区临近果园，适当的时候可以将家畜、家禽驱赶到果园内，家禽的行走可以帮助果园松土，并减少虫害；果园的枯叶、掉落的果实可以成为家禽、家畜的食物。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 3. 3 传统生态庭院交流场所

图 3. 4 传统生态庭院交流场景

传统生态庭院的独特空间（如图 3. 3）也造就了其不同于城市住宅的农村庭院文化。儿童们在这里嬉闹玩耍，这里成为呵护他们成长的小天地；主妇们聚集在一起做家务，邻里间协同互助（如图 3. 4）；老人们坐在树下唠家常；农闲的时候乡民们还会聚集于庭院中吹拉弹唱……庭院作为农村人与人之间、户与户之间主要的交流场所，记载着众多农村家庭的成长与变迁，是乡民内心深处永远无法割舍的一方净土。

3.1.2 生态思想

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（1）资源代谢平衡原理的应用。通过沼气厌氧菌的分解作用，人禽畜的排泄物、秸秆转变为人类生活所需的燃气、动物成长所需的饲料和农作物生长所需的肥料（如图 3. 5）。

传统农村家庭中一般采用砖或水泥堆砌的水压式沼气池，容积为 6-10m³，该类型沼气池约为 0.15 m³/m³•d（见表 4.2）, 以 8m³ 为例，年产沼气可达 438m³。天然气燃烧值：33.6MJ/m³ 沼气燃烧值：21.0MJ/m³ 每户年均烧水、做饭天然气用量约为 240m³ （世界银行，BP《能源统计》），折合成沼气为 384m³。年沼气产出可满足家庭烧水、做饭的用气需求。图 3. 5 传统生态庭院的物质循环

沼气池每年可产出沼渣液图 3. 6 传统生态庭院沼气投入与产出

1500kg，沼

1000kg（如图 3. 6）。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 3. 1 养鱼、非温室种植沼渣、沼液消耗量

鱼

[91]-[98]

非温室玉米非温室水稻非温室果树非温室西瓜非温室蔬菜

沼渣消耗量 kg/ 亩

800-1000

2000

沼液消耗量 kg/ 亩

500

表 3. 2 养殖沼渣、沼液消耗量

2600-3600 1000-2000 2400

2500

2000

1000

500-3000

[91]、[96]、[100]-[102]

猪（方案一）

猪（方案二）

鸡

沼渣消耗量 kg/ 亩

817.6

12.6

沼液消耗量 kg/ 亩

620.5

如表 3. 7，年养猪数量 = 日养猪数量 ×3 （3.1）温室养猪一年可以出 3 栏，后面的平衡计算中按照每天有猪 4 只计算。年养鸡数量 = 日养鸡数量 ×4 （3.2）温室养鸡一年可以出 4 栏，后面的平衡计算中按照每天有鸡 5 只计算。计算中非温室种植取沼渣消耗量 2000kg/ 亩，沼液消耗量 1750kg/ 亩；养鱼沼渣消耗量取中间值 900kg/ 亩。种植、养鸡、养鱼的沼渣消耗量：（3.3） 2000kg/ 亩 ×0.09 亩 +12.6kg/ 只 ×5 只 +900kg/ 亩 ×2.3m2=246.1kg 种植沼液消耗量： 1750kg/ 亩 ×0.09 亩 =157.5kg （3.4）剩余 1253.9kg 沼渣，剩余的 842.5kg 沼液全部用于养猪。采用养猪方案一、二可各养猪一只。上述计算证实了该系统实现了物质、能量的部分循环，降低了庭院对外的能耗、资源需求。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（2）太阳能的利用。居住空间尽量南北向，南向开大窗，冬季增加建筑得热。很多家庭选择在屋前种植高大的落叶植物，夏季可以起到遮阳的作用，冬季枝叶凋枯又不会妨碍住宅从太阳辐射中获得热能（如图 3. 7）。

（3）合理的空间利用。传统生态庭院对于空间的多重利用主要表现为农作物的间作套种和种养结合的生产模式。间作套种是我国古老的耕种方式，指在同一区域中根据不同农作物的生长习性，合理设计株距以尽可能在小的空间范围内种植更多的农作物，并满足各个品种对光照、水分等条件的需求。间作套种充分的利用了空间和资源，其可以被看作成一种初级的立体农业。养殖业、种植业各自独立呈单程线性结构时，废弃物和空间资源不能被循环利用。在种养结合的模式中，可以利用动植物的不同特点高效地利用空间；如可以在棚舍上方种植爬藤植物，既可以为家畜、家禽遮风挡雨，又使空间得到了双重利用。此外，也正如 3.1.1 中所言，种养结合的模式也可以促成动植物间的互惠互利（如表 3. 3、图 3. 8）。

图 3. 7 传统生态庭院太阳能的利用

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 3. 8 传统生态庭院立体空间的利用

表 3. 3 古代豆谷物轮作方式表

地区北方

时代东汉后魏

轮作方式所载文献麦 - 豆 - 秋杂（谷、黍、稷）周礼·郑注大豆 - 谷、黍、稷，小麦 - 大齐民要术豆，绿豆、小豆 - 谷子黑豆 - 春麦、谷子、黍、稷，大马首农言豆 - 高粱，谷、黍 - 黑豆，小麦春麦

熟制二年三熟一年一熟或二年三熟一年一熟

宋代明代

水稻 - 大豆水稻 - 大豆

陈旉·农书天工开物

一年二熟

清代

水稻 - 大豆

郡县农政

清代

南方

致富纪实

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

3.1.3 生产经济模式表 3. 4 农作物产量

[43]、[103]-[106]

种类

棉花

玉米

小麦

谷子

稻谷

蔬菜

产量 kg/ 亩

69.1

373.5

375.9

130.9

496.7

种类

油料

高粱

豆类

薯类

甘蔗

瓜果

产量 kg/ 亩

206.3

92.1

119.2

344.3

3555.5

2742.3

烟草

2463.7 156.6

以蔬菜为例，因施用沼渣沼液后增产 20%[107]-[110]，若按表 3. 7 计算，庭院 0.09 亩的种植面积可生产蔬菜量为： 2463.7kg/ 亩 ×（1+20%）× 0.09 亩≈ 266.1 kg (3.5)

表 3. 5 年人均食物消费量

[111]

年人均消费量（kg） [ 蔬菜 ]

270

[ 猪肉 ]

[ 鸡肉 ]

9.4

[蛋]

如表 3. 5 所示，一家三口一年需蔬菜 810.0kg，庭院能解决家庭蔬菜需求量的 32.8%。

表 3. 6 传统生态庭院经济收入

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

年养猪数量（只）家庭年猪需求量（只）年销售猪数量（只）猪价格（元 / 只）卖猪收入（元）鸡年产量（只）家庭年鸡需求量（只）年销售鸡数量（只）鸡价格（元 / 只）年鸡蛋产量（kg）家庭鸡蛋需求量（kg）年鸡蛋销售量（kg）鸡蛋价格（元 /kg）卖鸡和鸡蛋收入（元）总收入（元）

[112]

12 0.5 11 1500 16500 20 6 14 20 64.8 51 13.8 8 390.4 16890.4

注：本文只涉及数量计算，不包含农作物品种是否满足居民需求的统计。

通过上述计算，这种自给自足的经济模式，主要有以下三点优势：（1）农民可以根据家庭饮食的需求，随季节的变动养殖各种家禽、家畜，栽种各种类型蔬菜，减少家庭的货币支出。而且这些生产所需的肥料皆来自生产、生产的废弃物，无需额外投入。（2）庭院生产可以满足农村家庭的基本日常生活需要，从而缓解市场风险对农村家庭造成的冲击。（3）对于无人外出打工的农村家庭，传统生态庭院剩余的农产品可以对外销售，增加农民收入。（4）对于外出打工的农村家庭，传统生态庭院可保证原本在外打工的家庭成员中有一人返乡务农。据联合国人口基金组织公布的《2007 年世界人口状况报告》，每年我国约有 1800 万的农村人口涌入城市，其中以青壮年劳动力为主。在农村，留守的老年人和儿童成为一个特殊的群体。由于无人照料，留守老人和儿童生活艰难，居住环境差，并要承担起超出该年龄体力范围的繁重劳动，加上思念亲人，他们的身心都饱受煎熬。另一方面，如此庞大的群体必须生活和工作，如果城市提供不了足够基础设施和就业岗位，就必然会造成城市的治安和就业造成巨大的压力。据统计，2011 年外出农民工月均收入 2049 元 [113]，年收入约为 2.5 万元；虽然传统生态庭院 1.7 万元（如表 3. 6）的年收入低于该标准，但农村家庭中若有一人从城镇中回家从事庭院农业生产，上述家庭、心理、社会问题皆可在很大程度上得到解决，家庭获得的综合效益提升。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

3.2 传统生态庭院模型构成机制在传统生态庭院中，生活、生产、生态三方面内容并非各自独立存在。传统生态庭院是一个基本闭合的循环系统，在这一循环中沼气扮演了核心的角色。庭院系统以沼气为媒介，将上述三部分紧密结合在一起。通过沼气池的投入与产出实现了生活、生产二者之间的物质与能量的生态循环。

3.3 传统生态庭院模型生成 3.3.1 结构模型

图 3. 9 传统生态庭院抽象模型

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

3.3.2 传统生态庭院具象化的典型模式表 3. 7 传统生态庭院具象模型经济技术指标

图 3. 10 传统生态庭院具象模型

宅基地面积

200m2

住宅建筑面积

57.5m2

猪、鸡养殖占地面积养鱼面积

16m2 2.3m2

总种植面积

60m2=0.09 亩

家庭人口

养鱼条数

6（一次 3 条）

养猪数量

12（一栏 4 只）

养鸡数量

20（一栏 5 只）

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

在不考虑家庭食物需求品种的理想前提下，传统生态庭院可依靠自身提供全部的烧水、做饭用气，肉食；提供部分农作物和饲料；剩余食物、肥料和全部的电能、取暖用能、水需要外界供给。图 3. 11 传统生态庭资源代谢平衡图

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

3.4 模型演化 3.4.1 现存问题尽管传统生态庭院拥有众多值得传承的因素，但其比较落后的建造和生产技术、陈旧的设备与农民日益提高的居住需求形成尖锐的矛盾，传统生态庭院在新阶段面临着众多问题（如图 3. 12）：（1）系统代谢平衡水平不够理想。依靠庭院自身的秸秆和排泄物产量有限，加之传统的沼气设备效率较低，产生的沼气只能够用于烧水、做饭，系统所需的热能和电能全部需要外界输入。沼渣、沼液也只能为部分农业生产提供肥料。（2）居住环境不佳。传统农村人居环境与城市日益完善的生活环境相比，明显有较大差异。我国农村住宅一般采用自建做法，布局分散，室内空间狭小，安全性和舒适性不佳，外观也缺乏考虑。（3）生产效益与经济效益低下。传统庭院生产中采用的是人力、铁器等为主的手工劳动方式，农民也没有经过专业的农业知识培训，全凭世代积累的农耕经验，农业产值较低。（4）能耗大，利用率低，对外垃圾、废水排放量大。气温是影响沼气池运行效果的重要因素，一般温度达到 8℃ -60℃可顺利产气，20℃时产气率最高 [96]。传统生态庭院中沼气池没有保温设施，往往在冬天出现产气少甚至不产气的现象，沼气池运行效果不佳。农业用水约占我国全年用水量的 64%[97]，传统农业生产消耗大量的用水，但这些水只有少数被农作物吸收，大多数作为农业废水白白浪费。（5）空间利用不足。传统生态庭院对于空间的多重利用主要局限在地面和临近地面的区域，受技术限制，对于屋顶、墙面等空间的潜力还没有进行深入的挖掘。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 3. 12 传统生态庭院面临问题

3.4.2 要素添加与置换

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 3. 13 新要素的添加和置换

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

针对上述问题，在保证庭院循环原理不变的情况下，一些新的要素被添加进来（如图 3. 13）：（1）使用沼气 - 温室技术，代替传统沼气技术作为庭院系统循环的发生媒介。冬季温室吸收热量，并将这些热量传递到住宅内，减少了住宅的采暖耗能；还有部分热量传递到地下，保证沼气池发酵所需的温度（如图 3. 14）。新型沼气池相对于农民自发堆砌的沼气池效率更高，因而能够有效提升庭院代谢平衡的水平。（2）用洁净、舒适的庭院、住宅环境代替原来品质较低的居住空间。新型庭院扩大了居住面积，针对不同农村家庭的特点进行空间设计，通过低成本、

图 3. 14 沼气 - 温室系统对太阳能的利用

高效率的建筑节能措施提升住宅的舒适度。对庭院景观进行美化，提升外部空间的观赏价值。（3）采用适当的高科技农业技术，可以提高农业产量和收入，满足农民在家务农需求。当庭院收入接近或大于等于

2.45

万元时，可满足一人在家务农；当庭院收入接近或大于等于

4.9

万元时，可满足两人在家务农。（4）选用太阳能被动技术、雨水收集、温室立体无土栽培等一系列低能耗，污染少，投入少的建筑和农业节能技术措施，一方面能够提高庭院的生态效益，减少其对外界环境造成的负担；另一方面能够挖掘庭院空间的利用潜能，提高空间的利用率。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

3.5 生态庭院 V2.0 模型构建 3.5.1 抽象模型

图 3. 15 新型生态庭院模型

生态庭院 V2.0 保留了传统生态庭院的内在循环结构，在其基础上，通过对要素的保留、添加、置换，传统的生态庭院得到升级，形成 V2.0 版本的新型生态庭院（如图 3. 15）。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

3.5.2 运行条件

人、家禽、家畜、农作物为沼气生产提供有机原料，生产出的沼气、沼渣、沼液返还于生产、生活中（多余的沼气、沼渣、沼液可以对外出售），如此循环往复，系统的物质、能量循环才得以实现。因此庭院内部产生的秸秆、排泄物、生产出的沼气、沼渣、沼液量应满足以下三个公式：（1）公式一：沼气年产量≥年用气量（3.6）（2）公式二：沼渣年产量≥年沼渣消耗量（3.7）（3）公式三：沼液年产量≥年沼液消耗量（3.8）三个公式成为下文沼气循环计算中衡量代谢平衡是否成立的标准。

图 3. 16 庭院系统围绕沼气展开的物质循环示意图

3.5.3 具象模型及形变

图 3. 17 生态庭院 V2.0 及变体

生态庭院 V2.0 确保了传统生态庭院代谢关系、生活方式的传承，其空间及外部形态与传统生态庭院不同。通过对低层的生态庭院 V2.0 进行变形，可以形成多层、高层等不同居住模式的变体（如图 3. 17），这些新型生态庭院及变体依据不同的条件又可进行下一步甚至下几步的变形（如图 3. 18、图 3. 19）。

图 3. 18 低层生态庭院 V2.0 依据区位形变

[ 核心要素 ]

[ 生态庭院 V2.0 抽象原型 ]

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

[ 传统生态庭院抽象原型 ] [ 构成机制 ] [ 添加与置换要素 ]

[ 空间形态 ]

图 3. 19 生态庭院 V2.0 思维与生成过程

[ 生态庭院 V2.0 具象原型 ]

[ 生态庭院 V2.0 变体 ]

4 设计：空间组织与代谢平衡

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

4.1 低层生态庭院 2.0

表 4. 1 低层生态庭院 V2.0 经济技术指标

4.1.1 方案概述种植有效面积 = 种植投影面积 × 因子 (4.1) 因为新型生态庭院中采用了立体种植方式，因此种植面积应该采用种植有效面积，公式中的因子取决于采用的立体种植方式，该因子即为相同投影面积下，立体种植方式与传统种植方式的实际种植面积比。例如本方案中，地面温室种植的投影面积是 50m2，采用立体种植方式使得 1m2 的投影空间可以种植 5m2 的农作物，因此因子为 5，地面温室的实际种植有效面积为 250m2。

注：下文代谢平衡计算按照每天有猪 9 只，有鸡 20 只计算（见 3.1.2 生态思想）。

宅基地面积住宅占地面积住宅建筑面积猪、鸡养殖占地面积养鱼面积地面温室种植占地面积地面温室占地面积地面温室种植有效面积屋顶温室面积屋顶温室有效面积总温室种植有效面积西侧东侧南侧其它种植面积北侧室内合计总种植面积沼气池规格家庭人口养鱼条数养猪数量养鸡数量

200m2 124m2 233.4m2 14m2 4m2 50m2 76m2 250m2 ≈ 0.37 亩 63.8m2 279.4m2 ≈ 0.42 亩 529.4m2 ≈ 0.79 亩 16.6m2 12.1m2 16.3m2 3.6m2 8.6m2 57.2m2 586.6m2 ≈ 0.88 亩 8m³ 4 8 27（一年 3 栏） 80（一年 4 栏）

图 4. 1、4,2 低层生态庭院 V2.0

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

4.1.2 外观形态

图 4. 4 低层生态庭院 V2.0 交流场所图 4. 3 低层生态庭院 V2.0 布局示意图

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

4.1.3 生活情境

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 7 低层生态庭院 V2.0 三层平面图 4. 6 低层生态庭院 V2.0 二层平面图 4. 5 低层生态庭院 V2.0 首层平面

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

方案延续了传统生态庭院中生活、生产兼具的生活模式，并将生产空间融入到室内，农业生产空间的休闲、娱乐功能更加突显（如图 4. 3- 图 4. 7）。虽然与传统生态庭院具象模型一样占地面积都是 200m2，但是由于温室代替了传统的种养空间，使得新型生态庭院拥有更多有效种植面积的同时居住面积也得到扩图 4. 8-4.11 低层生态庭院 V2.0 局部空间展。

（1）沼气 - 温室技术代谢平衡验算

图 4. 12 低层生态庭院 V2.0 物质循环

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

4.1.4 生态策略

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 2 小型沼气罐类型表

[114]-[121]

类型材质产气率价格使用（m³/m³· （元 / 寿命 d

m³）

水压式水泥、沼气池砖

0.15

100

玻璃钢

0.3

400

塑料

0.4-0.6

150

分离浮罩式沼气池软体沼气池

塑料

0.4-0.6

（a）

5~8

优点

缺点

造价较低，使用普遍。

施工复杂，产气慢、报废率高，面临淘汰。强度高，使用普遍，气压反复变化，出耐腐蚀耐老化。料难。沼气压力较低而且占地面积大。稳定，产气率高，保温性好 , 耐腐蚀耐老化。沼气压力较低而且强度一般。稳定，产气率高，保温性好 , 耐腐蚀耐老化。

图 4. 13 软体沼气池

软体沼气池产气率高，价格合理，且可以埋置于地下，因此作为本方案的首选（如表 4. 2）。户用沼气池容积按 1.5-2m³/ 人计算 [122]，即一般 4 口之家为 6-8m³，本方案取 8m³，软体沼气池实际可储藏气体体积为十多立方米。

表 4. 3 发酵工艺表

[123]、[124]

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

[ 类型 ]

[ 原料 ]

[ 产物 ]

干发酵 =

预处理干物质

沼气、沼渣

湿物质

沼气、沼渣、

湿发酵 =

沼液

[ 安放位置 ]

[ 优点 ]

[ 缺点 ]

地上

技术先进，产气率高

无沼液产出，国内技术不成熟，成本高，出料困难，不适合户用沼气采用。

地下

推广广泛

耗水量大，运输困难

农村家庭经济能力有限，方案中需要沼液配置无土栽培的营养液，且宅基地面积较小需要沼气罐位于地下以节省空间。因此尽管干发酵技术更为先进，但是其不能满足上述需求；传统湿发酵技术较干发酵技术产虽然气率低，但已可以满足家庭使用需求，本方案采用湿发酵技术（如表 4. 3）。表 4. 4 投料方式表

[125]

[ 类型 ]

[ 优点 ]

[ 缺点 ]

连续发酵工艺 =

稳定

造价昂贵

半连续发酵工艺 = 稳定性好

使用普遍

批量发酵

稳定性差

简单易操作

针对农村单户使用，半连续发酵工艺优势显著（如表 4. 4）。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 5 粪秆结构配比对产气量的影响

[126]

沼气池采用半连续发酵工艺，8m³ 的沼气池一般应一次性投入 800kg 秸秆，和 1600kg 排泄物，此后平均需每日另投入新鲜粪便不少于 20kg[43]；因此本方案除满足上文中的三个公式外还应满足：公式四：秸秆投入量 / 排泄物投入量 =1:2（一次性大投入的投入量）（如表 4. 5）公式五：秸秆年产量≥沼气池所需秸秆量公式六：排泄物年产量≥沼气池所需排泄物量公式七：每日排泄物量≥ 20kg

(4.2) (4.3) (4.4) (4.5)

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 6 农作物秸秆产量

种类产量 kg/ 亩草谷比秸秆量 kg/ 亩种类产量 kg/ 亩草谷比秸秆量 kg/ 亩

[43]、[103]-[106]

棉花

玉米

小麦

谷子

稻谷

蔬菜

烟草

69.1 3 207.4

373.5 2 747

375.9 1 375.9

130.9 1 130.9

496.7 1 496.7

2463.7 0.3 739.1

156.6 0.5 78.3

油料

高粱

豆类

薯类

甘蔗

瓜果

206.3 2 412.6

92.1 1 92.1

119.2 1.5 178.8

344.3 1 344.3

3555.5 2742.3 0.1 0.3 355.6 822.7

秸秆年产量：庭院采用沼气 - 温室系统，施用沼渣沼液后，增产 20%-30%[107]-[110]，取中间值增产率 25%。 739.1kg/ 亩 ×（1+25%）× 0.88 亩≈ 813.0 kg ＞ 800kg (4.6) 庭院自身秸秆产量能满足生产沼气秸秆需求量 , 满足公式五。

表 4. 7 人、鸡、猪排泄量

[127]-[128]

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

日排泄量 ( 干物质量）kg/d 年排泄量（干物质量）kg/a

人

猪

鸡

0.5

0.1

2.5

182.5

36.5

912.5

每日排泄物量： 0.5kg/d×4+0.1kg/d×20 +2.5kg/d×9=26.5kg ＞ 20kg (4.7) 满足公式七。排泄物年产量 : 182.5kg/a×4+36.5kg/a×20+912.5kg/a×9=9672.5kg ＞ 1600kg/a+20kg/d×365 d=8900kg (4.8) 庭院中人、家禽家畜的排泄物可以满足沼气生产需求，满足公式六。秸秆投入量：排泄物投入量 813kg/1600kg ≈ 1:2 (4.9) 满足公式四。取软体沼气池日产气率 0.6m³/m³•d 沼气年产气量 : 0.6m³/m³•d×8m³×365d=1752.0m³ (4.10) 方案中采暖用沼气壁炉（见下文制冷供热技术验算），日均耗气量 9.6m³，采暖日 120 天，则年壁挂炉用气量 1152m³，户每年厨房用气量 384m³（见 3.1.2 生态思想），则总用气量 1536m³ ＜ 1752m³，即沼气产量可满足家庭做饭、烧水、取暖生活用气，满足公式一。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

。 [43]

6000kg，沼液 4000kg 8m³ 沼气池每年可生产沼渣

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 14 低层生态庭院 V2.0 投入与产出

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 8 养鱼、非温室种植沼渣、沼液消耗量

鱼

[91]-[98]

非温室玉米非温室水稻非温室果树非温室西瓜非温室蔬菜

沼渣消耗量 kg/ 亩

800-1000

2000

沼液消耗量 kg/ 亩

500

表 4. 9 养殖沼渣、沼液消耗量

2600-3600 1000-2000 2400

2500

2000

1000

500-3000

[91]、[96]、[100]-[102]

猪（方案一）

猪（方案二）

鸡

沼渣消耗量 kg/ 亩

817.6

12.6

沼液消耗量 kg/ 亩

620.5

表 4. 10 温室种植沼液消耗量

[129]、[130]

温室无土种植沼液消耗量 kg/ 亩

2500

计算中非温室种植取沼渣消耗量 2000kg/ 亩，沼液消耗量 1750kg/ 亩；9 头猪中 6 头按照方案一，3 头按照方案二；养鱼沼渣消耗量取中间值 900kg/ 亩。沼渣消耗量： 2000kg/ 亩 ×57.2m 2 +817.6kg/ 头 ×6 头 +12.6kg/ 只 ×20 只 +900kg/ 亩 ×4m2 ≈ 5334.6kg ＜ 6000kg (4.11) 满足公式二。沼液消耗量： 2500kg/ 亩 ×0.79 亩 +1750kg/ 亩 ×57.2m2+620.5kg/ 头 ×3 头≈ 3986.6kg ＜ 400 0kg (4.12) 满足公式三。综上所述，七个公式皆能满足，沼气系统能够高效率运行，投入、产出可实现平衡，且无过多资源浪费。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（2）制冷供热技术验算表 4. 11 低层生态庭院 V2.0 制冷供热技术选择

方式

耗电耗气耗秸量量秆量 kwh m³ kg

[131]-[133]

初次年运行排放量投入费用（不含二费用元氧化碳）万元 kg

优点

缺点

沼气炉毛细管辐射采 3682 1152 暖 + 冷风冷水机组

2.4

2209

52.9

洁净环保，充分利用取暖制冷两套系统。沼气资源。

地源 / 空气源热泵毛 5304 细管辐射采暖制冷

3182

69.1

节能环保。

5716

3429

74.5

安装简便，技术成熟。对环境造成负担较大，耗电高。

秸秆燃池 + 井水空调 504

8640

616

3456

充分利用秸秆资源，秸秆燃池技术不成熟，密封性、价格低廉。安全性差，建筑结构受热遭破坏；井水空调只能使温度变化 3-4℃，效果有限，噪音大，挖井施工复杂，对地下水温产生影响。

rvr 空调

与传统空调相比，在低层住宅中无突出优势。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 16 沼气炉毛细管网循环示意图

图 4. 15 毛细管网

方式一能有效利用沼气，运行费用较低，节电，有害气体排放量少；近几年节能建筑中经常采用的地源 / 空气源热泵毛细管辐射采暖制冷技术前期投入较大，且在低层住宅

中没有显著优势，因此不选用；RVR 空调环境负荷较大不予选用；虽然秸秆燃池和井水空调技术在新农村建设中被广泛宣传和推广，其在耗电量和成本两个方面具有绝对优势，

但其对外排出大量燃烧废弃物，安全性差，效果有限，因此并不适宜在居住品质较高的住宅内使用。因此本方案选用方式一（如表 4. 11）。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 12 毛细管网采暖与普通地暖对比表

[ 管道间距 ]

[ 管道换热面积 ]

[ 可安装区域 ]

[ 表面装饰材质 ]

[ 回收温度 ]

[ 安装厚度 ]

[ 价格 ]

普通地暖 =

250mm

0.251m2/m2

地板

55℃－ 45℃

120140mm

19.383 元 /m2

毛细管网 =

40mm

0.337m2/m2

地板、墙壁、吊顶

35℃－ 30℃

＜ 5mm

13.112 元 /m2

毛细管网较普通地暖铺设更均匀，温差更小，且能节能约 30%。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

该方案还配有呼吸窗作为采暖制冷的辅助系统。冬季白天温室获得太阳辐射的热量，温度较高，呼吸窗开启，窗口处的叶片传动，将温室内的热空气带入室内，提升室内温度，且蓄热墙体保存一定热量；夜间温室内温度降低，关闭呼吸窗，蓄热墙向室内释放热量（如图 4. 17）。夏季白天在保证植物光合作用的前提下为温室遮阳，温室获得热量减少，加上植物的作用，温室内温度较低，打开呼吸窗，冷空气被传送到室内（如图 4. 18）。单独使用呼吸窗系统冬季可以使室温提升 5-8℃，夏季降低 3-5℃。

图 4. 17 呼吸窗系统冬季工作原理图

图 4. 18 呼吸窗系统夏季工作原理图

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（3）雨水收集技术验算表 4. 13 年人均各项生活用水量（m3）

本方案采用的是户用沼气发生系统，洗衣粉，肥皂水、油脂会对该系统内甲烷菌产生抑制；因此不能将厨房用水、洗澡洗漱用水、洗衣洗车用水排入沼气池，也不能将洗漱用水、洗衣洗车用水用于冲厕所。

表 4. 14 低层生态庭院 V2.0 生活、生产单位年用水量

人（生活）

养猪

养鸡

单位

m³/ 人

m³/ 头

m³/ 只

m³/ 亩

年用水量

0.2

150

[134]-[136]

传统灌溉非温室滴灌

无土栽培

鱼菜共生

m³/ 亩

m³

22.5

生活用水量： 33m³/ 人 ×4 人 =132.0m³ (4.13) 农业用水量： 11m³/ 头 ×9 头 + 0.2m³/ 头 ×20 头 +25.5m³/ 亩 ×57.2m2+15m³/ 亩 ×0.79 亩 +4m³ ≈ 121.0m³ (4.14)

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 15 雨水收集径流系数

[137]

屋顶、地面种类

径流系数

屋面

0.90-1.00

混凝土和沥青路面

0.90

块石路面

0.60

级配碎石路面

0.45

干砖及碎石路面

0.40

非铺砌路面

0.30

公园绿地

0.15

雨水收集量（m3）= 集雨面积（m2）× 降雨量（m/ 年）× 径流系数以济南年降雨量 0.685m 为例，年雨水收集量 : 200m2×0.685m×0.9 ≈ 123.3m³

(4.15) (4.16)

Ecological Courtyard 2.0 Version

收集的雨水与农业生产用水量基本持平，农业用水可全部来自收集的雨水，剩余雨水可用来冲厕所（如图 4. 19）。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 16 低层生态庭院 V2.0 各项水量（m3）

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 4. 19 低层生态庭院 V2.0 水循环示意图

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（4）太阳能的利用

太阳能的利用在本方案中表象在两个方面：首先，沐浴用水来自于太阳能热水器，太阳辐射经平板集热管吸收后转换为热能，后利用虹吸原理，热能到达水箱内与水换热，将凉水温加热（如图 4. 20）。其次，温室起到了阳光房的作用。图 4. 20 太阳能工作原理示意图

图 4. 22 南窗种植式推拉遮阳图 4. 21 南窗种植式推拉遮阳

由种植农作物的种植槽构成遮阳板（如图 4. 21、图 4. 22），夏季可在槽内种植小型农作物。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

（5）现代农业技术

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 24 鱼菜共生系统原理示意图

图 4. 23 鱼菜共生系统

鱼菜共生系统借鉴中国传统农业措施，把水产养殖与水耕栽培结合在一起，

沼渣为鱼提供肥料，剩余沼渣和鱼的排泄物伴随水被输送到水培装置，被农作物作为营养吸收利用（如图 4. 23、图 4.

24）。采用该系统可以达到养鱼不用换水，种菜不用施肥的生态共生效果。

图 4. 26 水培示意图

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 25 水培

图 4. 28 固体基质栽培示意图

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 27 固体基质栽培

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 17 无土栽培方式对比

[ 培植方式 ]

水培

雾培

[ 优点 ]

植物根系直接与营养液自动化程度较高。接触。

[ 缺点 ] 成本较高，系统能耗较大。

将营养液压缩成气雾状设备先进，自动化程度费用高，耗电多且不能停而直接喷到作物的根系高。电，目前只限于科学研究应上，根系悬挂于容器的用，未进行大面积生产。空间内。

将作物的根系固定在有使用广泛，技术成熟，需要大量基质材料，，且基机或无机的基质中，通成本低，可以避免病害质要进行处理、消毒、更换基质栽培过滴灌为农作物提供营随营养液传播。等作业较费工。养液。

考虑到农户的资金和技术水平有限，本方案中的温室栽培采用了水培和固体基质栽培两种无土栽培方式（如表 4. 17、图 4. 25- 图 4. 28）。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 29 西侧墙体种植

图 4. 30 西侧墙体种植

图 4. 31 东侧立体种植

在墙体外安置骨架，爬藤植物可沿骨架生长（如图 4. 29- 图 4. 31）。该墙体种植方式造价较低，能够避免植物对墙体结构造成损坏，农作物种植在西侧还可以为墙体遮阳，降低夏季制冷能耗。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

利用阳台进行农业种植，既方便农作物的照料，又美化了建筑立面（如图 4. 32）。图 4. 32 阳台种植

楼梯间种植增加了室内空间的趣味性（如图 4. 33）。图 4. 33 楼梯间种植

做饭的同时即可顺手采摘新鲜的蔬菜（如图 4. 34）。图 4. 34 厨房空间的利用

在猪圈上方安置鸡舍，鸡的排泄物部分可落入猪圈中成为猪的饲料（如图 4. 35）。图 4. 35 立体养殖

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（6）节能环保材料

图 4. 36 秸秆转

图 4. 37 秸秆卷帘

农业生产每年有大量的秸秆产生，方案中采用了以秸秆为原料的空心环保砖。秸秆砖具有保温性能好、自重轻的特点，十分适宜作为建筑材料（如图 4. 36）。

在传统农田生产中，农民习惯在冬季用秸秆编织成的卷帘为大棚保温（如图 4. 37）。方案中汲取了这一传统的民间智慧，并对其进行改造，减小了卷帘的厚度，加大了网眼的尺寸，将原本用于冬季保温的秸秆卷帘作为夏季温室的遮阳。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 38 低层生态庭院 V2.0 技术分布图

4.1.5 经济效率验算

表 4. 18 低层生态庭院 V2.0 经济收入

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

蔬菜年产量（kg）家庭年蔬菜需求量（kg）年销售蔬菜量（kg）蔬菜价格（元 /kg）蔬菜收入（元）年养猪数量（只）家庭年猪需求量（只）年销售猪数量（只）猪价格（元 / 只）卖猪收入（元）鸡年产量（只）家庭年鸡需求量（只）年销售鸡数量（只）鸡价格（元 / 只）年鸡蛋产量（kg）家庭鸡蛋需求量（kg）年鸡蛋销售量（kg）本方案农户的收入大于农民在外打工的收入（如表 4. 18），低层新型生态庭院具有良好的经济效益。注：本文中农作物能否满足居民需求的计算以蔬菜为例，只涉及数量计算，不包含农作物品种是否满足居民需求的统计。 94

鸡蛋价格（元 /kg）卖鸡和鸡蛋收入（元）

总收入（元）

[112]

2674.3 1080 1594.3 15 23914.5 27 1 26 1500 39000 80 15 65 20 259.2 68 191.2 8 2829.6 65744.1

图 4. 39 低层生态庭院 V2.0 资源代谢平衡图

该方案无需外界提供燃料和食物，并且可对外出售农产品。庭院需要外界供给电能和洁净水，并对外排出不能处理的无机垃圾（如图 4. 39）。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

4.1.6 方案评价

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

[ 节地 ] 人均住宅面积 =3x 原

[ 节水 ] 人均对外年需水量减少 162.3m3/3125.7m3/4=22.7m3

图 4. 40 低层生态庭院 V2.0 与传统生态院的比较

[ 节能 ] 无需燃料供应

[ 增产 ] 种植面积 =9.8x 原养猪数量 =2.25x 原养鸡数量 =4x 原养鱼数量 =1.3x 原

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

相较于传统的生态庭院，相同的宅基地面积条件下，该低层方案节约了燃料和水的消耗，人均居住面积和农业生产面积都有显著的增加；一座新型低层生态庭院提供的实际农业生产面积相当于相同占地面积下传统耕地的 2.9 倍（如图 4. 40）。方案达到了节能、节地、增产的效果，实现了农村庭院生活、生产、生态的可持续发展。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 41 低层生态庭院 V2.0 推广畅想

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

4.2 生态庭院 V2.0 多层变体 4.2.1 种养结合模式方案概述

图 4. 43 生态庭院 V2.0 多层、高层变体肌理图（垂直方向）

图 4. 42 传统农村肌理图（水平方向）

本方案提取了传统农村聚落的肌理，将其分解成几个分别位于不同的高度空间的部分，各部分之间直接或间接联系；这样不仅对院落进行了升级，还将农村的街巷、公共空间、农田也进行了升级，使得多层住宅成为一个立体的村落（如图 4. 42、图 4. 43）。

表 4. 19 生态庭院 V2.0 多层变体经济技术指标

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

占地面积

2502.6m2

居住面积

4597.40m2

人均居住面积

35.1m2

猪、鸡养殖面积

709.6m2 ≈ 1.1 亩

养鱼面积

133.4m2=0.2 亩

温室种植有效面积

6806.1m2 ≈ 6.1 亩

屋顶、阳台非温室种植面积

803.4m2 ≈ 1.2 亩

总种植有效面积

4887.1m2 ≈ 7.3 亩

农业生产面积

5729.8m2 ≈ 8.6 亩

沼气池规格

300m³

户数

40 户

居住人数

131 人

养猪数量

1419 只（一年 3 栏）

养鸡数量

10404 只（一年 4 栏）

注：下文资源代谢平衡计算中按照每天有猪 473 只，有鸡 2601 只计算 ( 见 3.1.2 生态思想 )。

100

4.2.2 种养结合模式外观形态

图 4. 44、4.45 生态庭院 V2.0 多层变体效果图

101

4.2.3 种养结合模式生活情境

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 46 生态庭院 V2.0 多层变体首层平面

图 4. 47 生态庭院 V2.0 多层变体标准层平面

102

由于家禽、家畜养殖易产生病菌的传播，因此将该功能单独设置在首层西侧（如图 4. 47）。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 48 生态庭院 V2.0 多层变体剖面

103

图 4. 50 传统生态庭院中的“街巷”空间

图 4. 52 传统生态庭院中的“院落”空间图 4. 51 生态庭院 V2.0 多层变体中的“院落”空间

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 49 生态庭院 V2.0 多层变体中的“街巷”空间

104

105

图 4. 53 生态庭院 V2.0 多层变体局部空间

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 54-4.59 生态庭院 V2.0 多层变体局部空间

106

传统村落的院落和街巷空间得到了延续，每家都有自己的空中庭院，连接各户之间的连廊局部打开，成为居民交流的节点，中庭和每一层东北侧的公共空间为居民的集体活动提供了可能（如图 4. 49- 图 4. 59）。建筑内的农业生产空间不仅具有产出的功能，同时还是居民健身、交流、娱乐的场所。户型分别针对单身人士、主干家庭和两代居家庭设计，可以满足不同农民家庭的居住需求。一般农村家庭人口较多，家族观念浓厚，户型设计中特别设置了较为宽敞的客厅和餐厅，有助于家庭成员间的交流和传统农村家庭观念的延续（如图 4. 60- 图 4. 64）。

107

图 4. 60 生态庭院 V2.0 多层变体户型 A

户型 A 使用面积为 137.2m2，两厅、两卫、三卧，主要针对主干家庭和两代居家庭设计。入户前的花园形成绿色景观，使得多层住宅具有了传统农村庭院的生活形态。每户均有天、有地，业主可以在此耕作、健身、就餐、存放农具和农作物等，入户花园起到了舒缓情绪和储藏的作用。起居室和餐厅联系，整个空间开畅明快。餐厅通向种植阳台，春夏时节可以打开推拉门，室内外空间融合为一体，营造了良好的用餐空间。户型动静分区明确，在西侧的卧室区域还设置了私密的交流场所，可以方便家庭成员单独会客，尤其适用于家中的老人和儿童。

图 4. 61 生态庭院 V2.0 多层变体户型 B

户型 B 使用面积为 91.5m2，两厅、两卫、两卧，主要针对单身群体和主干家庭设计。虽然该户型面积较小，但起居室和餐厅、厨房联系在一起的布局，使得整个空间视野连贯，更显开阔。阳台也运用了同样的设计手法，次卧、主卧的阳台和种植阳台“三合一”，成为家庭活力的重要所在地。

108

图 4. 62 生态庭院 V2.0 多层变体户型 C

户型 C 使用面积为 122.3m2，两厅、两卫、三卧，主要针对主干家庭设计。该户型相较于 A 户型更加紧凑，起居室、餐厅、北侧阳台采用了相同的设计手法。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 63 生态庭院 V2.0 多层变体户型 D

图 4. 64 生态庭院 V2.0 多层变体户型 E

户型 D 使用面积为 187.8m2，三厅、三卫、三卧，该户型针对两代共同居住的家庭设计，居住部分分隔，老人拥有自己独自的起居空间，卧室内设置卫生间，方便老人的生活。主要起居室和餐厅共用，餐厅空间较大，可以满足农村大家庭的用餐需求。使用者可以在入户花园举行家庭聚会，家庭内部的公共空间成为几代人交流的良好场所。该户型具有灵活性和适应性，业主可以根据不同时期家庭人口结构的变化，选择在门厅两侧是否安装门来改变房间的格局。

109

户型E使用面积为 60.3m2，该户型虽然面积小，但设施齐全，可以满足一个人居住的基本生活需求。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 65 生态庭院 V2.0 多层变体空间示意图

110

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

4.2.4 种养结合模式生态策略（1）沼气 - 温室技术代谢平衡验算

本方案共有两套沼气系统：一套是以产生沼气、沼渣和沼液为目的的沼气生产系统，原料为秸秆，人、家禽、家畜排泄物和不含肥皂、油脂等物质的水。另一套为以净化水为目的的沼气 - 人工湿地水处理系统，也称之为“生命机器”；其原料为生活和农业生产中灰水、黑水。两者的沼气池均位于地下，后者的人工湿地位于首

层作为景观。

图 4. 66 种养结合模式物质循环示意图

111

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 20 种养结合模式沼气工艺选择

[ 类别 ] 原料范围原料 TS 浓度

[CSTR]

[138]

[UASB]

[HCF]

所有畜禽原料高 COD 污水、所有禽畜原料禽畜污水 6-12％＜ 1％ 8-12％

[USR] 猪粪、鸡粪 3-5％

水力停留时间

15-30 天

1-5 天

10-30 天

8-15 天

单位能耗

高

低

中等

单池容积

500-4000m³

200-5000m³

100-300m³

200-2000m³

操作难度

高

低

中等

产气率

1.0-15.0m³/ m³ 较佳

不定

0.8-2.0m³/m³

0.4-1.2m³/m³

较低或负效益

中等

偏低

经济效益

本方案沼气生产原料为秸秆和人、猪的排泄物，因此 UASB 工艺不适宜采用。 300m³ 的容积对应的工艺为 HCF 和 USR。相较于 USR 工艺，HCF 具有能耗低、产量高、操作难度低、经济效益高的显著优势，因此选用 HCF 工艺（如表 4. 20）。

112

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 21 沼气产量因子

沼气产量因子 m³/kg

[18]、[140]

[人]

[猪]

[ 秸秆 ]

0.43

0.42

0.45

沼气产量： 23.9t×0.43m³/kg+431.6t×0.42m³/ kg+6.7t×0.45m³/kg ≈ 194.6×10³m³ (4.20) 图 4. 67 鸡的数量为猪的 4-7 倍时，鸡粪全部可作为猪的饲料

秸秆年产量（见 4.1.4 生态策略）： 739.1kg/ 亩 ×（1+25%）×7.3 亩≈ 6.7t

(4.11)

当鸡的数量为猪的 4-7 倍时，鸡粪全部可作为猪的饲料（占猪饲料的 28%48%）[139]（如图 4. 67），本方案中猪与鸡的个数比为 473:2601=1:5.5 (4.17) 满足上述情况，因此 539.6t 鸡粪不参与沼气反应。人粪排泄量（见 4.1.4 生态策略）： 182.5kg/a×131 ≈ 23.9t/a (4.18) 猪粪排泄量（见 4.1.4 生态策略）： 912.5kg/a×73 ≈ 431.6t/a (4.19)

113

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

秸秆年产量（见 4.1.4 生态策略）： 739.1kg/ 亩 ×（1+25%）×7.3 亩≈ 6.7t

(4.11)

图 4. 68 种养结合模式沼气循环示意图

本方案采用沼气炉毛细管辐射采暖 + 冷风冷水机组采暖制冷系统，每户用沼气量为 1536m³/a, 用电 3682kwh/a（如表 4. 22），加上其他用电，取每户用电量约为 4500kwh/a. 农业空间用电为 500kwh/a• 亩，则总用电量为： 4500kwh/a ×40+ 500kwh/a• 亩 ×8.6 亩≈ 184.3×10³kwh/a (4.21) 1m³ 沼气可发电 2kwh，则沼气发电需要沼气 92.1×10³m³/a[141]。总用气量为： 1536m³/a ×40+92.1×10³m³/a ≈ 153.6×10³m³/a ＜ 194.6×10³m³/a (4.22) 满足公式一。

114

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 4. 69 种养结合模式沼气池的投入与产出

生产 194.6×10³m³/a 沼气的同时可获得沼渣 595.8t/a，沼液 443.6t/a（如图 4. 69）。沼渣消耗量（见 4.1.4 生态策略）： 2000kg/ 亩 ×1.2 亩 +817.6kg/ 头 ×473 头 +12.6kg/ 只 ×2601 只 +900kg/ 亩 ×0.2 亩 ≈ 422.1t ＜ 595.8t (4.23) 满足公式二。沼液消耗量（见 4.1.4 生态策略）： 2500kg/ 亩 ×6.1 亩 +1750kg/ 亩 ×1.2 亩≈ 17.4t ＜ 443.6t （4.24) 满足公式三。沼气系统能够实现循环，且有剩余沼气、沼渣、沼液可对外销售。

115

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 22 种养结合模式制冷供热技术选择

方式

[131]-[133]

耗电耗气耗秸量量秆量 kwh m³ kg

初次年运行排放量投入费用（不含二费用元氧化碳）万元 kg

优点

缺点

沼气炉毛细管辐射采 3682 1152 暖 + 冷风冷水机组

2.4

2209

52.9

洁净环保，充分利用取暖制冷两套系统。沼气资源。

地源 / 空气源热泵毛 5304 细管辐射采暖制冷

3182

69.1

节能环保。

5716

3429

74.5

安装简便，技术成熟。对环境造成负担较大，耗电高。

秸秆燃池 + 井水空调 504

8640

616

3456

rvr 空调

与传统空调相比，在低层住宅中无突出优势。

（2）制冷供热技术验算本方案每年可产生大量沼气用于沼气壁挂炉取暖（见上文），因此选取一号方式，冬季采暖选用沼气壁挂炉毛细管辐射，夏季采用冷风冷水机组（如表 4. 22）。首层局部采用呼吸窗作为辅助技术（如图 4. 70）。

116

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 4. 70 生态庭院 V2.0 多层变体呼吸窗系统

117

（3）雨水收集技术验算

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 71 生态庭院 V2.0 多层变体沼气—人工湿地水处理系统示意图

118

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

沼气 - 人工湿地水处理系统主要利用微生物对水体中的污染物进行降解。沼气池中的厌氧菌将有机物质分解成二氧化碳和甲烷等气体。人工湿地中的好氧微生物通过呼吸作用，将经沼气池处理过的废水中的剩余大部分有机物分解为水和二氧化碳，通过二者的协同作用，污水中的主要有机污染物基本被降解同化，其余物质转变为对环境无害的无机物（如图 4. 71、图 4. 72）。人工湿地施工简便，造价低，规模不受限制，小到一家一块，大到一片区域一块，皆可配置。在人工湿地中种植农作物和养鱼，还可以达到美化环境，增加空间活力的效果，特别适用于广大农村地区。

图 4. 72 生态庭院 V2.0 多层变体人工湿地示意图

119

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 23 种养结合模式生活、生产单位年用水量

人（生活）

养猪

养鸡

传统灌溉非温室滴灌

单位

m³/ 人

m³/ 头

m³/ 只

m³/ 亩

年用水量

0.2

150

无土栽培

鱼菜共生

m³/ 亩

m³

22.5

133.4

生活用水量： 33m³/ 人 ×131 人≈ 4.3×10³m³ (4.25) 农业用水量： 11m³/ 头 ×9 头 + 0.2m³/ 头 ×20 头 +25.5m³/ 亩 ×57.2m2+15m³/ 亩 ×0.79 亩 +4m³ ≈ 5.8×10³m³ (4.26) 年雨水收集量（见 4.1.4 生态策略）： 2502.6m2×0.685m×0.9 ≈ 1.5×10³m³ (4.27) 收集的雨水全部用于农业生产（如图 4. 73），能解决 25.9% 的生产用水。

120

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 73 种养结合模式水循环示意图

121

图 4. 75 生态庭院 V2.0 多层变体种植式遮阳采光分析

方案中沐浴用水来自于屋顶的太阳能热水器（如图 4. 74）。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 74 生态庭院 V2.0 多层变体太阳能热水系统

（5）现代农业技术（4）太阳能的利用

122

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

除低层方案包含的屋顶温室、管式水培、固体基质栽培、遮阳式栽培（如图 4. 75）、鱼菜共生系统、立体养殖、外墙种植、阳台种植、厨房种植几项现代农业技术外，本方案还采用了种植箱槽式水培种植和插管式栽培三种设备，此外管式水培的形式也多种多样，以此满足公共空间的美观需求（如图 4. 75- 图 4. 80）。

图 4. 78 管道水培

图 4. 76 种植箱

图 4. 79 槽式水培

123

图 4. 77 插入式水培

图 4. 80 管道水培

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 81 种养结合模式技术分布图

124

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

4.2.5 种养结合模式经济效率验算该方案中蔬菜的年产量为 22.5t，居民蔬菜需求量为 43.2t，因此农作物不能满足居民的日常使用需求，需要外界供给。

表 4. 24 种养结合模式农产品销售收入

年养猪数量（只）年猪需求量（只）年销售猪数量（只）猪价格（元 / 只）卖猪收入（万元）鸡年产量（只）年鸡需求量（只）年销售鸡数量（只）鸡价格（元 / 只）年鸡蛋产量（t）年鸡蛋需求量（t）年鸡蛋销售量（t）鸡蛋价格（元 /kg）卖鸡和鸡蛋收入（万元）农产品总收入（万元）

[112]

1419 40 1379 1500 206.9 10404 600 9804 20 33.7 2.7 31 8 44.4 251.2

表 4. 25 种养结合模式沼气、沼渣、沼液销售收入

年沼气产量（m³）年沼气需求量（m³）年沼气出售量（m³）沼气价格（元 /m³）沼气收入（万元）年沼液产量（t）年沼液需求量（t）年沼液出售量（t）沼液价格（元 /t）沼液收入（万元）年沼渣产量（t）年沼渣需求量（t）年沼渣出售量（t）沼渣价格（元 /t）沼渣收入（万元）沼气及副产品总收入（万元）

农产品户均年收入（万元）

6.28

注：本文中农作物能否满足居民需求的计算以蔬菜为例，只涉及数量计算，不包含农作物品种是否满足居民需求的统计。 125

户均年收入（元）

194.6x10³ 153.6x10³ 41.0x10³ 0.8 3.28 443.6 17.4 426.2 50 2.13 595.8 422.1 173.7 50 0.87 6.28 1570

[142]

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

4.2.6 纯种植模式方案概述表 4. 26 纯种植模式经济技术指标

占地面积

2502.6m2

居住使用面积

4597.40m2

人均居住使用面积

35.1m2

温室种植有效面积

7515.7m2 ≈ 11.3 亩

屋顶、阳台非温室种植面积

803.4m2 ≈ 1.2 亩

总种植有效面积

8319.1m2 ≈ 12.5 亩

沼气池规格

100m³

户数

40 户

居住人数

131 人

126

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

4.2.7 纯种植模式生态策略（1）沼气 - 温室技术代谢平衡验算表 4. 27 纯种植模式沼气工艺选择

[ 类别 ] 原料范围原料 TS 浓度

图 4. 82 纯种植模式物质循环示意图

本方案共有两套沼气系统：一套以秸秆和人的排泄物为原料的沼气发生系统；一套是沼气 - 人工湿地水处理系统。

[CSTR]

[138]

[UASB]

[HCF]

所有畜禽原料高 COD 污水、所有禽畜原料禽畜污水 6-12％＜ 1％ 8-12％

[USR] 猪粪、鸡粪 3-5％

水力停留时间

15-30 天

1-5 天

10-30 天

8-15 天

单位能耗

高

低

中等

单池容积

500-4000m³

200-5000m³

100-300m³

200-2000m³

操作难度

高

低

中等

产气率

1.0-15.0m³/ m³ 较佳

不定

0.8-2.0m³/m³

0.4-1.2m³/m³

较低或负效益

中等

偏低

经济效益

本方案沼气产量较少，选择 100m³ 的 HCF 发酵工艺沼气罐即可满足（如表 4. 27）。

127

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

秸秆年产量（见 4.1.4 生态策略）： 739.1kg/ 亩 ×（1+25%）×1.5 亩≈ 11.5t 表 4. 28 人均排泄量

[127]、[128]

(4.28) [人]

日排泄量 ( 干物质量）kg/d

0.5

年排泄量（干物质量）kg/a

182.5

人粪排泄量： 182.5kg/a×131 ≈ 23.9t/a 表 4. 29 人粪、秸秆沼气产量因子

沼气产量因子 m³/kg

(4.29) [18]、[140]

[人]

[ 秸秆 ]

0.43

0.45

沼气产量： 23.9t×0.43m³/kg +11.5t×0.45m³/kg ≈ 15.9×10³m³ (4.30) 本方中沼气用于烧水、做饭，每户年均沼气用量 384m³。总用气量为： 384m³/a ×40 ≈ 15.4×10³m³/a ＜ 15.9×10³m³/a (4.31) 满足公式一。生产 194.6×10³m³/a 沼气的同时可获得沼渣 48.7t/a，沼液 32.5t/a。

128

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 30 非温室种植沼渣、沼液消耗量

[91]-[99]

非温室玉米非温室水稻非温室果树非温室西瓜沼渣消耗量 kg/ 亩

2000

沼液消耗量 kg/ 亩

500

2600-3600 1000-2000

表 4. 31 温室种植沼液消耗量

2400

非温室蔬菜

2500

2000

1000

500-3000

[129]、[130]

温室无土种植沼液消耗量 kg/ 亩

2500

非温室种植取沼渣消耗量 2000kg/ 亩，沼液消耗量 1750kg/ 亩。沼渣消耗量： 2000kg/ 亩 ×1.2 亩 =2.4t ＜ 48.7t 满足公式二。沼液消耗量： 2500kg/ 亩 ×11.2 亩 +1750kg/ 亩 ×1.2 亩 ≈ 30.1 ＜ 32.5t 满足公式三。沼气系统能够实现代谢平衡。

129

(4.32) (4.33)

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 83 纯种植模式沼气池投入、产出示意图

130

（2）制冷供热技术验算

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

本模式中沼气的产量不足以支撑沼气炉的使用，因此不能选用沼气炉毛细管辐射采暖和冷风冷水机组配合的采暖制冷方案。在剩余三种方式中，虽然地缘 / 空气源热泵 + 毛细管辐射采暖的初期费用投入较大，但后期耗电较少，对环境造成的负担也较小；RVR 空调和秸秆燃池 + 井水空调系统都会对外界造成较大的环境负担，因此选用方式二（如表 4. 32）。表 4. 32 纯种植模式制冷供暖技术选择

方式

[131]-[133]

耗电耗气耗秸量量秆量 kwh m³ kg

初次年运行排放量投入费用（不含二费用元氧化碳）万元 kg

优点

缺点

沼气炉毛细管辐射采 3682 1152 暖 + 冷风冷水机组

2.4

2209

52.9

洁净环保，充分利用取暖制冷两套系统。沼气资源。

地源 / 空气源热泵毛 5304 细管辐射采暖制冷

3182

69.1

节能环保。

5716

3429

74.5

安装简便，技术成熟。对环境造成负担较大，耗电高。

秸秆燃池 + 井水空调 504

8640

616

3456

rvr 空调

131

与传统空调相比，在低层住宅中无突出优势。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 84 地源热泵冬季工作示意图

不同地区可按照具体地理自然条件，选择适宜的地缘、空气源、水源等热泵技术，

图 4. 85 地源热泵夏季工作示意图

虽然热源不同，但原理相同。以地缘热泵为例，夏季室内的热量被热泵传送到土壤或水中，使室内温度降低，而地下获得的

132

热量在冬季将得到利用。该技术 1kw 的电力能输送 4-5kw 的热量，因此能以较小的能耗获得舒适的物理环境。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（3）雨水收集技术验算表 4. 33 纯种植模式年生活、生产用水量

[134]-[136]

人（生活）传统灌溉非温室滴灌

无土栽培

单位

m³/ 人

m³/ 亩

年用水量

150

22.5

生活用水量： 33m³/ 人 ×131 人≈ 4.3×10³m³ (4.34) 农业用水量： 25.5m³/ 亩 ×1.2 亩 +15m³/ 亩 ×11.3 ≈ 200.1m³ (4.35) 年雨水收集量（见 4.1.4 生态策略）： (4.36) 2502.6m2×0.685m×0.9 ≈ 123.3m³ 收集的雨水全部能代替 61.6% 的农业生产用水，其它农业用水来自经沼气——人工湿地水池里系统净化过的中水（如图 4. 86）。

133

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 86 纯种植模式水循环示意图

134

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

4.2.8 纯种植模式经济效率验算

表 4. 34 纯种植模式沼气、沼渣、沼液销售收入

该方案中蔬菜的年产量为 38.5t，居民蔬菜需求量为 43.2t，因此农作物不能满足居民的日常使用需求，需要外界供给 4.7t。

年沼气产量（m³）

剩余沼渣、沼液、沼气出售所获得的金额十分稀少，可忽略不计（如表 4. 34）。

沼气价格（元 /m³）

年沼气需求量（m³）年沼气出售量（m³）

沼气收入（元）年沼液产量（t）年沼液需求量（t）年沼液出售量（t）沼液价格（元 /t）沼液收入（元）年沼渣产量（t）年沼渣需求量（t）年沼渣出售量（t）沼渣价格（元 /t）沼渣收入（元）沼气及副产品总收入（元）

户均年收入（元）

135

15.9x10³ 15.4x10³ 0.5x10³ 0.8 400 32.5 30.1 2.4 50 120 48.7 2.4 46.3 50 2315 2915 72.9

[142]

图 4. 87 种养结合模式资源代谢平衡图

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

4.2.9 方案评价

136

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 4. 88 纯种植模式资源代谢平衡图

137

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 89 种养结合模式与纯种植模式对比图

种养结合模式无需外界提供燃料和电，但需要外界供给农作物和洁净水，并对外排出不能处理的无机垃圾（如图 4. 87）。纯种植模式最大的特点是没有养殖业，较种养结合模式更加卫生；但系统只能解决内部部分粮食供应和烧水、做饭的燃气供应，需外界提供全部的电能、热能及部分水资源；系统对外销售的沼气、沼渣、沼液收入较少，该系统环境和经济效益不理想（如图 4. 88）。

138

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 90 生态庭院 V2.0 多层变体推广畅想

139

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

4.3 生态庭院 V2.0 点式高层变体 4.3.1 方案概述表 4. 35 生态庭院 V2.0 点式高层变体经济技术指标

占地面积

1150.2m2

居住面积

9387.9m2

人均居住面积

28.1m2

猪、鸡养殖面积

1816.0m2 ≈ 2.7 亩

养鱼面积

280.0m2 ≈ 0.4 亩

温室种植有效面积

4178.6m2 ≈ 6.3 亩

屋顶、阳台非温室种植面积

5383.8m2 ≈ 8.1 亩

总种植有效面积

9562.4m2 ≈ 14.4 亩

农业生产面积

11658.4 ≈ 17.5 亩

沼气池规格

1200m³

户数

102 户

居住人数

334 人

养猪数量

3600 只（一年 3 栏）

养鸡数量

26400 只（一年 4 栏）

注：下文资源代谢平衡计算中按照每天有猪 1200 只，有鸡 6600 只计算（见 3.1.2 生态思想）。

140

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

4.3.2 外观形态及生成机制

图 4. 91 生态庭院 V2.0 点式高层变体体块生成

方案中通过农业种植空间将各户联系在一起，居住部分位于交通盒的四角，每一层去除其中的一角，替换为农业种植场所。户与户之间既独立，又相较于一般高层住宅有更多的交流发生空间。

141

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

142

图 4. 92 生态庭院 V2.0 点式高层变体效果图

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

4.3.3 空间情境建筑首层为农产品展销中心，新型庭院生产的农产品可以在此对外销售，农户之间也可以在这里交换彼此所需的食物。二层为内部的活动中心，是居民举行红白喜事的场所，延续了传统的农村社交方式（如图图 4. 93、图 4. 94）。从首层到室内分别经过了开敞、半开敞、半封闭、封闭的四种空间类型，建筑空间层次丰富。

图 4. 93 生态庭院 V2.0 点式高层变体首层平面

143

图 4. 94 生态庭院 V2.0 点式高层变体二层平面

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

144

图 4. 98 生态庭院 V2.0 点式高层变体十三层平面图 4. 97 生态庭院 V2.0 点式高层变体九层平面

图 4. 96 生态庭院 V2.0 点式高层变体六层平面图 4. 95 生态庭院 V2.0 点式高层变体四层平面

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

户型 B 使用面积为 132.7m2，两厅、一卫、四卧，适合主干家庭、两代居家庭居住。东北侧的卧室也可作为储藏室放置农具、食物和饲料。该户型拥有南北两个种植空间，南侧挑出且开敞，北侧内陷且较私密，二者形成了鲜明的性格对比。北侧种植空间还使得居住者进入家门即可看到绿色，营造了良好的入户体验。

图 4. 99 生态庭院 V2.0 点式高层变体户型 A

户型 A 使用面积为 39.6m2，主要为单身人士设计。

图 4. 100 生态庭院 V2.0 点式高层变体户型 B

145

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 101 生态庭院 V2.0 点式高层变体户型 C

图 4. 102 生态庭院 V2.0 点式高层变体户型 D

户型 C 使用面积为 177.6m ，两厅、两卫、四卧，适用于两代共同居住的大家庭。入户花园可起到门厅的作用，南侧的客厅可兼做餐厅和娱乐室，北侧餐厅可供早餐等简便用餐时使用，西侧卧室可用于储藏。

146

户型 D 使用面积为 80.7m2，适用于主干家庭和单身人士。宽阔的入户花园和南侧种植阳台是该户型的亮点。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 103 生态庭院 V2.0 点式高层变体空间分析

147

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

养殖区位于位于地上一、二层和地下一、二层的西北角，既不占用采光良好的空间，又与居住、公共空间有所分隔，避免养殖中细菌和不良气味的传播。建筑地下空间也得到充分利用，部分用于农产品、农具和车辆的存放，部分用于生产。地下养殖和部分地下种植采用 LED 农业照明技术，作为高科技农业生产的技术展示；剩余大部分种植部分无需光照，用来栽培菌类（如图 4. 104、图 4. 105）。

图 4. 104 生态庭院 V2.0 点式高层变体剖面 148

-1F

Ecological Courtyard 2.0 Version

-2F

-3F

图 4. 105 生态庭院 V2.0 点式高层变体功能分布图

149

-4F

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

30F

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 106-4.109 生态庭院 V2.0 点式高层变体局部空间

150

151

图 4. 110 生态庭院 V2.0 点式高层变体局部空间

4.3.4 生态策略

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（1）沼气 - 温室技术代谢平衡验算

图 4. 111 点生态庭院 V2.0 点式高层变体物质循环示意图

152

方案包含沼气发生系统和沼气—— 人工湿地水处理系统两套独立的系统。前者沼气池位于建筑一侧，后者沼气池位于地下，人工湿地位于建筑外作为景观。

表 4. 36 点式新型生态庭院沼气工艺选择

[138]

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

[ 类别 ]

[CSTR]

[UASB]

[HCF]

原料范围

所有畜禽原料

原料 TS 浓度

6-12％

水力停留时间

15-30 天

1-5 天

10-30 天

8-15 天

单位能耗

高

低

中等

单池容积

500-4000m³

200-5000m³

100-300m³

200-2000m³

操作难度

高

低

中等

产气率

1.0-15.0m³/m³

不定

0.8-2.0m³/m³

0.4-1.2m³/m³

经济效益

较佳

较低或负效益

中等

偏低

高 COD 污水、禽所有禽畜原料畜污水＜ 1％ 8-12％

[USR] 猪粪、鸡粪 3-5％

UASB 工艺所需原料与本方案原料不符，不能选用。HCF 工艺产气量不能满足本方案的需求。CSTR 工艺虽然产气率高，但本方案沼气需求量有限，若采用 500m³ 的沼气罐只需产气率达到 2.0m³/m³，相较于 CSTR 工艺的高能耗和高操作难度，采用 CSTR 技术并不经济。通过比较，最终选用采用 USR 工艺，沼气罐容积为 1200m³，由于罐体较大，将其安置在建筑一侧（如表 4. 36）。秸秆年产量（见 4.1.4 生态策略）： 739.1kg/ 亩 ×（1+25%）×14.4 亩≈ 13.3t 猪与鸡的个数比为 1200:660=1:5.5 鸡粪可全部用作猪的饲料，因此不参与沼气反应（见 4.1.4 生态策略）。人粪排泄量（见 4.1.4 生态策略）： 182.5kg/a×334 ≈ 61.0t/a 猪粪排泄量（见 4.1.4 生态策略）： 912.5kg/a×1200=1095.0t/a 沼气产量（见 4.1.4 生态策略）： 61.0t×0.43m³/kg+1095.0t×0.42m³/kg+14.4t×0.45m³/kg ≈ 492.6×10³m³ 153

(4.37) (4.38) (4.39) (4.40) (4.41)

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

每户沼气量用为 1536m³/a（如表 4. 37）, 用电 4500kwh/a（见 4.2.4 种养结合模式生态策略），农业空间用电为 500kwh/a• 亩，则总用电量为： 4500kwh/a ×102+ 500kwh/a• 亩 ×17.5 亩 ≈ 467.8×10³kwh/a (4.42) 1m³ 沼气可发电 2kwh[141]，则沼气发电需要沼气 233.9×10³m³/a。总用气量为： 1536m³/a ×102+233.9×10³m³/a ≈ 390.5×10³m³/a ＜ 492.6×10³m³/a (4.43) 满足公式一。生产 492.6×10³m³/a 沼气的同时可获得沼渣 1687.0t/a，沼液 1124.7t/a（如图 4. 112）。

图 4. 112 生态庭院 V2.0 点式高层变体沼气循环图

154

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 113 生态庭院 V2.0 点式高层变体沼气池投入、产出示意图

沼渣消耗量（见 4.1.4 生态策略）： 2000kg/ 亩 ×8.1 亩 +817.6kg/ 头 ×1200 头 +12.6kg/ 只 ×6600 只 +900kg/ 亩 ×0.4 亩≈ 1080.9t ＜ 1687.0t (4.44) 满足公式二。沼液消耗量（见 4.1.4 生态策略）： 2500kg/ 亩 ×6.3 亩 +1750kg/ 亩 ×8.1 亩≈ 29.9t ＜ 1124.7t (4.45) 满足公式三。沼气系统能够实现代谢平衡，且有剩余沼气、沼渣、沼液可对外销售。

155

（2）制冷供热技术验算

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

经上文验算，本方案沼气产量可满足沼气壁挂炉运行需求，因此冬季采用沼气壁挂炉毛细管辐射采暖，夏季采用冷风冷水机组制冷（如表 4. 37）。表 4. 37 生态庭院 V2.0 点式高层变体制冷供暖技术选择

方式

耗电耗气耗秸量量秆量 kwh m³ kg

[131]-[133]

初次年运行排放量投入费用（不含二费用元氧化碳）万元 kg

优点

缺点

沼气炉毛细管辐射采 3682 1152 暖 + 冷风冷水机组

2.4

2209

52.9

洁净环保，充分利用取暖制冷两套系统。沼气资源。

地源 / 空气源热泵毛 5304 细管辐射采暖制冷

3182

69.1

节能环保。

5716

3429

74.5

安装简便，技术成熟。对环境造成负担较大，耗电高。

秸秆燃池 + 井水空调 504

8640

616

3456

rvr 空调

156

与传统空调相比，在低层住宅中无突出优势。

（3）雨水收集技术验算

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 114 生态庭院 V2.0 点式高层变体人工—湿地水处理系统示意图 157

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

生活、生产过程中排出的废水和雨水分别经过沼气——人工湿地的净化，水质达标后用于农业。表 4. 38 生态庭院 V2.0 点式高层变体生活、生产单位年用水量

人（生活）

养猪

养鸡

单位

m³/ 人

m³/ 头

m³/ 只

m³/ 亩

年用水量

0.2

150

[134]-[136]

传统灌溉非温室滴灌

无土栽培

鱼菜共生

m³/ 亩

m³

22.5

280

生活用水量： 33m³/ 人 ×334 人≈ 11.0×10³m³ (4.46) 农业用水量： 11m³/ 头 ×1200 头 + 0.2m³/ 只 ×6600 只 +25.5m³/ 亩 ×8.1 亩 +15m³/ 亩 ×6.3 亩 +280.0m³ ≈ 15.1×10³m³ (4.47) 年雨水收集量（见 4.1.4 生态策略）： (4.48) 1150.2m2×0.685m×0.9 ≈ 709.1m³ 收集的雨水量相对于农业需水量很少，雨水做灌溉水仅能占农业用水的 4.7%，大多数农业用水要依靠人工——湿地水处理系统的对水的循环利用和市政管网的支持（如图 4. 115）。

158

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 115 生态庭院 V2.0 点式高层变体水循环示意图

159

（4）太阳能的利用

图 4. 116 壁挂式太阳能热水器

160

图 4. 118 双层玻璃幕墙

由于楼顶面积有限，太阳能热水系统采用壁挂式（如图 4. 116），它安装方便但受光有限。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 117 双层玻璃幕墙工作原理

Ecological Courtyard 2.0 Version - Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

窗台的设计借鉴了双层幕墙的原理（如图 4. 117、图 4. 118），夏季对外通风口打开，帮助空气流通；冬季对外通风口关闭，对内通风口打开，室内冷空气循环至此被加热（如图 4. 119）。图 4. 119 窗台工作原理

161

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（5）现代农业技术

除上文两方案涉及到的高科技农业技术，本方案中还采用了屋顶种植和 LED 种植（如图 4. 120、图 4. 121）。屋顶种植不仅充分利用了屋顶空间，也增强了屋顶的保温隔热效果。

图 4. 120 屋顶种植

LED 光电技术在农业生产领域的应用目前正处于初级发展阶段。LED 应用于种植业实现了建筑室内也能种植喜阳植物的突破。LED 农业照明的应用主要集中在农作物生长灯、家禽家畜棚舍照明灯、诱鱼灯、选择性害虫诱捕灯等几个方面。本方案受农村经济条件限制， LED 农业照明技术主要应用于两个项目：一、地下一、二层的猪、鸡的饲养；二、地下三层的小范围农作物种植；三、家庭观赏性鱼菜共生设备（如图 4. 121）。

图 4. 121LED 鱼菜共生种植箱

162

4.3.5 经济效率验算

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

结合农产品销售和沼气、沼渣、沼液销售，每户农民年收入可达到 7.5 万元（如表 4. 39、表 4. 40），农民不用外出打工，在家务农即可获得更多的收入。

表 4. 39 生态庭院 V2.0 点式高层变体农 [112] 产品销售收入

蔬菜年产量（t）家庭年蔬菜需求量（t）年销售蔬菜量（t）蔬菜价格（元 /kg）蔬菜收入（万元）年养猪数量（只）家庭年猪需求量（只）年销售猪数量（只）猪价格（元 / 只）卖猪收入（万元）鸡年产量（只）家庭年鸡需求量（只）年销售鸡数量（只）鸡价格（元 / 只）年鸡蛋产量（t）家庭鸡蛋需求量（t）年鸡蛋销售量（t）鸡蛋价格（元 /kg）卖鸡和鸡蛋收入（万元）

注：本文中农作物能否满足居民需求的计算以蔬菜为例，只涉及数量计算，不包含农作物品种是否满足居民需求的统计。

总收入（万元）户均年收入（万元） 163

146.5 110.2 36.6 15 54.9 3600 102 3498 1500 524.7 26400 1530 24870 20 85536 6936 78600 8 112.6 741.8 7.3

表 4. 40 点式新型生态庭院沼气、沼渣、沼液销售 [142] 收入

年沼气产量（m³）年沼气需求量（m³）年沼气出售量（m³）沼气价格（元 /m³）沼气收入（万元）年沼液产量（t）年沼液需求量（t）年沼液出售量（t）沼液价格（元 /t）沼液收入（万元）年沼渣产量（t）年沼渣需求量（t）年沼渣出售量（t）沼渣价格（元 /t）沼渣收入（万元）沼气及副产品总收入（万元）户均年收入（元）

492.6x10³ 390.5x10³ 102.1x10³ 0.8 8.17 1124.7 29.9 1094.8 50 5.47 1687 1080.9 606.1 50 3.03 16.67 1634.3

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

4.3.6 方案评价

图 4. 122 生态庭院 V2.0 点式高层变体资源代谢平衡图

该系统效果良好，能够解决内部的电、暖、食物需求，且经济收益较高。系统水资源尚有部分依靠外界市政管网支持，并对外排出不能处理的无机垃圾（如图 4. 122）。

164

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

4.4 生态庭院 V2.0 板式高层变体 4.4.1 方案概述表 4. 41 生态庭院 V2.0 板式高层变体经济技术指标

注：下文循环计算中按照每天有猪 2688 只，有鸡 14784 只计算（见 3.1.2 生态思想）。

占地面积

3808.2m2

居住使用面积

23760.0m2

人均居住使用面积

33.0m2

猪、鸡养殖面积

4032.7m2 ≈ 6.0 亩

养鱼面积

666.7m2=1 亩

家庭种植区温室种植有效面积

2000.0m2x2.5=5000.0m2 ≈ 7.5 亩

高技术种植区温室面积

3824.0m2x5=19120.0m2 ≈ 28.7 亩

温室种植总有效面积

24120.0m2 ≈ 36.2 亩

屋顶、阳台非温室种植面积

880.0m2 ≈ 1.3 亩

总种植有效面积

25000.0m2 ≈ 37.5 亩

农业生产面积

29699.4 ≈ 44.5 亩

沼气池规格

500m³

户数

220 户

居住人数

719 人

养猪数量

8064 只（一年 3 栏）

养鸡数量

59136 只（一年 4 栏）

165

4.4.2 外观形态及生成机制

图 4. 124 生态庭院 V2.0 板式高层变体体块生成

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 123 生态庭院 V2.0 板式高层变体效果图

166

图 4. 125 生态庭院 V2.0 板式高层变体功能分布图

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

4.4.3 空间情境

167

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 126 生态庭院 V2.0 板式高层变体标准层平面

168

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

每六层设置一个开敞的公共活动空间，可进行各种大型聚会活动（如图 4. 127）。

居民在闲暇的时候可以在门前庭院坐坐，周边是自家的菜园，可以欣赏美丽的田园景色，也可以和过往的邻居说说话（如图 4. 128）。

图 4. 127 生态庭院 V2.0 板式高层变体公共活动空间

图 4. 128 生态庭院 V2.0 板式高层变体门前院落

在对外挑出的公共院落中，景观都是瓜果蔬菜，能望到天空，这种“抬头是天，低头是地”的生活环境，十分具有田园感（如图 4. 129）。

一系列错位出挑的阳台提供了丰富的交流空间，在阳台晒太阳的时候可以与邻居闲聊，保留了原始的乡村习俗（如图 4. 130）。

图 4. 129 生态庭院 V2.0 板式高层变体出挑公共庭院

图 4. 130 生态庭院 V2.0 板式高层变体阳台交流空间

169

生产与生活相融合的空间组织方式，使得二者之间形成了多种多样的联系（如图 4. 131）。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 131 生态庭院 V2.0 板式高层变体交流方式

170

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

4.4.4 生态策略

(1) 沼气 - 温室技术代谢平衡验算

图 4. 132 生态庭院 V2.0 板式高层变体物质循环示意图

171

本方案拥有沼气发生系统和沼气——人工湿地水处理系统两套系统。两者沼气池均位于地下，后者的人工湿地位于建筑首层作为生产性景观。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 42 生态庭院 V2.0 板式高层变体沼气工艺选择

[ 类别 ] 原料范围原料 TS 浓度

[CSTR]

[UASB]

[138]

[HCF]

所有畜禽原料高 COD 污水、所有禽畜原料禽畜污水 6-12％＜ 1％ 8-12％

[USR] 猪粪、鸡粪 3-5％

水力停留时间

15-30 天

1-5 天

10-30 天

8-15 天

单位能耗

高

低

中等

单池容积

500-4000m³

200-5000m³

100-300m³

200-2000m³

操作难度

高

低

中等

产气率

1.0-15.0m³/ m³ 较佳

不定

0.8-2.0m³/m³

0.4-1.2m³/m³

较低或负效益

中等

偏低

经济效益

172

由于 CSTR 工艺相较于其他三种产气量明显较高，更适用于本方案这种大体量建筑的沼气生产需求，因此选用方式一（如表 4. 42）。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 4. 133 生态庭院 V2.0 板式高层变体种植品种分布图

173

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

秸秆年产量（见 4.1.4 生态策略）： 739.1kg/ 亩 ×（1+25%）×37.5 亩≈ 34.6t (4.49) 猪与鸡的个数比为 2688:14784=1:5.5 (4.50) 鸡粪可全部用作猪的饲料，不参与沼气反应（见 4.1.4 生态策略）。人粪排泄量（见 4.1.4 生态策略）： 182.5kg/a×719 ≈ 131.2t/a (4.51) 猪粪排泄量（见 4.1.4 生态策略）： 912.5kg/a×2688 ≈ 2452.8t/a (4.52) 沼气产量（见 4.1.4 生态策略）： 131.2t×0.43m³/kg+2452.8×0.42m³/kg+34.6×0.45m³/kg ≈ 1102. 2×10³m³ (4.53)

每户沼气量用为 1536m³/a, 用 4500kwh/a，农业空间用电为 500kwh/a• 亩，（见 4.1.4 生态策略）则总用电量为： 4500kwh/a ×220+ 500kwh/a• 亩 ×44.5 亩≈ 1012.3×10³kwh/a (4.54) 1m³ 沼气可发电 2kwh[141]，则沼气发电需要沼气 506.1×10³m³/a。总用气量为： 1536m³/a ×220+506.1×10³m³/a ≈ 844.0×10³m³/a ＜ 1102.2×10³m³/a (4.55) 满足公式一。

174

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 4. 134 生态庭院 V2.0 板式高层变体沼气循环示意图

175

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 4. 135 生态庭院 V2.0 板式高层变体沼气池投入、产出示意图

生产 1102.2×10³m³/a 沼气的同时可获得沼渣 3774.7t/a，沼液 2516.5t/a（如图 4. 135）。沼渣消耗量（见 4.1.4 生态策略）： 2000kg/ 亩 ×1.3 亩 +817.6kg/ 头 ×2688 头 +12.6kg/ 只 ×14784 只 +900kg/ 亩 ×1 亩≈ 2387.5t ＜ 3774. 7t (4.56) 满足公式二。沼液消耗量（见 4.1.4 生态策略）： 2500kg/ 亩 ×36.2 亩 +1750kg/ 亩 ×1.3 亩≈ 92.8t ＜ 2516.5t (4.57) 满足公式三。沼气系统能够实现循环，且有剩余沼气、沼渣、沼液可对外销售。

176

(2) 制冷供热技术验算

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

选取一号方式（如表 4. 43）。表 4. 43 生态庭院 V2.0 板式高层变体制冷供热技术选择

方式

耗电耗气耗秸量量秆量 kwh m³ kg

[131]-[133]

初次年运行排放量投入费用（不含二费用元氧化碳）万元 kg

优点

缺点

沼气炉毛细管辐射采 3682 1152 暖 + 冷风冷水机组

2.4

2209

52.9

洁净环保，充分利用取暖制冷两套系统。沼气资源。

地源 / 空气源热泵毛 5304 细管辐射采暖制冷

3182

69.1

节能环保。

5716

3429

74.5

安装简便，技术成熟。对环境造成负担较大，耗电高。

秸秆燃池 + 井水空调 504

8640

616

3456

rvr 空调

177

与传统空调相比，在低层住宅中无突出优势。

（3）雨水收集技术验算

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 136 生态庭院 V2.0 板式高层变体沼气—人工湿地水处理系统示意图

178

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 44 生态庭院 V2.0 板式高层变体生活、生产、单位年用水量

人（生活）

养猪

养鸡

单位

m³/ 人

m³/ 头

m³/ 只

m³/ 亩

年用水量

0.2

150

[134]-[136]

传统灌溉非温室滴灌

无土栽培

鱼菜共生

m³/ 亩

m³

22.5

666.7

生活用水量： 33m³/ 人 ×719 人≈ 23.7×10³m³ (4.58) 农业用水量： 11m³/ 头 ×2688 头 + 0.2m³/ 只 ×14784 只 + 25.5m³/ 亩 ×1.3 亩 +15m³/ 亩 ×36.2 亩 +666.7m³ ≈ 33.8×10³m³ (4.59) 年雨水收集量（见 4.1.4 生态策略）： (4.60) 3808m2×0.685m×0.9 ≈ 2.3×10³m³ 收集的雨水可代替部分厕所用水（如图 4. 137）。

179

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

图 4. 137 生态庭院 V2.0 板式高层变体水循环示意图

180

(4) 太阳能的利用

Ecological Courtyard 2.0 Version

方案中沐浴用水来自于被动式太阳能系统（如图 4. 138）。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

图 4. 138 生态庭院 V2.0 板式高层变体太阳能热水系统

181

(5) 现代农业技术

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

图 4. 139 生态庭院 V2.0 板式高层变体生产空间

182

4.4.5 经济效率验算

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

表 4. 45 生态庭院 V2.0 板式高层变体农 [112] 产品销售收入

每户年收入 7.7 万元（如表 4. 45、表 4. 46），比农民工二人在外打工年收入高出 2.8 万元。

注：本文中农作物能否满足居民需求的计算以蔬菜为例，只涉及数量计算，不包含农作物品种是否满足居民需求的统计。

总收入（万元）户均年收入（万元） 183

381.5 237.6 143.9 15 215.9 8064 220 7844 1500 1176.6 59136 3300 55836 20 191.6 15 176.6 8 253 1645.4 7.5

表 4. 46 生态庭院 V2.0 板式高层变体沼气、沼渣、沼 [142] 液销售收入

1102.2x10³ 844.0x10³ 258.2x10³ 0.8 20.66 2516.5 92.8 2423.7 50 12.12 3774.7 2387.5 1387.2 50 6.94 39.72 1805

图 4. 140 生态庭院 V2.0 板式高层变体资源代谢平衡图

依靠自身循环，该系统能够解决内部的电、暖、食物需求，但需要外界供给洁净水，并对外排出不能处理的无机垃圾（如图 4. 140）。

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

Ecological Courtyard 2.0 Version

4.4.6 方案评价

184

5 结语传统生态庭院 V2.0 在理论上是可行的，虽然其形态为了适应新的高密度要求进行了重构，但物质循环的生态需求能够得以延续。

185

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

5.1 结论本文在总结出新型生态庭院原型的基础上，针对低层、多层、板式高层、点式高层四种居住模式的特点分别构建了新型生态庭院；通过这些设计和计算，可以得出以下结论：（1）经过精心设计，虽然传统生态庭院的形态产生了变化，但其生态理念和循环关系可以在不同密度下得到传承。通过将建筑与农业进行技术和空间的双重整合，升级后的生态庭院既保留了农村传

统的空间模式，又提升了居住空间的品质。这使得在高密度背景下，农民仍旧可以获得兼具生活、生产的居住模式。我国农村特有的交往方式、社会结构关系等宝贵的非物质财富也得以保留。延续传统农村居住习俗的文化需求和现代舒适居住环境的物质需求得到双重满足。生态庭院 V2.0 的代谢平衡原理源于且优于传统生态庭院。在种养规模和人口规模配置合理的情况下，以沼气 - 温室系统为核心

186

的生态庭院 V2.0 可基本实现物质、能源的循环。低层方案受农业生产面积限制，所产沼气不能满足建筑供电需求。多层方案由于种植面积不足，种养模式中肉类可实现自我供给，农作物只能满足居民需求的 52.1%；纯种植模式中肉类需完全依赖外界，农作物能满足居民需求的 89.1%。高层方案中农产品的产量不仅可以在数量上实现自给自足，还可以对外输出，燃气和电也可不依赖外界（如表 5. 1）。

表 5. 1 方案对外需求表

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in Highdensity Background

食物

水

厨房用气

暖

电

[ 低层生态庭院 V2.0] [ 生态庭院 V2.0 多层变体 - 种养结合模式 ] [ 生态庭院 V2.0 多层变体 - 纯种植模式 ] [ 生态庭院 V2.0 点式高层变体 ] [ 生态庭院 V2.0 板式高层变体 ] 通过经济收入计算，若能够采用合理的设计方案，农民不用外出打工即可获得可观的收益。这样的结果不仅传承了传统生态庭院的生产经济模式，解决了农民的生计问题；同时可以解决农民进城带来的空心村、留守儿童、社会治安、粮食安全等一系列社会问题（如表 5. 2）。表 5. 2 方案收入表户年购买食物花费（万元）户年均收入（万元）

6.6

0.8 6.6

7.5

7.7

0.4 低层生态庭院 V2.0

生态庭院 V2.0 多层变体 - 种养结合模式

187

生态庭院 V2.0 多层变体 - 纯种植模式

生态庭院 V2.0 点式高层变体

生态庭院 V2.0 板式高层变体

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

（2）沼气是代谢平衡的核心，沼气产量以及沼气系统输入、输出的比例影响了代谢平衡效果。沼气产量越高，庭院系统代谢平衡效果越佳。在多层方案中，种养结合模式每年每亩可获得猪粪 392.4t，纯种植模式每年每亩可获得秸秆 1.0t；若采用种养结合模式，一亩地每年可获得沼气 164.8×10³m³，后者可获得沼气 0.45×10³m³。因此有无养殖项目对于代谢平衡具有重大影响。在高密度形态下，如何添加养殖项目是一个难题，但通过适当的隔离手段，该问题并非不能克服。（3）农村的习俗与传统可以依托传统生态庭院得以延续。生态庭院 V2.0 的建筑空间仍旧具有生产与生活两大属性，居民搬入多层、高层住宅后享受的是熟悉而又更加舒适的乡村诗意生活，从新型庭院中他们依然能够感受到强烈的归属感。不同于当前的城市住宅，新型生态庭院不仅满足了农村家庭内部交流的需求，也维护了传统农村的人口结构与关系。在生态庭院 V2.0 中呈现出的是一幅邻里间共同劳作，互相关心的淳朴场景。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

5.2 研究的不足（1）本文在对国内外相关研究与实践的综述中，虽然涉及了多个学科，但是受学科、时间等因素的限制，难免有所遗漏。（2）本文将代谢平衡量化作为研究重点，对于建筑方案设计所投入的精力有限，方案表达深度尚有不足。（3）本文的三、四章节进行了大量的数据计算，由于年代、技术、地理等方面的差异，使得不同文献面对同一问题给出的数据有明显不同；本文虽然对

这些数据进行了筛选，但不能保证数据的绝对准确。此外，为方便计算，本文对部分问题进行了简化；如秸秆的计算中按照庭院全部种植蔬菜计算；食物供需计算中，肉类只以猪肉、鸡肉计算，农作物全部按照蔬菜计算；经济收入计算中只计算了毛收入，没有扣除农业生产中可能需要的其他投入……这些都导致本文的计算结果不够精确。（4）由于时间的限制，本文中对于新型生态庭院所面临的一些现实因素考

189

虑不足。虽然种养结合模式更加有助于满足沼气的生产需要和居民饮食需求，但是如何隔绝养殖区域的病菌、气味传播需要进一步的考虑。沼气中含有硫化氢，该气体有臭鸡蛋味道，处理不当，将影响建筑的居住品质。将居住建筑与农业生产整合在一起将增加建筑的建设成本和技术难度，管理上也需要更加专业化。

Ecological Courtyard 2.0 Version

- Studies on Updating Traditional Ecological Courtyard Design in High-density Background

5.3 下一步研究建议（1）地理气候特征、种养品种、沼气设备效率、循环中的损失等因素都会影响资源代谢平衡的效果，在下一步的研究中可以针对某一个方案，考虑上述影响因素，进行更加细致的计算，并对新型生态庭院的可行性进行进一步的评估。（2）本文从建筑单体层面对新型生态庭

190

院设计进行了探究，每一栋建筑配有自己的沼气、发电和水循环装备。未来的研究中可以从规划角度出发，从建筑单体扩展到住区、城镇、区域的尺度，对空间和技术更加规模化、集约化、多样化的升级模式进行探讨。

参考文献 [1] 李海霞 . 新农村庭院经济发展对策的选择 [J]. 产业与科技论坛 , 2011,(05). [2] 中华人民共和国国土资源部 . 2013 中国国土资源公报 [EB/OL]. http://www.mlr.gov.cn/zwgk/tjxx/201404/t20140422_1313358.htm. 201404-22/2014-05-13. [3] 中国江苏网 . 温铁军：城镇化定要以农民为主体最怕被城镇化 [EB/OL]. http://news.sohu.com/20100304/n270589137_2.shtml?&type=1. 2010-03-04/2014-03-20. [4] 王雅雯 , 张天新．永续设计理念下的社区农园布局形态 [J] ．规划师 ,2013,(07). [5] 刘学颖．永续耕作生态村社设计原理及其案例研究 [D] ．天津：天津大学 ,2008. [6] 吴丹 , 何昊．可持续景观设计——景观设计与永续农业的结合 [J] ．民营科技 ,2010,(10). [7] 羊文超 , 王道龙 . 对“可持续农业和农村发展”基本内涵的认识 [J]. 中国农业资源与区划 , 1997(06). [8] 吴永生 , 张胜军 . 农业与农村可持续发展 (SARD) 的伦理思考 [J]. 中国农业教育 , 2004,(03). [9] 曾尊固 , 罗守贵．可持续农业与农村发展研究述评 [J] ．世界地理研究 ,2001,(04). [10] 刘书楷．各国可持续农业发展道路与资源利用模式比较 [J] ．生态农业研究 ,1999,(01). [11] 羊文超．可持续农业和农村发展试验区的实践──以湖南省娄底地区为例 [J]．中国人口 . 资源与环境 ,1997,(04). [12] 刘鬯 , 张军连 , 吴文良．发达国家城郊生态村发展模式分析 [J] ．生态经济 ,2005,(02). [13] 岳晓鹏．基于生物区域观的国外生态村发展模式研究 [D] ．天津：天津大学 ,2011. [14] 岳晓鹏 , 张玉坤．国外生态村概念演变及发展历程研究 [J] ．建筑学报 ,2011,(S1). [15] 王如松 , 欧阳志云．社会 - 经济 - 自然复合生态系统与可持续发展 [J] ．中国科学院院刊 ,2012,(03). [16] 翁伯奇 , 黄勤楼 , 陈金波．持续农业的新发展——生态农村的建设 [J] ．云南环境科学 ,2000,(S1). [17] 卞有生．北京市大兴县留民营村的庭院经济系统 [J] ．农村生态环境 ,1995,(01). [18] 张奎成 , 张希庆 , 张广惠 , 周静茹．留民营生态农业建设与绿色食品的开发 [J]．生态农业研究 ,1993,(03). [19] 张文 , 赵新法．淄博有座生态村——西单村 [J] ．瞭望周刊 ,1992,(08).

191

参考文献 [20] 邹思南．张家山沼气生态村建设初探 [J] ．当代生态农业 ,2005,(Z1). [21] 施玉书 , 马建萍 , 赵国平 , 钱勇忠 , 吴米良．建德市能源—经济—环保生态村研究报告 [J] ．中国沼气 ,2000,(04). [22] 杨海蒂．生态省建设的新篇章——海南省文明生态村建设纪事 [J] ．特区展望 ,2002,(03). [23] 鲁楚坡生态村建设规划 [EB/OL]. http://www.gzjcdj.gov.cn/wcqx/detailnew.jsp?id=506256. 2011-10-08/2014-4-20. [24] 陈亚松 , 杨玉楠．我国生态村的建设与展望 [J] ．北方环境 ,201,1(06). [25] 姜志德 , 唐学玉．小康生态村建设问题的思考 [J] ．乡镇经济 ,2005,(07). [26] 孙新章 , 成升魁 , 闵庆文．生态农村工程 : 解决中国“三农”问题的新思维 [J]．农业现代化研究 ,2004,(02). [27] 杨安文．生态文明视阈下鄂西民族地区生态农村建设问题研究 [D]．恩施：湖北民族学院 ,2011. [28] 翁伯奇 , 刘明香 , 应朝阳．山区小康生态村建设模式与若干对策研究 [J]．农业系统科学与综合研究 ,2001,(02). [29] 陈旭．“农民上楼”对农村社会转型的影响研究——基于 Y 市访谈资料的分析 [J]．中共杭州市委党校 ,2012,(05). [30] 陈映芳．征地与郊区农村的城市化：上海市的调查 [M]．上海：文汇出版社 , 2003. [31] 张群．村落向城市社区的转型 [D] ．北京：中央民族大学 ,2009. [32] 章伟．失去农民的村庄：夏村叙事（1976-2006）[D] ．武汉：华中科技大学 ,2008. [33] 赵美英 , 李卫平 , 陈华东．集中居住农民的就业问题研究——以常州市 A 村为例 [J] ．常州大学学报 ( 社会科学版 ),2010,(04). [34] 徐楠 . 贺雪峰踏问乡村前途 [EB/OL]. http://digest.scol.com.cn/2008/01/22/2008012215017444.51.htm. 2008-01-22/2014-04-20. [35] 仇保兴．生态文明时代乡村建设的基本对策 [J]．城市规划 ,2008,(04). [36] 温铁军．新农村建设中的生态农业与环保农村 [J]．环境保护 ,2007,(01). [37] 李四海．农民为啥不愿到新建集居点居住 [J]．中国乡村建设 ,2009,(02). [38] 刘春凤 , 蔡建明 , 牛亚菲．我国都市农业发展及理论研究进展综述 [A]．海峡两岸观光休闲农业与乡村旅游发展——海峡两岸观光休闲农业与乡村旅游发展学术研讨会论文集 [C]．北京：中国地理学会 , 2002. [39] 赵继龙 , 陈有川 , 牟武昌．城市农业研究回顾与展望 [J]．城市发展研究 ,2011,(10). [40] 刘娟娟．我国社区农园发展机遇与挑战 [J]．风景园林 ,2013,(03).

192

参考文献 [41] 孙莉 , 张玉坤．都市农业——在城市层面实践“永续农业”思想 [A]．转型与重构——2011 中国城市规划年会论文集 [C], 南京：东南大学出版社 ,2011. [42] 赵继龙 , 张玉坤．西方城市农业与城市空间的整合实验 [J]．新建筑 ,2012,(04). [43] 张永娇．“三生” 一体的乡村人居空间重构研究——以济南周围村庄为例 [D] ．济南：山东建筑大学 ,2013 . [44] 罗慧．乡村农宅绿色表皮设计方法研究 [D] ．武汉：武汉理工大学 ,2012. [45] 沈彬 . 新农村建设中生态农宅研究 [D]. 天津 : 天津大学 , 2006. [46] 朱淼 , 罗源 , 周建波 . 新农村建设中农民居住环境问题的研究 ( Ⅰ )——节能型农宅模型研究 [J]. 安徽农业科学 , 2006,(12). [47] 刘文合．基于可再生能源利用的农村住宅技术系统设计研究 [D]．哈尔滨：哈尔滨工业大学 ,2009. [48] 王军．黄土高原地区居住环境的变迁与可持续发展的对策 [A]．山地人居环境发展国际学术研讨会论文集 [C]. 北京：建工出版社 ,2002. [49] 刘海宁 . 下沉式窑居村落之现状调研与发展展望 [D]. 西安 : 西安建筑科技大学 , 2001. [50] 刘启波 , 周若祁．生态环境条件约束下的窑居住区居住模式更新 [J]．环境保护 ,2003,(03). [51] 李立敏 , 王竹 . 绿色住区可持续发展机制研究——从控制论角度探讨延安枣园村规划设计 [J]. 新建筑 , 1999,(05). [52] 张万军 , 曹建生 , 云正明．农村庭院生态工程——我国高品质农产品生产的重要途径 [A]．全国立体农业与庭院经济学术讨论会文集 [C]. 北京：中国农业出版社 ,2004. [53] 云正明 , 张万军．立体农业的理论和发展问题 [J]．农业现代化研究 ,1994,(04). [54] 云正明 . 农村庭院开发利用类型与经济效益 [J]. 农业现代化研究 , 1992,(02). [55] 王学平．庭院经济发展现状的调查 [J]．北京农业 ,2007,(12). [56] 康新茸 . 浅析庭院生态经济模式及配置应用 [J]. 可再生能源 , 2004,(01). [57] 刘占一 , 苗维利．北镇县庭院经济生产的发展趋势 [J]．新农业 ,1984,(21). [58] 宋亚洲 , 韩宝平．农业循环经济发展模式与对策初探 [J]．现代农业科技 ,2006,(05). [59] 李斌超 , 葛开华．庭院立体农业一模式 [J]．河南农业科学 ,1989,(03). [60] 刘士有 , 曹美华 , 楼喜军 , 吴松平 , 李文雄 , 李碧秀．庭院生态农业模式与相关配套技术的研究 [J]．中国沼气 ,1994,(04). [61] 刘继辉 , 王继涛 . 建设城郊庭院型园艺新农村设计方案 [J]. 吉林蔬菜 , 2007,(05).

193

参考文献 [62] 原瑞芬．庭院生态农业模式应用及效益分析 [J]．农村能源 ,2002,(02). [63] 林明太 , 陈国成 . 基于循环经济的农村庭院生态农业模式及效益分析——以莆田市荔城区为例 [J]. 中国农村小康科技 , 2009,(08). [64] 赵明勤 , 靳辉．以沼气为纽带的庭院生态农业模式——以南充市生态农业模式为例 [J]．技术与市场 ,2011,(10). [65] 张恩林 , 张颖 , 张燕 . 例Ⅶ沼气池—猪圈—鸡舍—厕所—葡萄五位一体生态庭院模式 [J]. 当代生态农业 , 1999,(Z1). [66] 杜艳萍．山西省庭院沼气生态农业模式及其应用 [J]．中国沼气 ,2004,(04). [67] 白生菊 . 青海农村能源庭院生态模式 [J]. 青海大学学报 ( 自然科学版 ) , 2001,(03). [68] 朱思浩 , 朱鼎．可持续农业初探 [A]．第十五届中国科协年会第 24 分会场：贵州发展战略性新兴产业中的生态环境保护研讨会论文集 [C], 中国科学技术协会学会学术部 ,2013. [69] 苏越 , 孙富江．论立体农业 [J]．海南师范学院学报 ( 人文社会科学版 ),2001,(02). [70] 李魁眉．农村院落规划和住宅设计要适应庭院经济的发展 [J]．小城镇建设 ,1993,(04). [71] 刘娟娟．可持续发展视野下的农村庭院研究——以兰考贺村为例 [D] ．南京：东南大学 ,2006 . [72] 齐鑫山 . 高效集约化庭院生态经济的开发与建设 [J]. 山东环境 , 1999,(02). [73] 王克林 , 李文祥．精确农业发展与农业生态工程创新 [J]．农业工程学报 ,2000,(01). [74] 孙鸿良 , 张壬午 , 韩纯儒 , 齐晔 , 胡涛 , 颜京松．农业生态工程的产生、研究进展及我们的任务——纪念敬爱的马世骏教授 [J]．农村生态环境 ,1992,(02). [75] 谷曼．我国循环农业发展的实证研究 [J]．河南农业科学 ,2007,(02). [76] 王新明．西藏地区沼气生态家园建设模式及应用 [J]．西藏科技 ,2007,(10). [77] 王勇民 , 刘荣厚 , 边志敏．北方“三位一体”沼气生态模式经济评价 [J]．可再生能源 ,2005,(02). [78] 叶夏 . 浅谈以沼气为纽带的生态家园富民工程与农村小康社会建设 [J]. 福建农业科技 , 2004(06). [79] 赵恒斗 , 甄铁军 , 金廷法 . 农村生态家园的研究与建设 [J]. 农村生态环境 , 2001,(04). [80] 华章．为农业设计未来——记青年农民高级技师赵建营 [J]．中国农村小康科技 ,2000,(05) [81] 潘丹．成都地区农民新村住宅设计研究 [D．成都：西南交通大学 ,2009. [82] 陈有川 , 齐慧峰 , 陈朋 , 王林申．老年人迁居视角下的公寓式农村住区规划研究 [J]．小城镇建设 ,2010,(12).

194

参考文献 [83] 陈蔚镇 , 杨学军 . 崇明陈家镇新型农村生态社区发展的思考 [J]. 城市规划 , 2008,(08). [84] 李涛．浙江安吉农村集中居住区住宅的节能设计研究 [D] ．南京：东南大学 ,2006. [85] 雷杨．武汉市周边新农村景观规划设计初探——江夏区自然村湾大屋董改造为例 [J]．湖北水利水电职业技术学院学报 ,2007,(02). [86] 任永刚 , 张平 . 新农村建设下的乡村景观规划设计研究——以南石碑村景观规划设计为例 [J]. 中国建设教育 , 2001,(Z5). [87] 刘文文 , 张万荣 , 黄俊 , 等 . 新农村景观生态规划研究 [J]. 安徽农业科学 , 2011,(32). [88] 谢志平．湘中地区新农村住区设计研究 [D] ．长沙：湖南大学 ,2010. [89] 朱俊阳 . 谈乡村庭院景观的细节设计 [J]. 美术大观 , 2012(01). [90] 杨爱民 . 新农村农家庭院景观设计初探——以川东地区为例 [J]. 福建林业科技 , 2011(03). [91] 于千桂 . 沼液——沼渣在养殖业上的综合利用 [J]. 福建农业 , 2009,(08). [92] 陈随菊 , 郭合梅 , 唐晶磊 . 沼气与设施蔬菜无土栽培技术模式 [J]. 中国蔬菜 , 2004, (06). [93] 农技中心 . 沼渣、沼液、沼气技术在设施生产中的综合利用 [EB/OL]. http://www.sdrc.agri.gov.cn/Html/2007-6-21/2_2001_2007-621_5519.html,2007-06-27/2014-03-04. [94] 林斌 . 菌糠 _ 沼渣有机肥对脐橙产量和品质的影响 [J]. 福建农业学报 , 2006, (03). [95] 陆梅等 . 沼液沼渣的利用 [J]. 农技服务 , 2007, (05). [96] 焦瑞莲 . 沼液沼渣的综合利用技术 [J]. 节能与环保 , 2011, (03). [97] 马跃峰 . 沼液沼渣的综合利用技术 [J]. 农村科技 , 2005, (02). [98] 兰家泉等 . 玉米栽培施用沼渣沼液的肥效试验 [J]. 山地农业生物学报 , 2004, (06). [99] 徐秋英 . 沼气、沼液、沼渣综合利用技术 [J]. 吉林农业 , 2004, (12). [100] 郭梦云等 . 利用沼渣喂猪试验研究 [J]. 河北省科学院学报 , 1991, (03). [101] 宾石玉 , 曾维军 . 生物饲料、沼渣饲喂肉猪试验 [J]. 家畜生态 , 1997, (02). [102] 陈鹏飞 , 孙宝亮 , 张雨亭 . 沼液沼渣生态养猪新技术 [J]. 四川农业科技 , 2006, (05). [103] 张无敌等 . 我国农村有机废弃物资源及沼气潜力 [J]. 自然资源 , 1997, (01). [104] 路娟娟等 . 以沼气为纽带的生态农业模式优势潜力分析 _ 以河南省伊川县路庙村为例 [J]. 湖南农机 , 2007, (07). [105] 张培栋等 . 中国农作物秸秆能源化潜力估算 [J]. 可再生能源 , 2007, (06).

195

参考文献 [106] 刘刚 , 沈镭 . 中国生物质能源的定量评价及其地理分布 [J]. 自然资源学报 , 2007, (01). [107] 济源日报 . 济源沼渣沼液进大棚绿色蔬菜香万家［EB/OL］. http://news.shangdu.com/jiyuan/20120628/135_5655600. shtml,2012-06-28/2014-02-20. [108] 推广中心 . 果粮施用沼液沼渣增产增效［EB/OL］. http://www.farmers.org.cn/Article/ShowArticle.asp?Article ID=88803,2010-12-29/2014-02-20. [109] 华永新．都市农业沼液、沼渣综合利用典型模式探析 [J]．能源与环境 ,2008,(03). [110] 丁文国 , 尹文武 , 韩守新．利用沼气沼渣沼液生产无公害蔬菜 [J]．吉林蔬菜 ,2011,(02). [111]FAOSTAT. Livestock and Fish Primary Equivalent [EB/OL]. http://faostat.fao.org/site/610/DesktopDefault.aspx?PageID=610#ancor. 2012-06-09/2014-04-20. [112] 马宏升 . 农村能源综合利用与生态农业建设探讨 [J]. 内蒙古农业科技 , 1999, (03). [113] 国家统计局网站 . 去年外出农民工月薪 2049 元平均每天工作超 8 小时［EB/OL］. http://www.cnr.cn/gundong/201204/ t20120427_509519545_2.shtml,2012-04-27/2014-02-20. [114] 王玉峰等 . 地上、地下不同深度对沼气罐产气的影响 [J]. 中国沼气 , 2008, (06). [115] 孙英平 , 殷大萌 . 几种软体沼气设备的介绍——2011 年中国沼气学会学术年会暨第八届理事会第二次会议论文集 [C]. 北京 : 中国沼气学会出版 , 2012. [116] 刘英 , 胡启春 , 吴力斌 . 世界沼气技术研究与应用进展简述——农村沼气发展与农村小康建设研讨会论文选编 [C]. 北京 : 中国沼气学会出版 , 2003. [117] 王钢等 . 我国沼气技术的利用现状与前景展望 [J]. 应用能源技术 , 2007, (12). [118] 屠云璋 , 屠家宝 . 新型高效户用沼气池技术选择研究——农村沼气发展与农村小康建设研讨会论文选编 [C]. 北京 : 中国沼气学会出版 , 2003. [119] 张国铭 . 国外沼气装置及其在农业中的应用 [J]. 能源工程 , 1989, (02). [120] 天津农业科技网 . 农村户沼气池的类型与特点 [EB/OL]. http://nc.mofcom.gov.cn/news/2753524.html,2007-09-20/2014-03-04. [121] 张培栋 , 王刚 . 农村户用能源生态工程北方模式能量转化研究 [J]. 太阳能学报 , 2005, (06). [122] 李立敏．村落系统可持续发展及其综合评价方法研究 [D] ．西安：西安建筑科技大学 ,2011.

196

参考文献 [123] 陈辉 , 曹影娜 . 太阳能沼气罐与干式发酵罐 [J]. 北京农业 , 2009, (13). [124] 武少菁等 . 秸秆干发酵产沼气技术的概述和展望 [J]. 中国沼气 , 2008, (04). [125] 农村沼气网 . 沼气发酵常用工艺 [EB/OL]. 2005-11-28[2014-04-20]. http://www.ehome.gov.cn/Article/Class8/Class37/200511/3339. html. [126] 白洁瑞等 . 不同温度条件粪秆结构配比及尿素 _ 纤维素酶对沼气产量的影响 [J]. 农业工程学报 , 2009, (02). [127] 张奎成等 . 留民营生态农业建设与绿色食品的开发 [J]. 生态农业研究 , 1993, (03). [128] 李轶冰等 . 中国农村户用沼气主要发酵原料资源量的估算 [J]. 资源科学 , 2009, (02). [129] 刘丽萍 . 太阳能玻璃钢沼气罐在日光温室中的应用 [J]. 现代农村科技 , 2010, (07). [130] 岳胜兵 . 沼液作为水培生菜营养液的研究 [D]. 武汉 : 华中农业大学 , 2008. [131] 傅允准等 . 户式燃气空调在上海住宅应用的可行性研究 [J]. 建筑科学 , 2008, (12). [132] 吕爱民 . 燃池的困境与出路 _ 对一种低技术采暖方式的分析 [J]. 华中建筑 , 2005, (03). [133] 曾永联，叶宝峰 . 广西首个户用沼气发电示范基地落户横县 [EB/OL]. http://news.gxnews.com.cn/staticpages/20080424/ newgx480fbe56-1459918.shtml,2008-04-24/2014-03-04. [134] 大棚蔬菜简化无土栽培技术［EB/OL］. http://www.dzwww.com/nongcundazhong/nongcunwuban/200307230869.htm，2003-0723/2014-03-04. [135] 姜新法 . 立体无土栽培技术浅述 [J]. 农技服务 , 2007, (12). [136] 论题二：生活污水沼气净化工程与户用沼气、污水处理厂比较研究［EB/OL］. http://www.dss.gov.cn/liuyan/NEWS.asp?id=122，200807-09/2014-03-04. [137] GB50015-2003, 建筑给水排水设计规范 [S]. 北京：中国计划出版社 . [138] 国内外沼气工程技术的发展与应用［EB/OL］. http://blog.sina.com.cn/s/blog_5df8f2ac0100d4lr.html，2009-06-02/2014-03-04. [139] 李铁庆．辽北地区理想庭院生态系统模式选择 [J]．辽宁城乡环境科技 ,2001,(02). [140] 李轶冰等 . 中国农村户用沼气主要发酵原料资源量的估算 [J]. 资源科学 , 2009, (02). [141] 张颖 , 夏训峰 , 李中和等 . 规模化养牛场粪便处理生命周期评价 [J]. 农业环境科学学报 , 2010,(07). [142] 关婷卉 , 杨明富 . 关于农村沼气技术综合开发与利用的探索——经济策论（上）[C]. 背景 : 中国科学技术出版社 , 2011.

197

图表索引

图 1. 1 生态庭院是人类智慧的结晶图 1. 2 我国农村庭院面积图 1. 3 可从事庭院生产人员对比图 1. 4 庭院内形成自我小气候图 1. 5 庭院内形成自我小气候图 1. 6 农民家庭相当一部分收入来自庭院经济图 1.7 庭院内的物质、能量循环图 1. 8 国内外化肥、农药用量对比图 1. 9 庭内的生活场景图 1. 10 生态庭院的多重功能图 1. 11 生态庭院发展历程图 1. 12 农村产业结构调整

自绘自绘自绘

图 1. 13 农村“空心化” 现象图 1. 14 农民“上楼”

自绘自绘自绘自绘自绘网络自绘自绘自绘

图 1. 15 众多农村被夷为平地图 1. 16 新建农村社区千篇一律图图 1. 17 生态庭院 V2.0 图 1. 18 研究内容图 1. 19 设计手法、设计成果、研究目的图 1. 20 研究框架图 2. 1 研究实践框架图 2. 2 澳大利亚的 Crystal waters permaculture eco-village 图 2. 3 美国的 Earthaven eco-village

198

网络搬迁农村移民 190 个批次［EB/ OL］http://news.xinhuanet.com/ photo/2011-08/25/c_121909460_4. htm/,2014-02-20/2014-02-20 自绘网络自绘自绘自绘自绘自绘 Crystal Waters［EB/OL］ . http://crystalwaters.org. au.jpg,2014-02-20/2014-02-20 Earthaven Ecovillage ［EB/OL］.http://www. earthaven.org/ecologicalliving/,2014-02-20/2014-02-20

图表索引

图 2. 4Gule Reer 社区农场布局图 2. 5 社会 - 经济 - 自然复合生态系统示意图图 2. 6 家庭生态型生态系统图 2. 7 留民营生态农业系统循环流程图 2. 8 生态农村工程的内容

依据王雅雯 , 张天新 . 永续设计理念下的社区农园布局形态 [J]. 规划师 , 2013 (07). 自绘依据马世骏 , 王如松 . 社会 - 经济 - 自然复合生态系统 [J]. 生态学报 , 1984, (01). 自绘依据翁伯奇 , 黄勤楼 , 陈金波 . 持续农业的新发展——生态农村的建设 [J]. 云南环境科学 , 2000, (S1) 自绘依据张奎成 , 张希庆等 . 留民营生态农业建设与绿色食品的开发 [J]. 生态农业研究 , 1993, (03). 绘制孙新章 , 成升魁 , 闵庆文 . 生态农村工程 : 解决中国“三农”问题的新思维 [J]. 农业现代化研究 , 2004, (02).

图 2. 9 屋顶花园

图 2.10AOC 概念性屋顶方案设计图 2. 11“推进达拉斯”屋顶方案

图 2. 12 竹屋

199

杨洋 . 屋顶菜园［EB/OL］ . http://www.dfdaily.com/ html/232/2011/12/14/714120. shtml,2011-12-14/2014-02-20 AOC 新浪科技 . 26 种最具创意垂直农场设计揭秘［EB/OL］. http://tech.sina.com. cn/d/2010-01-20/00053786704. shtml,2010-01-20/2014-02-20 h&p architects 设计的越南低成本竹屋［EB/OL］. http://bbs.zhulong. com/101010_group_678/deta il8092751,2013-04-09/2014-02-20

图表索引

图 2.13 太阳能“十项全能” Diane Pham. Stevens Institute's 参赛作品 Ecohabit Home Stands Out with Photovoltaic Shingles at the Solar Decathlon 2013［EB/OL］. http:// inhabitat.com/the-stevens-teamsecohabit-home-stands-out-with-asmart-detection-system-and-solarshingles-at-the-solar-decathlon/ ecohabit-stevens-solar-decathl 图 2. 14One Prize 竞赛 Façade Farm 方案图图 2. 15 可变动的墙体种植图 2. 16Street Furniture Competition 竞赛方案图 2. 17One Prize 竞赛方案图 2. 18“绿色像素”方案图 2. 19One Prize 竞赛方案

One Prize 竞赛网络 Street Furniture Competition

图 2. 20One Prize 竞赛 360° /365 harvester 方案图 2. 21 美国圣地亚哥垂直城市农场

图 2. 22 荷兰温室村图 2. 23One Prize 竞赛提名奖——用网络调配城市农业资源：多种建筑类型图 2. 24One Prize 竞赛 Massive Architectural Urbanism 方案

One Prize 竞赛 One Prize 竞赛 One Prize 竞赛

图 2. 25 立体农场

200

One Prize 竞赛艺术中国 . 美国圣地亚哥垂直城市农场［EB/OL］. http://art. china.cn/building/2013-03/19/ content_5812458.htm,2013-0319/2014-02-20 One Prize 竞赛 One Prize 竞赛

Pasona Urban Farm by Kono Designs［J/OL］. http://www. dezeen.com/2013/09/12/ pasona-urban-farm-by-konodesigns/,2013-12-12/2014-02-20 Dickson Despommier, 王晓君 . 立体农场——解决粮食问题的城市方案 [J]. 城市环境设计 , 2009, (07).

图表索引

图 2. 26 德斯波米尔垂直农场图 2. 27 低碳之家—北京褐石阳台花园设计图 2. 28 海藻绿环 - 玛丽娜双子塔改造方案图 2. 29 西安地区居住区与农业景观结合图 2. 30 武汉“农耕住宅”

图 2. 31SASBE2009 学生竞赛：食用排屋图 2. 32 绿色收获计划

网络俞孔坚 , 宋本明 . 低碳住家——北京褐石公寓改造设计 [J]. 建筑学报 , 2010, (08). 网络朱延迪 , 余俊骅 , 钟秋莹 . 西安地区居住区与农业景观结合方式的探究 [J]. 华中建筑 , 2011, (08). 赵继龙 , 张玉坤 . 西方城市农业与城市空间的整合实验 [J]. 新建筑 , 2012, (04). SASBE2009 学生竞赛刘烨 , 张玉坤 . 垂直农业建筑浅析 ——以绿色收获计划为例 [J]. 新建筑 , 2012, (04).

图 2. 33 亚洲垂直城市国际设计竞赛图 2. 34 乡村农宅绿色表皮设计图 2. 35 基于可再生能源利用的农村住宅技术系统设计图 2. 36 可生长的坝上生态民居——河北省新农村民居建筑设计竞赛一等奖

亚洲垂直城市国际设计竞赛

图 2. 37 中德合作设计绿色住宅示范工程方案

绿色建筑技术在村镇住宅建设中的探索与应用——中德合作设计绿色住宅示范工程方案介绍全国农村住宅设计竞赛——农村居住环境空间设计 [J]. 天津大学学报 , 1982, (12).

图 2. 38 全国农村住宅设计竞赛方案

201

罗慧 . 乡村农宅绿色表皮设计方法研究 [D]. 武汉 : 武汉大学 , 2012. 刘文合 . 基于可再生能源利用的农村住宅技术系统设计研究 [D]. 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学 , 2009. 李庆红等 . 可生长的坝上生态民居 _ 河北省新农村民居建筑设计竞赛一等奖方案回顾 [J]. 建筑学报 , 2010, (08).

图表索引

图 2. 39 农业与景观一体化方案图 2. 40 陕西省渭南建新型环保生态农宅图 2. 41 村镇庭院生态系统示意图图 2. 42 潘思军户立体式生态模式示意图图 2. 43 立体式生态模式平面图图 2. 44 立体农园示意图

李东升等 . 新农村庭院农业与景观一体化建设模式探索 [J]. 安徽农业科学 , 2008, (27). 自绘

图 2. 45 小汤山农民屋顶建菜园

杨燕华 . 小汤山农民屋顶建菜园［EB/ OL］. http://beijing.qianlong.com/ 3825/2010/07/13/3022@5881618. htm，2010-07-13/2014-03-04 

云正明 . 关系到八亿农民生存的领域 _ 村镇庭院生态系统 [J]. 生态学杂志 , 1987, (01). 依据刘士有等 . 庭院生态农业模式与相关配套技术的研究 [J]. 中国沼气 , 1994, (04). 自绘依据刘士有等 . 庭院生态农业模式与相关配套技术的研究 [J]. 中国沼气 , 1994, (04). 自绘依据苏越 , 孙富江 . 论立体农业 [J]. 海南师范学院学报 ( 人文社会科学版 ), 2001, (02). 自绘

图 2. 46 绍兴农民屋顶种水稻

新华网 . 绍兴农民屋顶种水稻冬暖夏凉［EB/OL］. http://www. weather.com.cn/static/html/ article/20081031/16738.shtml， 2008-10-31/2014-03-04  新军，刘倩倩 . 青州农民孙树飞巧建“空中菜园”［EB/OL］. http://paper. dzwww.com/ncdz/data/20100402/ html/7/content_1.html，2010-0402/2014-03-04 

图 2. 47 青州农民孙树飞巧建“空中菜园”

202

图表索引图 2. 48 辽宁阜新农民刘兴山让农民都住上太阳能别墅

图 3. 1 传统生态庭院布局示意图图 3. 2 传统生态庭院“风水”示意图图 3. 3 传统生态庭院交流场所图 3. 4 传统生态庭院交流场景图 3. 5 传统生态庭院的物质循环图 3. 6 传统生态庭院沼气投入与产出图 3. 7 传统生态庭院太阳能的利用图 3. 8 传统生态庭院立体空间的利用图 3. 9 传统生态庭院抽象模型图 3. 10 传统生态庭院具象模型

郑有胜 . 辽宁阜新农民刘兴山让农民都住上太阳能别墅［EB/OL］ . http://liaoning.nen.com.cn/ liaoning/111/3479611.shtml， 2010-04-08/2014-03-04 自绘自绘自绘网络自绘自绘自绘自绘自绘

图 3. 11 传统生态庭资源代谢平衡图图 3. 12 传统生态庭院面临问题图 3. 13 新要素的添加和置换图 3. 14 沼气 - 温室系统对太阳能的利用图 3. 15 新型生态庭院模型图 3. 16 庭院系统围绕沼气展开的物质循环示意图图 3. 17 生态庭院 V2.0 及变体图 3. 18 低层生态庭院 V2.0 依据区位形变图 3. 19 生态庭院 V2.0 思维与生成过程图 4. 1 低层生态庭院 V2.0 图 4. 2 低层生态庭院 V2.0 图 4. 3 低层生态庭院 V2.0 布局示意图图 4. 4 低层生态庭院 V2.0 交流场所

自绘

203

自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘

图表索引图 4. 5 低层生态庭院 V2.0 首层平面图 4. 6 低层生态庭院 V2.0 二层平面图 4. 7 低层生态庭院 V2.0 三层平面图 4. 8 低层生态庭院 V2.0 局部空间图 4. 9 低层生态庭院 V2.0 局部空间图 4. 10 低层生态庭院 V2.0 局部空间图 4. 11 低层生态庭院 V2.0 局部空间图 4. 12 低层生态庭院 V2.0 物质循环图 4. 13 软体沼气池图 4. 14 低层生态庭院 V2.0 投入与产出图 4. 15 毛细管网图 4. 16 沼气炉毛细管网循环示意图

自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘 http://china.eb80.com/ gongying_8640459.html 自绘自摄自绘

图 4. 17 呼吸窗系统冬季工作原理图图 4. 18 呼吸窗系统夏季工作原理图图 4. 19 低层生态庭院 V2.0 水循环示意图图 4. 20 太阳能工作原理示意图图 4. 21 南窗种植式推拉遮阳图 4. 22 南窗种植式推拉遮阳图 4. 23 鱼菜共生系统图 4. 24 鱼菜共生系统原理示意图图 4. 25 水培图 4. 26 水培示意图图 4. 27 固体基质栽培图 4. 28 固体基质栽培示意图图 4. 29 西侧墙体种植图 4. 30 西侧墙体种植图 4. 31 东侧立体种植

204

自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘

图表索引图 4. 32 阳台种植图 4. 33 楼梯间种植图 4. 34 厨房空间的利用图 4. 35 立体养殖图 4. 36 秸秆转图 4. 37 秸秆卷帘图 4. 38 低层生态庭院 V2.0 技术分布图图 4. 39 低层生态庭院 V2.0 资源代谢平衡图图 4. 40 低层生态庭院 V2.0 与传统生态院的比较图 4. 41 低层生态庭院 V2.0 推广畅想图 4. 42 传统农村肌理图（水平方向）图 4. 43 生态庭院 V2.0 多层、高层变体肌理图（垂直方向）图 4. 44 生态庭院 V2.0 多层变体效果图图 4. 45 生态庭院 V2.0 多层变体效果图

网络自绘网络自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘

自绘自绘

图 4. 46 生态庭院 V2.0 多层变体首层平面图 4. 47 生态庭院 V2.0 多层变体标准层平面图 4. 48 生态庭院 V2.0 多层变体剖面图 4. 49 生态庭院 V2.0 多层变体中的“街巷”空间图 4. 50 传统生态庭院中的 “街巷”空间图 4. 51 生态庭院 V2.0 多层变体中的“院落”空间图 4. 52 传统生态庭院中的 “院落”空间图 4. 53 生态庭院 V2.0 多层变体局部空间图 4. 54 生态庭院 V2.0 多层变体局部空间图 4. 55 生态庭院 V2.0 多层变体局部空间图 4.56 生态庭院 V2.0 多层变体局部空间

205

自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘

图表索引

图 4. 57 生态庭院 V2.0 多层变体局部空间图 4.58 生态庭院 V2.0 多层变体局部空间图 4. 59 生态庭院 V2.0 多层变体局部空间图 4. 60 生态庭院 V2.0 多层变体户型 A 图 4. 61 生态庭院 V2.0 多层变体户型 B 图 4. 62 生态庭院 V2.0 多层变体户型 C 图 4. 63 生态庭院 V2.0 多层变体户型 D 图 4. 64 生态庭院 V2.0 多层变体户型 E 图 4. 65 生态庭院 V2.0 多层变体空间示意图图 4. 66 种养结合模式物质循环示意图图 4. 67 鸡的数量为猪的 4-7 倍时，鸡粪全部可作为猪的饲料

自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘

图 4. 68 种养结合模式沼气循环示意图图 4. 69 种养结合模式沼气池的投入与产出图 4. 70 生态庭院 V2.0 多层变体呼吸窗系统图 4. 71 生态庭院 V2.0 多层变体沼气—人工湿地水处理系统示意图图 4. 72 生态庭院 V2.0 多层变体人工湿地示意图图 4. 73 种养结合模式水循环示意图图 4. 74 生态庭院 V2.0 多层变体太阳能热水系统图 4. 75 生态庭院 V2.0 多层变体种植式遮阳采光分析图 4. 76 种植箱图 4. 77 槽式水培图 4. 78 插入式水培图 4. 79 管道水培

206

自绘自绘自绘自绘

图表索引图 4. 80 管道水培图 4. 81 种养结合模式技术分布图图 4. 82 纯种植模式物质循环示意图图 4. 83 纯种植模式沼气池投入、产出示意图图 4. 84 地源热泵冬季工作示意图图 4. 85 地源热泵夏季工作示意图图 4. 86 纯种植模式水循环示意图图 4. 87 种养结合模式资源代谢平衡图图 4. 88 纯种植模式资源代谢平衡图图 4. 89 种养结合模式与纯种植模式对比图图 4. 90 生态庭院 V2.0 多层变体推广畅想图 4. 91 生态庭院 V2.0 点式高层变体体块生成图 4. 92 生态庭院 V2.0 点式高层变体效果图

自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘

图 4. 93 生态庭院 V2.0 点式高层变体首层平面图 4. 94 生态庭院 V2.0 点式高层变体二层平面图 4. 95 生态庭院 V2.0 点式高层变体四层平面图 4. 96 生态庭院 V2.0 点式高层变体六层平面图 4. 97 生态庭院 V2.0 点式高层变体九层平面图 4. 98 生态庭院 V2.0 点式高层变体十三层平面图 4. 99 生态庭院 V2.0 点式高层变体户型 A 图 4. 100 生态庭院 V2.0 点式高层变体户型 B 图 4. 101 生态庭院 V2.0 点式高层变体户型 C 图 4. 102 生态庭院 V2.0 点式高层变体户型 D 图 4. 103 生态庭院 V2.0 点式高层变体空间分析图 4. 104 生态庭院 V2.0 点式高层变体剖面图 4. 105 生态庭院 V2.0 点式高层变体功能分布图

207

自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘

图表索引图 4. 106 生态庭院 V2.0 点式高层变体局部空间图 4. 107 生态庭院 V2.0 点式高层变体局部空间图 4. 108 生态庭院 V2.0 点式高层变体局部空间图 4. 109 生态庭院 V2.0 点式高层变体局部空间图 4. 110 生态庭院 V2.0 点式高层变体局部空间图 4. 111 点生态庭院 V2.0 点式高层变体物质循环示意图图 4. 112 生态庭院 V2.0 点式高层变体沼气循环图图 4. 113 生态庭院 V2.0 点式高层变体沼气池投入、产出示意图

自绘自绘自绘自绘自绘自绘

自绘自绘

图 4. 114 生态庭院 V2.0 点式高层变体人工—湿地水处理系统示意图图 4. 115 生态庭院 V2.0 点式高层变体水循环示意图图 4. 116 壁挂式太阳能热水器图 4. 117 双层玻璃幕墙工作原理图 4. 118 双层玻璃幕墙图 4. 119 窗台工作原理图 4. 120 屋顶种植图 4. 121LED 鱼菜共生种植箱图 4. 122 生态庭院 V2.0 点式高层变体资源代谢平衡图

208

自绘

自绘 http://www.xnylc.cn/ftbg4.asp 自绘自绘自绘自绘自绘自绘

图表索引图 4. 123 生态庭院 V2.0 板式高层变体效果图图 4. 124 生态庭院 V2.0 板式高层变体体块生成图 4. 125 生态庭院 V2.0 板式高层变体功能分布图图 4. 126 生态庭院 V2.0 板式高层变体标准层平面图 4. 127 生态庭院 V2.0 板式高层变体公共活动空间图 4. 128 生态庭院 V2.0 板式高层变体门前院落图 4. 129 生态庭院 V2.0 板式高层变体出挑公共庭院图 4. 130 生态庭院 V2.0 板式高层变体阳台交流空间图 4. 131 生态庭院 V2.0 板式高层变体交流方式图 4. 132 生态庭院 V2.0 板式高层变体物质循环示意图

自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘自绘

图 4. 133 生态庭院 V2.0 板式高层变体种植品种分布图图 4. 134 生态庭院 V2.0 板式高层变体沼气循环示意图图 4. 135 生态庭院 V2.0 板式高层变体沼气池投入、产出示意图图 4. 136 生态庭院 V2.0 板式高层变体沼气—人工湿地水处理系统示意图图 4. 137 生态庭院 V2.0 板式高层变体水循环示意图图 4. 138 生态庭院 V2.0 板式高层变体太阳能热水系统图 4. 139 生态庭院 V2.0 板式高层变体生产空间图 4. 140 生态庭院 V2.0 板式高层变体资源代谢平衡图

209

自绘自绘自绘

自绘

自绘自绘自绘自绘

图表索引

表 2. 1 国外生态村雏形基本情况表表 2. 2 农业与城市空间整合模式文献表表 3. 1 养鱼、非温室种植沼渣、沼液消耗量

依据岳晓鹏 . 基于生物区域观的国外生态村发展模式研究 [D]. 天津 : 天津大学 , 2011. 自绘自绘依据 [91]-[99] 自绘

表 3. 2 养殖沼渣、沼液消耗量

依据 [91]、[96]、[100]-[102] 自绘

表 3. 3 古代豆谷物轮作

依据郭文涛 . 中国耕作制度史研究 [M]. 河南 : 河南大学出版社 , 1995. 自绘

方式表

表 3. 4 农作物产量

依据 [43]、[103]-[106] 自绘

表 3. 5 年人均食物消费量表 3. 6 传统生态庭院经济收入表 3. 7 传统生态庭院具象模型经济技术指标表 4. 1 低层生态庭院 2.0 经济技术指标表 4. 2 小型沼气罐类型表表 4. 3 发酵工艺表

依据 [111] 自绘

表 4. 4 投料方式表

依据 [125] 自绘

210

依据 [112] 自绘自绘自绘依据 [114]-[121] 自绘依据 [123]、[124] 自绘

图表索引表 4. 5 粪秆结构配比对产气量的影响表 4. 6 农作物秸秆产量

依据 [126] 自绘

表 4. 7 人、鸡、猪排泄量

依据 [127]、[128] 自绘

表 4. 8 养鱼、非温室种植沼渣、沼液消耗量

依据 [91]-[99] 自绘

表 4. 9 养殖沼渣、沼液消耗量

依据 [91]、[96]、[100]-[102] 自绘

表 4. 10 温室种植沼液消耗量

依据 [129]、[130] 自绘

表 4. 11 低层生态庭院 2.0 制冷供热技术选择

依据 [131]-[133] 自绘

依据 [43]、[103]-[106] 自绘

表 4. 12 毛细管网采暖与普通地暖对比表表 4. 13 年人均各项生活用水量（m³）表 4. 14 低层生态庭院 2.0 生活、生产单位年用水量表 4. 15 雨水收集径流系数表 4. 16 低层生态庭院 2.0 各项水量（m³）表 4. 17 无土栽培方式对比表 4. 18 低层生态庭院 2.0 经济收入表 4. 19 生态庭院 2.0 多层变体经济技术指标

211

依据 http://www.simpta.com 资料自绘依据 http://www.jnjp123.cn 资料自绘依据 [134]-[136] 自绘

依据 [137] 自绘自绘自绘依据 [112] 自绘自绘

图表索引

表 4. 20 种养结合模式沼气工艺选择

依据 [138] 自绘

表 4. 28 人均排泄量表 4. 29 人粪、秸秆沼气产量因子

依据 [127]、[128] 自绘依据 [18]、[140] 自绘

表 4. 21 沼气产量因子

依据 [18]、[140] 自绘

表 4. 22 种养结合模式制冷供热技术选择

依据 [131]-[133] 自绘

表 4. 30 非温室种植沼渣、沼液消耗量表 4. 31 温室种植沼液消耗量

依据 [91]-[99] 自绘

表 4. 23 种养结合模式生活、生产单位年用水量表 4. 24 种养结合模式农产品销售收入表 4. 25 种养结合模式沼气、沼渣、沼液销售收入表 4. 26 纯种植模式经济技术指标表 4. 27 纯种植模式沼气工艺选择

自绘

表 4. 32 纯种植模式制冷供暖技术选择

依据 [131]-[133] 自绘

依据 [142] 自绘

表 4. 33 纯种植模式年生活、生产用水量

依据 [134]-[136] 自绘

自绘

表 4. 34 纯种植模式沼气、沼渣、沼液销售收入

依据 [142] 自绘

依据 [112] 自绘

依据 [138] 自绘

212

依据 [129]、[130] 自绘

图表索引表 4. 35 生态庭院 2.0 点式高层变体经济技术指标表 4. 36 点式新型生态庭院沼气工艺选择

自绘

表 4. 37 生态庭院 2.0 点式高层变体制冷供暖技术选择

依据 [131]-[133] 自绘

表 4. 38 生态庭院 2.0 点式高层变体生活、生产单位年用水量

依据 [134]-[136] 自绘

表 4. 39 生态庭院 2.0 点式高层变体农产品销售收入表 4. 40 点式新型生态庭院沼气、沼渣、沼液销售收入表 4. 41 生态庭院 2.0 板式高层变体经济技术指标

依据 [112] 自绘

依据 [138] 自绘

依据 [142] 自绘

自绘

表 4. 42 生态庭院 2.0 板式高层变体沼气工艺选择表 4. 43 生态庭院 2.0 板式高层变体制冷供热技术选择

依据 [138] 自绘

表 4. 44 生态庭院 2.0 板式高层变体生活、生产、单位年用水量

依据 [134]-[136] 自绘

表 4. 45 生态庭院 2.0 板式高层变体农产品销售收入表 4. 46 生态庭院 2.0 板式高层变体沼气、沼渣、沼液销售收入表 5. 1 方案对外需求表

依据 [112] 自绘

表 5. 2 方案收入表

自绘

213

依据 [131]-[133] 自绘

依据 [142] 自绘

自绘

三年前，我有幸踏入山东建筑大学的校园。日月如梭，如今硕士学习生涯即将结束。回首这短暂而又美好的时光，感激之情油然而生。自己的学习和进步凝聚了许许多多良师、益友和亲人的关怀和帮助，正是因为如此，我才得以顺利完成学业。首先由衷感谢我的恩师赵继龙教授三年里对我学习和生活上的照顾和指导。在本文的撰写过程中，从开题立意到定稿，从方案构思到数据计算，无不凝聚着导师的心血。虽然公务繁忙，但赵老师依然不忘指导我们查阅文献，并时常为我们提供论文所需的各类资料，给予了我们极大的帮助。在方案设计阶段，赵老师不厌其烦地一次又一次启迪我们，教会我们如何以更高更广阔的视角看待问题。赵老师广博的学识、认真负责的工作态度、实事求是的科学作风、独到的思路观点都给了我留下了深刻的印象，并将让我受益终生。感谢张建华老师、仝辉、赵学义、刘长安老师，在论文各个阶段他们给予了我宝贵的意见和建议。各位老师扎实的专业知识和严谨的教学态度，也促使我不断的进步。感谢师兄蔡嘉星，师姐徐史克信、张永娇、任娜娜，同门姜乃琛、周婷，师弟杨炳林、吴天宇、高庚、赵彦博，师妹刘润东、李莹、王楠，没有你们的帮助，论文将不会如此顺利的完成。感谢建筑城规学院的同学们，三年的朝夕相处让我的生活更加丰富充实。感谢我的家人、朋友和男友，你们无微不至的关怀和包容使我能够在宽松的条件下安心的学习。在今后的学习中，我会继续钻研学习，以回报你们的倾心期待。最后我要感谢在百忙之中抽出时间参与我论文评审和答辩的各位老师、专家，谢谢你们！

[ 席晓萌 ] XI XIAOMENG 1987.12 山东日照 2006.09-2011.07 天津城市建设大学 2010.02-2010.07 丹麦 VIA University College 2011.09-2014.07 山东建筑大学

后记

214

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 [1] 席晓萌 . 垂直农场浅析 [J]. 山东建筑大学学报，2013/12. [2] 黄海清，席晓萌，王丰慧，周嫱 , 第二位 , 编织 • 活力 • 对话——招商地产 2012 绿色建筑设计 , 银奖 , 绿色建筑设计大赛评委会 ,2012/12.

215

Xi Xiaomeng Shandong Jianzhu University

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006