寒冷地區(qū)農(nóng)村住宅用能情況及優(yōu)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(shè)小康社會(huì)的推進(jìn)，農(nóng)村居住環(huán)境迫切需要改善?；诖耍笆晃逡?guī)劃”提出建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的重大歷史任務(wù)。北方地區(qū)農(nóng)村住宅普遍存在著圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能差，采暖周期長、室內(nèi)熱環(huán)境差等問題，給農(nóng)民生活質(zhì)量的提高和生活環(huán)境的改善都造成很大的影響[1]。因此農(nóng)村住宅能源利用優(yōu)化研究對(duì)于改善農(nóng)村住宅熱環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

筆者通過對(duì)河南省湯陰縣農(nóng)村住宅能源利用現(xiàn)狀的調(diào)研與分析，結(jié)合寒冷地區(qū)氣候特征，尋求適合農(nóng)村住宅能源利用的優(yōu)化策略，以期為寒冷地區(qū)農(nóng)村住宅節(jié)能提供可以參考的理論依據(jù)。

1 調(diào)查方法和內(nèi)容

1.1 調(diào)查方法

選取河南省湯陰縣白營鄉(xiāng)、宜溝鎮(zhèn)、韓莊鄉(xiāng)、菜園鎮(zhèn)和伏道鄉(xiāng)等5個(gè)鄉(xiāng)146戶農(nóng)村住宅為調(diào)查對(duì)象，調(diào)查對(duì)象的選取考慮不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)、不同村莊、不同農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)狀況，以確保調(diào)查結(jié)果的代表性和典型性。所有調(diào)查問卷采用“一對(duì)一”的原則，在問卷的填寫過程中給每一位被采訪者詳細(xì)解釋，使其理解調(diào)查意圖。

1.2 調(diào)查內(nèi)容

為了解河南省湯陰縣農(nóng)村住宅能源利用現(xiàn)狀，從炊事用能、冬季采暖、夏季降溫、生活熱水供應(yīng)、照明和家用電器用能方面進(jìn)行問卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容見表1。

2 用能情況與分析

2.1 炊事用能情況

農(nóng)村炊事以煤為主要燃料并輔以液化氣和柴禾，如圖1所示?？梢钥闯觯核{(diào)查的146戶農(nóng)村家庭中，農(nóng)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(nóng)戶有68戶，占47%，液化氣用戶冬季炊事燃煤，其他季節(jié)使用液化氣。柴禾農(nóng)戶有21戶，占14%，柴禾用戶冬季炊事燃煤，其他季節(jié)使用柴禾。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和沼氣技術(shù)的推廣，電磁爐使用農(nóng)戶占9%，沼氣農(nóng)戶占6%。

2.2 冬季采暖用能情況

農(nóng)村住宅冬季采暖用能情況如圖2所示。所調(diào)查146戶農(nóng)村家庭中，農(nóng)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(nóng)村住宅有4戶，占3%；以玉米芯、秸稈為燃料的地坑采暖農(nóng)村住宅有4戶，占3%。

表1 農(nóng)村住宅用能情況調(diào)查內(nèi)容

圖1 農(nóng)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(diào)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(jù)調(diào)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(nóng)村住宅有3戶，占2%（圖4 ）。

2.5 照明用能情況

農(nóng)村住宅照明用能情況調(diào)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(jié)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(duì)農(nóng)村住宅家用電器使用情況的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)共有143戶家庭使用電視機(jī)，占98%；43戶使用洗衣機(jī)，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(nóng)村住宅照明用能現(xiàn)狀

圖6 農(nóng)村住宅家用電器使用情況

可以看出：隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民生活水平的進(jìn)一步提高，農(nóng)村用戶將會(huì)對(duì)居住熱環(huán)境提出更大的要求，從而寒冷地區(qū)農(nóng)村住宅冬季采暖、夏季降溫、熱水供應(yīng)和家用電器的能源使用情況將會(huì)有更大改觀。

3 農(nóng)村住宅能源利用優(yōu)化策略

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居住熱環(huán)境質(zhì)量的日益提高，農(nóng)村住宅建筑能耗將會(huì)有大幅度的增加，因此農(nóng)村住宅能源合理利用對(duì)農(nóng)村住宅節(jié)能具有重要意義。

3.1 寒冷地區(qū)氣候和地域特征

湯陰縣位于河南省安陽市，屬于寒冷地區(qū)[2]，該地區(qū)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(shè)計(jì)要求應(yīng)以滿足冬季保溫為主要目標(biāo)，經(jīng)濟(jì)相對(duì)較好地區(qū)可以適當(dāng)兼顧夏季隔熱。

廣大農(nóng)村具有豐富的生物質(zhì)能如秸稈，同時(shí)湯陰縣具有較為豐富的太陽能資源和發(fā)達(dá)的養(yǎng)殖業(yè)廢料，因此解決農(nóng)村能源必須立足于當(dāng)?shù)?，立足于開發(fā)生物質(zhì)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(yōu)化策略

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

3.2.1 生活熱水供應(yīng)策略

太陽能有經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值的地區(qū)是年日照時(shí)數(shù)超過2 200h的地區(qū)[3]。湯陰縣年日照時(shí)數(shù)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(huì)提升農(nóng)村居住生活品質(zhì)。

結(jié)合農(nóng)村經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)和寒冷地區(qū)氣候特點(diǎn)，農(nóng)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(gè)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(jìn)入袋內(nèi)，裝滿后溢流口向外溢水，立即關(guān)閉閥門。經(jīng)過若干小時(shí)的日照后，溫度達(dá)到要求，再打開閥門2即可通過噴頭使用[4]。

經(jīng)濟(jì)條件允許時(shí)，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(diào)研結(jié)果表明：農(nóng)村住宅冬季采暖目前普遍采用煤爐取暖。但是隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居住環(huán)境要求的提高，越來越多的農(nóng)戶將會(huì)重視冬季采暖。在做好圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(qū)農(nóng)村住宅冬季熱環(huán)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(yù)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(shù)，除可以獲取能源外，還可實(shí)現(xiàn)污水凈化處理與養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)等綜合利用[5]。湯陰縣具有良好的應(yīng)用前景，目前在縣政府支持下，正在建設(shè)多個(gè)沼氣示范村。經(jīng)調(diào)研，已使用沼氣的農(nóng)戶普遍反映：沼氣具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。

3.2.4 秸稈氣綜合利用策略

秸稈氣發(fā)生爐是通過農(nóng)村田里的生物質(zhì)（秸稈，稻稈，稻殼，麥稈，玉米稈等農(nóng)作物）為原料，再通過進(jìn)料——發(fā)生爐氣化煤氣——除塵后供氣體后使用。使用農(nóng)村大量存在的秸稈作物，特別適用于農(nóng)村住戶炊事、冬季取暖、淋浴，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。但是在已調(diào)研的對(duì)象中，目前沒有使用秸稈氣。

3.2.5 照明節(jié)能策略

調(diào)研結(jié)果表明：農(nóng)村用戶對(duì)節(jié)能燈的良好節(jié)能效果具有普遍意識(shí)。目前，廣大農(nóng)村地區(qū)已普遍采用的節(jié)能燈，又稱緊湊型熒光燈，其發(fā)光原理同熒光燈，區(qū)別在于采用三基色熒光粉。熒光燈的發(fā)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(nóng)村住宅照明耗電量，農(nóng)村住宅中盡量廣泛使用節(jié)能效果良好的緊湊型節(jié)能燈。

[1]周春艷.太陽能技術(shù)在東北地區(qū)農(nóng)村住宅中應(yīng)用策略研究.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006.

[2]DBJ41/062－2005，河南省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]林川編著. 小城鎮(zhèn)住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與施工[M]. 北京：中國建材工業(yè)出版社，2004：68.

[4]羅運(yùn)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(xué)工業(yè)出版社，2005：50.

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

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