山東農村居住建筑現狀以及節能改造意愿調研

徐振紅, 劉俊紅, 王好召, 李岳恩, 李申奧, 張欽渝, 張 浩

(山東建筑大學 熱能工程學院,山東濟南250101)

1 概述

建筑能耗是主要的社會能耗之一,約占全國總能耗的20%,其中熱水、空調和供暖能耗占建筑能耗的65%,因此減少建筑能耗是實現碳達峰碳中和目標的重要途徑[1]。降低建筑能耗的主要途徑之一是對既有建筑進行節能改造,并加以清潔能源與節能設備的應用[2]。通過對我國農村既有居住建筑節能改造,配合可再生能源利用,實現農村建筑零能耗甚至負能耗,是實現碳達峰碳中和目標的一種有效途徑[3-4]。

為充分了解山東農村既有居住建筑現狀以及農村居民對建筑節能改造的意愿,筆者采用調查問卷形式對相關內容進行調研。本文對調研情況進行總結和分析。

2 調研方案

本次的調研分3次進行,調研時間為2019年夏季、冬季各1次和2021年冬季1次。調研對象為山東省農村居民,3次調研的受訪人群有部分重疊。調研地區涉及山東16座地級市,采取實地調研與線上調研相結合的方法,了解農村既有居住建筑現狀以及農村居民對建筑節能改造的意愿。在剔除與事實不符的調查問卷后,實地調研共計收回有效問卷1 751 份。調研內容包括居民收入水平、建筑概況、室內熱環境、圍護結構、能源類型、用能情況、節能改造意愿、希望改造項目等。

3 調研結果分析

3.1 居民收入水平

山東農村家庭年收入比例見表1。由表1可知,家庭年收入低于8×104元/a的占比最大。這說明山東農村地區大部分家庭收入偏低,因此在策劃節能改造時必須考慮農村居民的收入水平。與2019年相比,2021年山東農村低收入家庭(指家庭年收入低于8×104元/a)比例明顯減少,而家庭年收入在8×104元/a以上的各個收入區間的比例都有明顯提高。

表1 山東農村家庭年收入比例

3.2 建筑概況

山東農村既有居住建筑建造時間比例見表2。由表2可知,山東農村的既有居住建筑建造時間主要集中在20世紀80年代到2010年之間,2010年后建成的居住建筑比例很小,建于20世紀70年代及以前的居住建筑更少。對比2019年、2021年調研數據可知,隨著時間推移,老舊建筑比例減小,但年代較早的居住建筑在農村地區仍有一定存量,是建筑能耗的薄弱點。

表2 山東農村既有居住建筑建造時間比例

山東農村既有居住建筑朝向比例見表3。由表3可知,山東農村既有居住建筑絕大多數為坐北朝南,這使得房間采光充足、利于通風。

表3 山東農村既有居住建筑朝向比例

山東農村既有居住建筑類型比例見表4。GB 50016—2014《建筑設計防火規范》(2018年版)規定:對于住宅建筑,本規范以27 m作為區分多層和高層住宅建筑的標準;對于高層住宅建筑,以54 m劃分為一類和二類。調研中的高層建筑指54 m以上高度的居住建筑,小高層建筑指27～54 m高度的居住建筑,多層建筑指27 m以下高度的建筑。由表4可知,山東農村的既有居住建筑類型以平房為主,多為瓦頂,整體比較簡陋。除平房外,單戶雙層居住建筑比例也很大。單戶雙層居住建筑大多獨門獨院,建筑物四面臨空,與其他居民建筑相隔較遠,占地面積比平房大,但基本設施與平房差別不大。高層、小高層、多層居住建筑比例增大受益于農村城鎮化的推進。

表4 山東農村既有居住建筑類型比例

3.3 室內熱環境

測量對象主要為臥室、客廳。2019年、2021年山東農村既有居住建筑供暖期、供冷期室內溫度比例分別見圖1、2。由圖1可知,2019年供暖期室內溫度集中在12～18 ℃,室內溫度為15 ℃的既有居住建筑占比最大。2021年供暖期室內溫度集中在15～20 ℃,室內溫度為20 ℃的既有居住建筑占比最大。由此可知,隨著新建居住建筑增加以及收入水平提高,供暖期室內溫度得到了提升。由圖2可知,2019年、2021年山東農村既有居住建筑供冷期室內溫度均集中在32～36 ℃。由此可知,山東農村既有居住建筑供冷期室內溫度普遍偏高。

圖1 2019年、2021年山東農村既有居住建筑供暖期室內溫度比例

圖2 2019年、2021年山東農村既有居住建筑供冷期室內溫度比例

3.4 圍護結構

山東農村既有居住建筑屋頂類型比例見表5。由表5可知,平屋頂與坡屋頂的比例相差不大。與2019年相比,2021年綠植屋頂的比例有所增加。

表5 山東農村既有居住建筑屋頂類型比例

山東農村既有建筑結構類型比例以及保溫層類型比例分別見表6、7。由表6、7可知,山東農村既有居住建筑以磚混結構為主,其次是鋼筋混凝土結構,絕大多數既有居住建筑墻體沒有保溫層。

表6 山東農村既有建筑結構類型比例

表7 山東農村既有建筑墻體保溫層比例

山東農村既有居住建筑外門類型比例見表8。由表8可知,木框單層實體門占比最大,其次是采用金屬框、木框的單層玻璃實體門,而保溫效果更好的金屬框雙層玻璃門占比最小。與2019年相比,2021年金屬框雙層玻璃門的應用呈增長趨勢。

表8 山東農村既有居住建筑外門類型比例

由調研結果可知,山東農村既有居住建筑廣泛采用鋁合金窗框、木質窗框,塑鋼窗框、鋼質窗框使用比例較小。與2019年相比,2021年木質窗框比例明顯減小,鋼質窗框比例有所增加。單層玻璃窗比例最大,然后是雙層普通玻璃窗、雙層中空玻璃窗,Low-E玻璃窗比例最低。與2019年相比,2021年單層玻璃窗比例大幅下降,雙層中空玻璃窗比例明顯增大,Low-E玻璃窗的比例也有所提高。

3.5 能源類型

山東農村既有居住建筑能源類型比例見表9。由于一戶農村居民使用多種能源,因此表9中各年能源類型比例之和出現了大于100%的情況。由表9可知,山東農村既有居住建筑的能源類型多樣,電力是農村居民的主要能源。與2019年相比,2021年天然氣成為山東農村居民重要的能源之一,而煤炭比例出現大幅下降。

表9 山東農村既有居住建筑能源類型比例

3.6 用能情況

山東農村既有居住建筑供暖方式比例見表10。地面輻射供暖、散熱器供暖屬于集中供暖,其他屬于分散供暖。調研中發現,一戶農村居民擁有多種供暖方式,因此表10中各年供暖方式比例之和出現了大于100%的情況。土地暖是在屋子前邊挖一個燒火用的坑,然后向屋內挖1趟或幾趟煙道通向炕,燒火時,地面和炕均受熱升溫。燃煤爐熱水系統和燃氣供暖熱水爐熱水系統的散熱裝置均為散熱器。由表10可知,與2019年相比,2021年集中供暖方式比例明顯增大。隨著集中供暖方式以及燃氣供暖熱水爐熱水系統的推廣使用,燃煤爐熱水系統在2021年的比例明顯下降。紅外線輻射供暖器以其價格低廉、使用方便的優勢,在分散供暖方式中始終占有極高比例。燃氣管道在農村地區的敷設入戶,使燃氣供暖熱水爐熱水系統的比例有所增大。此外,電散熱器、普通熱泵空調在分散供暖方式中占有一席之地。

表10 山東農村既有居住建筑供暖方式比例

山東農村既有居住建筑降溫方式比例見表11。由于一戶農村居民擁有多種降溫方式,因此表11的各年降溫方式比例之和出現了大于100%的情況。由表11可知,與2019年相比,2021年農村居民使用電風扇和扇扇子的降溫方式比例明顯下降,而采用空調作為降溫方式的比例有所提高,甚至超過電風扇和扇扇子。

表11 山東農村既有居住建筑降溫方式比例

山東農村居住建筑熱水來源比例見表12。由于農村采用燃氣灶、燃煤爐、大鍋燒水不僅用于飲用,還用于洗浴、炊事等用途,因此本文不嚴格區分飲用熱水和其他用途熱水。由于一戶農村居民擁有多種熱水加熱方式,因此表12中各年熱水加熱方式比例之和出現了大于100%的情況。由表12可知,與2019年相比,2021年大鍋燒水(大鍋燒水的燃料主要是樹枝、秸稈等)的比例降幅最大。此外,電熱飲水機的熱水加熱方式比例也有大幅下降,而使用電熱水器的比例大幅增加。2021年,除采用大鍋燒水、電熱飲水機的熱水加熱方式外,其他熱水加熱方式農村居民均在廣泛采用。

表12 山東農村居住建筑熱水加熱方式比例

山東農村既有居住建筑照明裝置類型比例見表13。由表13可知,在山東農村節能燈是主要照明裝置,LED燈的使用率也有所提高,但白熾燈的使用比例仍比較高。

表13 山東農村既有居住建筑照明裝置類型比例

3.7 改造意愿

山東農村居民對建筑節能了解程度比例見表14。由表14可知,山東農村居民對建筑節能的了解程度大多數限于一般了解、不太了解,而且2019年與2021年的比例并未出現大的變化。這表明既有建筑節能改造的宣傳力度不高。

表14 山東農村居民對建筑節能了解程度比例

山東農村居民了解建筑節能相關信息的途徑比例見表15。由于農村居民可通過多種途徑了解建筑節能相關信息,因此表15中各年農村居民了解建筑節能相關信息的途徑比例之和出現了大于100%的情況。由表15可知,居民通過電視了解建筑節能相關信息的比例最大,其次是通過政府部門的宣傳和瀏覽網站。與2019年相比,2021年農村居民由政府部門宣傳獲取建筑節能相關信息的比例增加明顯,這說明政府部門加強了建筑節能相關信息的宣傳力度。

表15 山東農村居民了解建筑節能相關信息的途徑比例

山東農村居民對可再生能源利用難易程度的主觀評價比例見表16。由表16可知,在使用可再生能源時,認為成本太高和政府扶持力度不夠的農村居民比例比較高。這說明人們最關注的問題是可再生能源的利用成本,同時希望政府給予大力扶持。

表16 山東農村居民對可再生能源利用難易程度的主觀評價比例

山東農村居民對自家房屋進行節能改造意愿比例見表17。愿意、非常愿意進行節能改造的農村居民占比在25%以上,而不太愿意、很不愿意進行節能改造的農村居民占比不到7%,絕大多數農村居民的意愿以視政策而定、視建筑情況而定為主。此外,調研結果顯示,有40%左右的農村居民希望節能改造由政府主導并承擔大部分的費用。

表17 山東農村居民對自家房屋進行節能改造意愿比例

3.8 希望改造項目

山東農村居民希望改造項目比例見表18。由于一戶農村居民有一項至多項希望改造的項目,因此表18各年農村居民希望改造項目的比例之和出現了大于100%的情況。由表18可知,農村居民對圍護結構節能改造的希望比較集中。與2019年相比,隨著農村居民對建筑節能相關信息了解以及出自對提高生活質量的要求,2021年希望對屋頂進行光伏發電改造以及增加新風系統的比例大幅增加。

表18 山東農村居民希望改造項目比例

4 結論與建議

結論:由調研結果可知,山東農村經濟條件一般,房屋嚴重老齡化,圍護結構保溫性能不佳,能源利用缺乏科學合理性,節能改造程度低。農村居民對節能改造認識不足,但有比較強烈的改造意愿。

建議:政府應從宣傳、補貼與建設示范區方面著手推廣農村既有居住建筑節能改造。建議外墻加外保溫,對外窗進行節能改造。加快普及分布式光伏發電和空氣源熱泵,并提出一種滿足家庭照明、電器用電、夏季降溫、冬季供暖、熱水供應等需求的農村戶用分布式太陽能光伏智能用電系統。在改造過程中需考慮經濟狀況、政府政策、建筑改造現狀、改造費用、改造周期以及改造后的維護與效果等多種因素。