馬鞍山市農村居住建筑能耗現狀與影響因素分析

汪凱文 孫川越 黃志甲

安徽工業大學建筑工程學院

0 引言

目前我國正處于城市化和新農村建設階段，農民生活質量顯著上升，與此同時，農村居住建筑能耗呈快速增長趨勢。2014～2016 年，我國農村戶均能耗上升11.6%[1]。在節能減排背景下，節能潛力巨大的農村地區受到關注。因此了解農村地區居住建筑能耗現狀、研究能耗變化影響因素具有重要意義。

本文以馬鞍山市向山鎮杜塘村為研究對象，通過實地調研和調查問卷的方式，從家庭基本信息、居住建筑圍護結構、家庭用能現狀及可再生能源利用四方面入手，分析農村地區居住建筑能耗變化趨勢，研究農村地區居住建筑能耗影響因素。本研究可為馬鞍山市及長三角地區的新農村建設提供參考，也為農村可再生能源進一步推廣以及建筑節能工作提供幫助。

1 研究區概況

馬鞍山市位于安徽省東部、蘇皖交界處，屬夏熱冬冷地區，是皖江經濟帶中重要的工業城市，城鎮化率位于全省前列，其地理位置和經濟水平可以代表長江中下游地區的中等城市。向山鎮杜塘村位于馬鞍山市東部，地處城鄉結合部，屬城郊融合型鄉村，同時也是當地專業的蔬菜種植地。村莊整體占地面積2670畝，在冊耕地占7.6%，村內居住建筑較為密集，建筑朝向各不相同。2017 年村內下轄村民組6 個，戶籍人口709 人，共312 戶。村內使用的能源類型包括電力，液化石油氣，煤炭和可再生能源（生物質能與太陽能），村民人均收入與馬鞍山市農村人均收入相近。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

采用實地調研和調查問卷的方式收集杜塘村2016 年～2018 年居住建筑能耗信息。為了能夠準確反映農村居住建筑中炊事、家電等住宅需求，了解家庭用能現狀，同時遵循問卷設計的各項原則，設計農村能耗調研問卷，主要內容如表1 所示。

表1 能耗調研問卷設計

調研發現，大多數村民不知家庭生物質能的詳細用量，尤其是對沒有實際支付費用的生物質能，很難估算使用量。此外，村內主要農作物為蔬菜，可獲取與使用的秸稈較少，因此對于生物質能，問卷中只統計是否使用，沒有定量要求。為真實地了解杜塘村居住建筑能耗現狀，課題組通過與馬鞍山市住建委、杜塘村內相關工作人員合作，共同完成問卷的發放，填寫和回收，確保數據真實可靠。問卷發放及回收情況具體如表2 所示。

表2 問卷發放回收情況

2.2 研究方法

1）能耗統計指標。農村能耗評價使用的評價指標包括單位面積能耗[1]，人均能耗[2-3]和戶均能耗[4-5]。農村居住建筑多為分散式，建筑面積一般較大，導致單位面積能耗產生“稀釋效應”[6]。此外，居住建筑能耗不僅與建筑自身有關，更與居住者的行為、習慣密切相關，因此本研究在能耗統計時以家庭人均能耗kgce/(p·a)為統計指標。

2）相關分析理論。研究2 個變量間相關關系稱為簡單相關分析。當變量多于2 個時，則稱偏相關分析[7]。簡單相關分析不能控制其他變量的影響，有時不能真實準確地反映事物之間的相關關系，此時可使用偏相關分析進一步分析[8]。相關關系密切程度的統計指標是相關系數，本研究采用Pearson 相關系數，并使用t 統計量對相關關系的顯著性進行假設檢驗，顯著性水平為0.05。

3 結果與分析

3.1 農村居住建筑能耗現狀

3.1.1 家庭基本情況

2016 年～2017 年杜塘村平均家庭常住人口為2.7人，低于馬鞍山市農村平均水平3.3 人。2018 年村內常住人口為1 人的家庭占18.5%，2 人和3 人的家庭占比相近，共占調查總量的69.8%，4 人及以上的家庭占11.8%。2018 年村內常住人口結構統計結果為：0～14歲占5.9%，15～64 歲占71.6%，65 歲以上占22.5%。與村支書交流得知，村內青年人部分在當地企業務工，大部分同村老年人一起種植蔬菜。由于地處城鄉結合部，村內外來人員較多，與本村人的比例達到1:2.5。這些外來人口大體可分為兩類，一類是居住和工作地點都在村內，一類是在村內居住，工作地點在村外。

3.1.2 居住建筑基本情況

1）建筑形式通過實地調研與村民交流得知村內居住建筑為自建房，基本無前期規劃或設計。村內典型建筑如圖1 所示，建筑形式為多為單戶獨棟，建筑層數普遍在2 層以下。根據2018 年調研問卷統計結果，1 層建筑占比68%，2 層建筑占比28%，其中1 層建筑含有院子的占63%，2 層建筑含有院子的占79%。對建筑年代進行統計，其中20 世紀70 年代至90 年代間竣工的老舊建筑占82.4%，2000 年后竣工的新建建筑占17.6%。部分建筑圍護結構年久失修，新建建筑使用氣密性能較好的門窗。

圖1 杜塘村典型建筑形式

2）建筑面積

2016 年～2017 年杜塘村人均居住建筑面積為36.3 m2，低于馬鞍山市農村人均水平40.0 m2。2018 年村內家庭建筑面積在80 m2以下的建筑占16.0%，80 m2～120 m2的建筑占57.1%，120 m2以上的建筑占26.9%。

3）圍護結構

杜塘村居住建筑圍護結構統計結果如表3 所示。屋頂類型包括平屋頂和坡屋頂，坡屋頂建筑占比略高于平屋頂。建筑結構包括框架結構和磚混結構，磚混結構占比達80%，只有部分二層和三層建筑采用框架結構。窗框材料包括木料，塑鋼和鋁合金。此外，木窗框為平開窗，塑鋼與鋁合金窗框多為推拉窗。地面材料包括木地板和非木地板，非木地板包括水泥地面和瓷磚地面。木地板占比略有上升，但地面仍以非木地板材料為主。

表3 杜塘村不同圍護結構占比統計

3.1.3 家庭用能設備

1）炊事設備

村民家中炊事設備分為使用傳統能源的柴火爐，鍋灶等以及使用清潔能源的煤氣灶，電磁爐，電飯鍋等。從炊事的用能方式來看，大部分農村家庭炊事用能呈現多樣化趨勢，近幾年的總體趨勢是向煤氣灶、電炊具等清潔炊事方式發展。傳統炊事器具使用家庭相對減少，只占到10%左右。與村委會工作人員交流，近幾年煤氣灶的普及率逐年增加。電磁爐因其經濟實惠、使用方便、節能環保等特點普及率也逐年增多。柴火爐、鍋灶因其熱效率較低、環境污染大、不便老人使用等原因逐漸被淘汰，只有逢年過節炊具不夠才會使用。

2）降溫與采暖設備

村民家中降溫設備包括電扇與空調，采暖設備包括電暖器與空調。根據2016 年至2018 年統計數據，空調的每百戶擁有量最高，為157 臺/百戶，風扇的擁有量呈顯著增長趨勢，從62 臺/百戶增長至116 臺/百戶。電暖器的擁有量有所下降，從79 臺/百戶下降至66 臺/百戶。對村民降溫采暖設備使用情況進行調研，降溫措施包括自然通風，使用風扇和使用空調，采暖措施包括無采暖，使用電暖器和使用空調。

3）其他家用設備

調研問卷中除對環境控制家電進行統計外，還統計了電視，電腦，洗衣機，電冰箱和電水壺等電器設備，每百戶擁有量如圖2 所示。2016 年至2018 年，電視，洗衣機，電冰箱和電水壺的每百戶擁有量均呈上升趨勢，增長率分別為15.8%，7.5%，8.0%和9.2%，電視的擁有量增長較為明顯，2018 年每百戶擁有量超過了100 臺。而電腦的擁有量基本無變化，每百戶擁有量為38 臺。

圖2 杜塘村每百戶電器擁有量

3.1.4 可再生能源利用

村內已使用的可再生能源包括生物質能和太陽能。太陽能的利用方式為太陽能熱水器，村內大多數家庭僅使用太陽能熱水器已基本滿足春、夏、秋季的生活用水需求，普及率在90%以上。

3.1.5 家庭用能分析

統計杜塘村每戶家庭逐年商品能源使用情況，并按照標準中規定的能源折算系數將各類能源折算成公斤標煤，其中電力、煤炭、液化石油氣的折算系數分別為0.3170、0.7143 和1.7143[9]。由于煤炭只有個別家庭使用且使用量極少，將其納入家庭總能耗但不單獨顯示。將折算后的能耗繪制人均能耗箱線圖，如圖3所示。

圖3 人均能耗統計情況

圖中箱體的底部和頂部分別為下四分位數和上四分位數，箱體中間細線代表該組數據的平均值。杜塘村近三年家庭人均電耗均值為142.3 kgce/(p·a)、199.8 kgce/(p·a)、276.3 kgce/(p·a)。家庭人均液化氣耗均值為33.4 kgce/(p·a)、37.2 kgce/(p·a)、54.7 kgce/(p·a)。家庭人均總能耗均值為176.5 kgce/(p·a)、237.1 kgce/(p·a)、331.5 kgce/(p·a)。電耗和液化石油氣耗均呈逐年增長趨勢，從能耗增長幅度看，電力明顯高于液化石油氣。此外，電耗占家庭總能耗的60～80%，電力是杜塘村家庭主要用能類型。

3.2 能耗影響因素相關分析

3.2.1 簡單相關分析

使用SPSS 軟件對居住建筑年能耗與各變量進行簡單相關分析，結果如表4 所示。杜塘村居住建筑能耗與家庭常住人口，人員結構，家庭收入，窗框材料，建筑面積，炊事方式，降溫方式，家電數量和太陽能與生物質能使用這9 個因素顯著相關，屋頂結構、建筑結構、地面材料、采暖方式四個因素的顯著性水平大于0.05，因此與農村家庭能耗不顯著相關。

表4 影響因素簡單相關分析結果

3.2.2 偏相關分析

對簡單相關分析結果中9 個與家庭年能耗顯著相關的變量進行偏相關分析，結果如表5 所示。杜塘村居住建筑能耗與常住人口，人員結構，家庭收入，建筑面積，家電數量和太陽能與生物質能使用6 個因素顯著相關。窗框材料、炊事方式、降溫方式3 個因素顯著性水平均大于0.05，因此與農村家庭能耗不顯著相關。

表5 影響因素偏相關分析結果

4 討論

4.1 家庭用能情況差異

將杜塘村能耗統計結果與其他長三角地區農村能耗統計數據進行比較，如表6 所示?；窗彩薪鸷h農村電耗、液化石油氣耗與杜塘村相近，但家庭人均能耗顯著高于杜塘村，原因是當地炊事和生活熱水多使用木柴作為燃料，占家庭總能耗的41.2%。此外，本研究僅對杜塘村家庭商品能源消耗進行定量分析，是導致杜塘村家庭人均能耗較低的原因之一，有待后續進一步完善。杜塘村電耗介于烈山鎮與蕭縣之間，但液化石油氣耗明顯低于兩地，原因可能與村民炊事方式不同有關。

表6 杜塘村與其他長三角地區農村能耗水平對比

4.2 農村居住建筑能耗影響因素

其他學者對于農村居住建筑能耗影響因素的研究結果如表7 所示。通過對比可以看出農村居住建筑能耗影響因素眾多，且具有時變性和地域性等特點，但人口數量，建筑面積和家庭收入這三個因素是較為普遍的規律。本研究通過調研與問卷較為全面地考慮分析了農村居住建筑能耗影響因素，但只選取一個典型村莊進行分析，因此需要進一步跟蹤分析農村居住建筑能耗的變化情況，同時增加典型村莊的數量以了解影響長三角地區城市化和新農村建設階段農村居住建筑能耗的普適性規律。

表7 農村居住建筑能耗影響因素對比

5 結論

本文基于安徽省馬鞍山市向山鎮杜塘村連續三年的能耗調研數據，分析農村居住建筑能耗影響因素，研究表明：

1）近三年家庭人均總能耗均值分別為176.5 kgce/(p·a)、237.1 kgce/(p·a)、331.5 kgce/(p·a)，電力為家庭主要用能類型。

2）農村居住建筑能耗與常住人口，人員結構，家庭收入，建筑面積，家電數量和太陽能與生物質能使用6 個因素顯著相關。

3）農村地區在利用可再生能源方面具有得天獨厚的優勢，具有很大節能潛力。