寒冷地區農村住宅用能情況及優化策略研究

■ 盧玫珺 Lu Meijun 張少偉 Zhang Shaowei魏文立 Wei Wenli

0 引言

隨著我國人民生活水平提高和全面建設小康社會的推進，農村居住環境迫切需要改善。基于此，“十一五規劃”提出建設社會主義新農村的重大歷史任務。北方地區農村住宅普遍存在著圍護結構熱工性能差，采暖周期長、室內熱環境差等問題，給農民生活質量的提高和生活環境的改善都造成很大的影響[1]。因此農村住宅能源利用優化研究對于改善農村住宅熱環境具有重要的現實意義。

筆者通過對河南省湯陰縣農村住宅能源利用現狀的調研與分析，結合寒冷地區氣候特征，尋求適合農村住宅能源利用的優化策略，以期為寒冷地區農村住宅節能提供可以參考的理論依據。

1 調查方法和內容

1.1 調查方法

選取河南省湯陰縣白營鄉、宜溝鎮、韓莊鄉、菜園鎮和伏道鄉等5個鄉146戶農村住宅為調查對象，調查對象的選取考慮不同鄉鎮、不同村莊、不同農戶的經濟狀況，以確保調查結果的代表性和典型性。所有調查問卷采用“一對一”的原則，在問卷的填寫過程中給每一位被采訪者詳細解釋，使其理解調查意圖。

1.2 調查內容

為了解河南省湯陰縣農村住宅能源利用現狀，從炊事用能、冬季采暖、夏季降溫、生活熱水供應、照明和家用電器用能方面進行問卷調查，調查內容見表1。

2 用能情況與分析

2.1 炊事用能情況

農村炊事以煤為主要燃料并輔以液化氣和柴禾，如圖1所示。可以看出：所調查的146戶農村家庭中，農村住宅冬季炊事用能以燃煤為主要形式有144戶，占99%。液化氣農戶有68戶，占47%，液化氣用戶冬季炊事燃煤，其他季節使用液化氣。柴禾農戶有21戶，占14%，柴禾用戶冬季炊事燃煤，其他季節使用柴禾。隨著農村經濟的發展和沼氣技術的推廣，電磁爐使用農戶占9%，沼氣農戶占6%。

2.2 冬季采暖用能情況

農村住宅冬季采暖用能情況如圖2所示。所調查146戶農村家庭中，農村住宅冬季使用煤爐采暖有121戶，占83%；電暖氣電熱毯有16戶，占11%；使用帶散熱器組的采暖爐采暖農村住宅有4戶，占3%；以玉米芯、秸稈為燃料的地坑采暖農村住宅有4戶，占3%。

表1 農村住宅用能情況調查內容

圖1 農村住宅炊事用能情況

2.3 夏季降溫用能情況

夏季降溫用能情況如圖3所示。其中，使用電扇降溫的有132戶，占90%；空調降溫的有10戶，占7%；沒有采取任何措施有4戶，占3%（圖3 ）。

2.4 生活熱水用能情況

據調查，生活熱水沒有采取任何措施的有73戶，占50%；采用簡易太陽能熱水器（如水罐、水桶、水袋和水池）的有70戶，占48%；安裝太陽能熱水器的農村住宅有3戶，占2%（圖4 ）。

2.5 照明用能情況

農村住宅照明用能情況調查中，使用白熾燈的有68戶，占47%；使用熒光燈的有26戶，占18%；使用節能燈的有48戶，占33%；使用沼氣燈的有3戶，占2%（圖5）。

2.6 家用電器使用情況

在對農村住宅家用電器使用情況的調查中，發現共有143戶家庭使用電視機，占98%；43戶使用洗衣機，占29%；有10戶使用冰箱，占7%；有3戶家庭配有電腦，占2%（圖6）。

圖5 農村住宅照明用能現狀

圖6 農村住宅家用電器使用情況

可以看出：隨著農村經濟的發展和農民生活水平的進一步提高，農村用戶將會對居住熱環境提出更大的要求，從而寒冷地區農村住宅冬季采暖、夏季降溫、熱水供應和家用電器的能源使用情況將會有更大改觀。

3 農村住宅能源利用優化策略

隨著農村經濟的發展和居住熱環境質量的日益提高，農村住宅建筑能耗將會有大幅度的增加，因此農村住宅能源合理利用對農村住宅節能具有重要意義。

3.1 寒冷地區氣候和地域特征

湯陰縣位于河南省安陽市，屬于寒冷地區[2]，該地區冬季寒冷的采暖期較長，而夏季炎熱的降溫期較短。因此其熱工設計要求應以滿足冬季保溫為主要目標，經濟相對較好地區可以適當兼顧夏季隔熱。

廣大農村具有豐富的生物質能如秸稈，同時湯陰縣具有較為豐富的太陽能資源和發達的養殖業廢料，因此解決農村能源必須立足于當地，立足于開發生物質能秸稈氣及其它新能源如沼氣、太陽能的合理利用。

3.2 能源利用優化策略

基于寒冷地區氣候和地域特征，筆者將從生活熱水供應、冬季采暖、沼氣、秸稈氣和照明方面，提出適合農村住宅能源利用的優化策略，以期為寒冷地區農村能源利用提供有價值的理論依據。

3.2.1 生活熱水供應策略

太陽能有經濟利用價值的地區是年日照時數超過2 200h的地區[3]。湯陰縣年日照時數為2 200~3 000h，因此具有太陽能利用的條件。利用太陽能提供充足的生活熱水將會提升農村居住生活品質。

結合農村經濟特點和寒冷地區氣候特點，農村住宅可選用水袋(圖7)、水罐、水桶等簡易悶曬式太陽能熱水器蓄熱，能解決夏季2~3個月洗浴問題。悶曬式太陽能熱水工作原理如圖8所示，打開閥門1后，自來水進入袋內，裝滿后溢流口向外溢水，立即關閉閥門。經過若干小時的日照后，溫度達到要求，再打開閥門2即可通過噴頭使用[4]。

經濟條件允許時，建議盡可能選用帶電輔加熱的太陽能熱水器，基本上能滿足全年洗浴問題。

3.2.2 冬季采暖策略

調研結果表明：農村住宅冬季采暖目前普遍采用煤爐取暖。但是隨著農村經濟的發展和居住環境要求的提高，越來越多的農戶將會重視冬季采暖。在做好圍護結構熱工性能的前提下，盡量采用土暖氣（地坑）、帶散熱器的鍋爐采暖，從而使寒冷地區農村住宅冬季熱環境得到很大改善。土暖氣（地坑）是采用玉米芯、作物秸稈為燃料，在地面下預留足夠空間，煙氣通過排煙管道排除室外，屬于簡易的地面輻射采暖。

圖8 悶曬式太陽能熱水器工作原理

3.2.3 沼氣綜合利用策略

我國的沼氣使用已具有成熟技術，除可以獲取能源外，還可實現污水凈化處理與養殖業和種植業等綜合利用[5]。湯陰縣具有良好的應用前景，目前在縣政府支持下，正在建設多個沼氣示范村。經調研，已使用沼氣的農戶普遍反映：沼氣具有良好的經濟效益、社會效益和環境效益。

3.2.4 秸稈氣綜合利用策略

秸稈氣發生爐是通過農村田里的生物質（秸稈，稻稈，稻殼，麥稈，玉米稈等農作物）為原料，再通過進料——發生爐氣化煤氣——除塵后供氣體后使用。使用農村大量存在的秸稈作物，特別適用于農村住戶炊事、冬季取暖、淋浴，具有良好的經濟效益、社會效益和環境效益。但是在已調研的對象中，目前沒有使用秸稈氣。

3.2.5 照明節能策略

調研結果表明：農村用戶對節能燈的良好節能效果具有普遍意識。目前，廣大農村地區已普遍采用的節能燈，又稱緊湊型熒光燈，其發光原理同熒光燈，區別在于采用三基色熒光粉。熒光燈的發光效率約為白熾燈的4倍。因此緊湊型熒光燈可替代白熾燈[6]。基于以上原因，為了減少農村住宅照明耗電量，農村住宅中盡量廣泛使用節能效果良好的緊湊型節能燈。

[1]周春艷.太陽能技術在東北地區農村住宅中應用策略研究.哈爾濱工業大學，2006.

[2]DBJ41/062－2005，河南省居住建筑節能設計標準[S].

[3]林川編著. 小城鎮住宅建筑節能設計與施工[M]. 北京：中國建材工業出版社，2004：68.

[4]羅運俊，李元哲，趙承龍主編. 太陽能熱水器原理、制造與施工 [M]. 北京：化學工業出版社，2005：50.

[5]王長貴，鄭瑞橙主編. 新能源在建筑中的應用 [M]. 北京：中國電力出版社，2003：14.

[6]華南理工大學主編. 建筑物理[M]. 廣州：華南理工大學出版社，2002：249.