湘東地區(qū)村鎮(zhèn)住宅能耗調(diào)查與分析

劉建龍，謝潔南，張海平，夏小倩

（湖南工業(yè)大學 土木工程學院，湖南 株洲 412007）

近年來，建筑能耗在全國總能耗中的比例逐年增加，建筑節(jié)能引起了社會各界的廣泛重視。與此同時，我國農(nóng)村住宅能耗在總建筑能耗中占據(jù)了較大的比例，2004年已達37%[1]。目前，農(nóng)村建筑還存在較多問題，其能耗較大，如任其發(fā)展，必然會導致農(nóng)村住宅能耗的比例急劇上升，因此農(nóng)村住宅節(jié)能研究具有重要意義。全面了解農(nóng)村的能源消耗現(xiàn)狀，并制定可行的農(nóng)村建筑節(jié)能戰(zhàn)略，對加快我國整體建筑節(jié)能和實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義[2]。

1 研究方法與對象

目前，能耗統(tǒng)計的主要核算方法有電熱當量法、發(fā)電煤耗法以及等效電統(tǒng)計法[3]。電熱當量法和發(fā)電煤耗法除對電的轉(zhuǎn)換之外，其他形式的能源只是從“量”的方面來考慮，將不同能源按低品位熱折算成標準煤，從而忽略了“質(zhì)”的差別。等效電統(tǒng)計法是以高品位的電為標準，將其他能源按照一定的系數(shù)折算成電，這種方法既考慮了各能源間“量”的差異，也考慮了“質(zhì)”的區(qū)別。因此，本研究對湘東地區(qū)4個村鎮(zhèn)的能耗調(diào)查統(tǒng)計采用等效電統(tǒng)計法。將各種形式的能源按照下面的方程進行轉(zhuǎn)化：

式中：W為能源的等效電值，單位是kW·h；為該能源轉(zhuǎn)換為電的最大效率；Q為該能源的總能量，單位是kW·h。

本研究調(diào)查統(tǒng)計的主要能源有電、煤、薪柴、木炭和液化氣，各種能源對電的轉(zhuǎn)換效率以及其計算熱值如表1所示。

表1 各能源轉(zhuǎn)換成電的最大轉(zhuǎn)換效率和計算熱值Table1 The conversion efficiency of various energy converted to electricity and the calculation of calorific value

本研究組分別于冬季最冷時間段和夏季最熱時間段對湘東地區(qū)4個村鎮(zhèn)（即道田村、白關(guān)村、勝塘村和關(guān)里村）進行問卷調(diào)查，具體調(diào)查時間為冬季2010-01-03—2010-01-18，夏季2010-08-01—2010-08-15。

對調(diào)研得到的數(shù)據(jù)進行全年能耗分析，重點分析當?shù)氐挠媚芙Y(jié)構(gòu)、單位面積能源消耗情況對比、全年人均能源消耗情況以及村鎮(zhèn)住宅能源結(jié)構(gòu)與住宅類型的關(guān)系。

2 能耗調(diào)查與分析

2.1 能耗構(gòu)成

調(diào)研組在4個村鎮(zhèn)中各選擇了30戶住宅作為全年能耗的樣本，共120份住宅樣本。其中，道田村隸屬株洲市蘆淞區(qū)，平均每戶人口為4人，人均住宅面積為55.6m2；白關(guān)村位于湖南省株洲縣東北部，毗鄰株洲市區(qū)和大京風景區(qū)，土地面積為50km2，平均每戶人口為3.6人，人均住宅面積為51.6m2；勝塘村隸屬株洲縣雷打石鎮(zhèn)，平均每戶人口為3.5人，人均住宅面積為53.2m2；關(guān)里村隸屬老關(guān)鎮(zhèn)，平均每戶人口為3.8人，人均住宅面積為56.2m2。

依據(jù)所調(diào)查的120份住宅樣本數(shù)據(jù)，將4個村鎮(zhèn)各能源按等效電統(tǒng)計法轉(zhuǎn)換為相應的等效電值，得到4個村鎮(zhèn)住宅的能耗結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖14 個村鎮(zhèn)住宅能耗結(jié)構(gòu)Fig.1 The energy consumption structure of 4 rural area residential

由圖1可知，液化氣是道田村最主要的生活用能來源，其能耗占了總能耗的一半以上，而木炭和電的用量加起來不到總能耗的20%。呈現(xiàn)此能耗結(jié)構(gòu)的主要原因是：隨著農(nóng)民生活水平的提高，液化氣因其簡便、快捷的特點，越來越受到人們的青睞，成為經(jīng)濟發(fā)展較好的農(nóng)村地區(qū)的主要生活用能來源。

在白關(guān)村，薪柴、蜂窩煤是當?shù)厝藗冏钪饕纳钣媚軄碓矗呖偤驼伎偰芎牡?5%，而電能及液化氣等潔凈能源的使用量卻較少，兩者加起來才20%。呈現(xiàn)此能源結(jié)構(gòu)的原因主要有：白關(guān)村地處丘陵，周邊有豐富的木柴資源，再加上當?shù)鼐用裼猩仙娇巢竦牧晳T；其次，由于白關(guān)村經(jīng)濟較落后，電、液化氣等清潔能源因價格較高而未被大范圍使用。

勝塘村主要的能耗為液化氣，占總能耗的45.79% ；其次是電，占總能耗的25.04%；再次為薪柴、蜂窩煤和木炭，占總能耗的比例分別為11.69%, 11.59%和5.89%。由于該村有一定的工業(yè)基礎(chǔ)，加之發(fā)展旅游業(yè)，較之其他村，該村的農(nóng)民生活水平較高，能源消耗結(jié)構(gòu)也較為合理。其中，電和液化氣的耗量總和占能源總消耗量的70.83%，其主要原因是村民使用液化氣燒水，冬季采用空調(diào)取代木炭供暖。

關(guān)里村的主要能源是蜂窩煤，占調(diào)查總能耗的46.90%；其次是液化氣，占總能耗的40.64% ；再次是木炭和電，占總能耗的比例分別為6.71%和5.75%。關(guān)里村蜂窩煤和液化氣的耗量比例較大，電的耗量比例較小。這是因為該村周邊的煤礦較多，故人們多就地取材，選用蜂窩煤作為生活的主要能源。

2.2 單位面積能耗與年人均能耗

單位面積能耗是一項重要的能耗指標，根據(jù)公式（1），將蜂窩煤、薪柴、液化氣和木炭的單位面積能耗分別轉(zhuǎn)化為等效電值，轉(zhuǎn)化后，4個村鎮(zhèn)住宅單位面積能耗如圖2所示，年人均能耗如圖3所示。

圖24 個村鎮(zhèn)住宅單位面積能耗Fig.2 The energy consumption per unit area for 4 rural residential

圖34 個村鎮(zhèn)住宅年人均能耗Fig.3 The annual per capita energy consumption for 4 rural residential

從圖2, 3中可以看出，4個村鎮(zhèn)住宅能耗總體來說，液化氣為最主要的能源，其次是蜂窩煤，再次分別為薪柴、電和木炭。4個村鎮(zhèn)住宅不同能源的單位面積能耗和年人均能耗有所不同，分析發(fā)現(xiàn)，這與各村鎮(zhèn)的地理位置、居民年收入及居民生活習慣一致。

道田村經(jīng)濟欠發(fā)達，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，人們的經(jīng)濟收入主要依靠外出打工，故道田村住宅單位面積能耗和年人均能耗相對偏低，且以液化氣為主要能源。白關(guān)村因為地理位置較偏且經(jīng)濟比較落后，居民主要依靠上山砍柴獲得生活能源，因此，道田村住宅單位面積能耗和年人均能耗在所調(diào)查的4個村鎮(zhèn)是最高的，以蜂窩煤和薪柴為主要能源。勝塘村隸屬雷打石鎮(zhèn)，雷打石鎮(zhèn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展較好，形成了煤炭、建安、建材、陶瓷等支柱產(chǎn)業(yè)，同時還開發(fā)了旅游資源，農(nóng)民年人均可支配收入達4600元。該村單位面積能耗和年人均能耗相對偏高，這是由于村民普遍使用液化氣或電燒水、采暖所致。關(guān)里村經(jīng)濟較為發(fā)達，已用其他能源代替柴薪作為主要生活能源，同時由于家中常住人口為老人和小孩，導致該村單位面積能耗和年人均能耗偏低。

3 能源結(jié)構(gòu)與住宅類型相關(guān)性分析

在調(diào)查的120個村鎮(zhèn)住宅樣本數(shù)據(jù)中，分析發(fā)現(xiàn)，村鎮(zhèn)住宅的能源結(jié)構(gòu)與住宅類型相關(guān)性較大，其相關(guān)性如表2所示，相關(guān)性對比如圖4所示。

表2 能源結(jié)構(gòu)與住宅類型相關(guān)性Table2 Correlation of energy structure and the types of residential

圖4 能源結(jié)構(gòu)與住宅類型相關(guān)性對比Fig.4 Correlation comparison of the energy structure and the types of residential

由表2和圖4分析可知，村鎮(zhèn)能源結(jié)構(gòu)與住宅類型的相關(guān)性較大：土坯住宅消耗的主要能源為薪柴，占能源消耗總量的72.3% ；磚混住宅消耗的主要能源為蜂窩煤和液化氣，分別占能源消耗總量的57.0%和20.7% ；鋼筋混凝土住宅消耗的主要能源為液化氣和蜂窩煤，分別占能源消耗總量的48.3%和31.5%。分析其原因，主要與3種住宅類型居住者的經(jīng)濟狀況相關(guān)，鋼筋混凝土住宅的居民經(jīng)濟條件較好，磚混住宅的居民經(jīng)濟條件次之，土坯住宅的居民經(jīng)濟條件較差。同時，從另外一個方面可以看出，隨著居民生活水平的不斷提高，村鎮(zhèn)住宅的能源結(jié)構(gòu)逐漸由低品位的薪柴向較高品位的液化氣轉(zhuǎn)變。

4 問題及對策

由村鎮(zhèn)能源結(jié)構(gòu)與住宅類型相關(guān)性分析可知，當前村鎮(zhèn)住宅能耗結(jié)構(gòu)不合理。村鎮(zhèn)能源結(jié)構(gòu)受制于經(jīng)濟因素，隨著居民生活水平的提高，其能源結(jié)構(gòu)逐漸由低品位的薪柴向較高品位的液化氣轉(zhuǎn)變。但是，這些村鎮(zhèn)對薪柴使用較多，尤其是土坯住宅的居民，薪柴燃燒不僅會排放大量CO2，且破壞了生態(tài)平衡。同時，這些村鎮(zhèn)很少利用農(nóng)村可再生能源，而建設(shè)社會主義新農(nóng)村須多樣化利用新能源，加大可再生能源的利用。農(nóng)村可再生能源是指在農(nóng)村地區(qū)就地開發(fā)、就地利用的可再生能源，主要包括太陽能、風能、地熱、小水電和生物質(zhì)能等[4]。

在經(jīng)濟發(fā)展、能源與環(huán)境之間的矛盾日益突出的背景下，中國必須優(yōu)化農(nóng)村能耗結(jié)構(gòu)，提高能源使用效率[5]。農(nóng)村能源問題日益嚴峻，合理利用農(nóng)村能源，改變農(nóng)村能源使用現(xiàn)狀，發(fā)展能源農(nóng)業(yè)，成為當前新農(nóng)村能源建設(shè)的主要內(nèi)容，沼氣、太陽能、風能等清潔能源的開發(fā)利用，也將成為當前和今后農(nóng)村能源建設(shè)的主要方向[6]。

根據(jù)4個村鎮(zhèn)住宅能耗的實際情況，可在村鎮(zhèn)中更多地合理開發(fā)利用太陽能和生物質(zhì)能，減少薪柴的能耗比例。如新型農(nóng)村住宅將屋頂太陽能集熱器和住宅屋頂結(jié)合為一體，可解決四季熱水供應和冬季采暖問題[7]；推廣沼氣節(jié)能技術(shù)，充分利用沼氣能源，不僅可節(jié)約能源，還能起到改善環(huán)境的作用[8]。

5 結(jié)論

由4個村鎮(zhèn)能耗調(diào)查結(jié)果可知，當前村鎮(zhèn)使用的能源種類為：液化氣、薪柴、電、木炭和蜂窩煤。不同的村鎮(zhèn)，其能耗所占比例不一樣，主要與當?shù)氐慕?jīng)濟條件及地理位置相關(guān)。道田村的主要能源是液化氣和薪柴，二者總和占總能耗的71.56%；白關(guān)村的主要能源是薪柴、蜂窩煤，二者總和占總能耗的75%；勝塘村的主要能源是液化氣和電，二者總和占總能耗的70.83% ；關(guān)里村的主要能源是蜂窩煤和液化氣，二者總和占總能耗的87.54%。

通過對村鎮(zhèn)能耗結(jié)構(gòu)與住宅類型相關(guān)性的分析，得出以下結(jié)論：1） 土坯住宅消耗的主要能源為薪柴，占能耗總量的72.3% ；磚混住宅消耗的主要能源為蜂窩煤和液化氣，分別占能耗總量的57.0%和20.7%；鋼筋混凝土住宅消耗的主要能源是液化氣和蜂窩煤，分別占能耗總量的48.3%和31.5%。2）村鎮(zhèn)住宅能源結(jié)構(gòu)由低品位能源向高品位能源轉(zhuǎn)變。

建議在政府的引導下，制定可行的農(nóng)村建筑節(jié)能戰(zhàn)略，推廣可再生能源在農(nóng)村中的應用，減少薪柴的使用。

[1] 清華大學建筑節(jié)能研究中心. 中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2008[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：4-5.Tsinghua University Building Energy Research Center.Annual Development Research Report on China Building Energy Efficiency 2008[M]. Beijing：China Building Industry Press，2008：4-5.

[2] 單 明，王鵬蘇，李沁笛，等. 我國農(nóng)村住宅能源消耗現(xiàn)狀調(diào)研分析[J]. 建設(shè)科技，2012(9)：14-19.Shan Ming，Wang Pengsu，Li Qindi，et al. Investigation and Analysis of Residential Energy Consumption in Rural Areas[J]. Construction Science and Technology，2012(9)：14-19.

[3] 江 億，劉蘭斌，楊 秀. 能源統(tǒng)計中不同類型能源核算方法的探討[J]. 中國能源，2006，28(6)：5-8.Jiang Yi，Liu Lanbin，Yang Xiu. Study on Calculating Different Energy Resources in Energy Statistics[J]. Energy of China，2006，28(6)：5-8.

[4] 李 芳. 農(nóng)村可再生能源利用問題探討[D]. 鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學，2009.Li Fang. Discussion on Utilization of Rural Renewable Energy Resources[D]. Zhengzhou：Henan Agricultural University，2009.

[5] 高世憲，渠時遠，耿志成. 能源戰(zhàn)略和政策的回顧與評估[J]. 經(jīng)濟研究參考，2004(83)：29-38.Gao Shixian，Qu Shiyuan，Geng Zhicheng. Review and Evaluation of the Energy Strategy and Policy[J]. Review of Economic Research，2004(83)：29-38.

[6] 李青云. 合理開發(fā)農(nóng)村能源資源 積極發(fā)展能源農(nóng)業(yè)[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)，2008(2)：65-66.Li Qingyun. Rational Development of Rural Energy Resources to Actively Develop Energy Agriculture[J]. Gansu Agricultural Science and Technology，2008(2)：65-66.

[7] 程勤陽，陳慧婷，張智博，等. 農(nóng)村住宅節(jié)能技術(shù)研究進展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38(20)：10965-10967.Cheng Qinyang，Chen Huiting，Zhang Zhibo，et al. Study Progress of Rural Residential Energy-Saving Technologies[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences，2010，38(20)：10965-10967.

[8] 閆麗珍，閔慶文，成升魁. 中國農(nóng)村生活能源利用與生物質(zhì)能開發(fā)[J]. 資源科學，2005，27(1)：8-13.Yan Lizhen，Min Qingwen，Cheng Shengkui. Energy Consumption and Bio-Energy Development in Rural Areas of China[J]. Resources Science，2005，27(1)：8-13.