寒冷地区农村住宅用能情况及优化策略研究

■ 卢玫珺 Lu Meijun 张少伟 Zhang Shaowei魏文立 Wei Wenli

0 引言

随着我国人民生活水平提高和全面建设小康社会的推进，农村居住环境迫切需要改善。基于此，“十一五规划”提出建设社会主义新农村的重大历史任务。北方地区农村住宅普遍存在着围护结构热工性能差，采暖周期长、室内热环境差等问题，给农民生活质量的提高和生活环境的改善都造成很大的影响[1]。因此农村住宅能源利用优化研究对于改善农村住宅热环境具有重要的现实意义。

笔者通过对河南省汤阴县农村住宅能源利用现状的调研与分析，结合寒冷地区气候特征，寻求适合农村住宅能源利用的优化策略，以期为寒冷地区农村住宅节能提供可以参考的理论依据。

1 调查方法和内容

1.1 调查方法

选取河南省汤阴县白营乡、宜沟镇、韩庄乡、菜园镇和伏道乡等5个乡146户农村住宅为调查对象，调查对象的选取考虑不同乡镇、不同村庄、不同农户的经济状况，以确保调查结果的代表性和典型性。所有调查问卷采用“一对一”的原则，在问卷的填写过程中给每一位被采访者详细解释，使其理解调查意图。

1.2 调查内容

为了解河南省汤阴县农村住宅能源利用现状，从炊事用能、冬季采暖、夏季降温、生活热水供应、照明和家用电器用能方面进行问卷调查，调查内容见表1。

2 用能情况与分析

2.1 炊事用能情况

农村炊事以煤为主要燃料并辅以液化气和柴禾，如图1所示。可以看出：所调查的146户农村家庭中，农村住宅冬季炊事用能以燃煤为主要形式有144户，占99%。液化气农户有68户，占47%，液化气用户冬季炊事燃煤，其他季节使用液化气。柴禾农户有21户，占14%，柴禾用户冬季炊事燃煤，其他季节使用柴禾。随着农村经济的发展和沼气技术的推广，电磁炉使用农户占9%，沼气农户占6%。

2.2 冬季采暖用能情况

农村住宅冬季采暖用能情况如图2所示。所调查146户农村家庭中，农村住宅冬季使用煤炉采暖有121户，占83%；电暖气电热毯有16户，占11%；使用带散热器组的采暖炉采暖农村住宅有4户，占3%；以玉米芯、秸秆为燃料的地坑采暖农村住宅有4户，占3%。

表1 农村住宅用能情况调查内容

图1 农村住宅炊事用能情况

2.3 夏季降温用能情况

夏季降温用能情况如图3所示。其中，使用电扇降温的有132户，占90%；空调降温的有10户，占7%；没有采取任何措施有4户，占3%（图3 ）。

2.4 生活热水用能情况

据调查，生活热水没有采取任何措施的有73户，占50%；采用简易太阳能热水器（如水罐、水桶、水袋和水池）的有70户，占48%；安装太阳能热水器的农村住宅有3户，占2%（图4 ）。

2.5 照明用能情况

农村住宅照明用能情况调查中，使用白炽灯的有68户，占47%；使用荧光灯的有26户，占18%；使用节能灯的有48户，占33%；使用沼气灯的有3户，占2%（图5）。

2.6 家用电器使用情况

在对农村住宅家用电器使用情况的调查中，发现共有143户家庭使用电视机，占98%；43户使用洗衣机，占29%；有10户使用冰箱，占7%；有3户家庭配有电脑，占2%（图6）。

图5 农村住宅照明用能现状

图6 农村住宅家用电器使用情况

可以看出：随着农村经济的发展和农民生活水平的进一步提高，农村用户将会对居住热环境提出更大的要求，从而寒冷地区农村住宅冬季采暖、夏季降温、热水供应和家用电器的能源使用情况将会有更大改观。

3 农村住宅能源利用优化策略

随着农村经济的发展和居住热环境质量的日益提高，农村住宅建筑能耗将会有大幅度的增加，因此农村住宅能源合理利用对农村住宅节能具有重要意义。

3.1 寒冷地区气候和地域特征

汤阴县位于河南省安阳市，属于寒冷地区[2]，该地区冬季寒冷的采暖期较长，而夏季炎热的降温期较短。因此其热工设计要求应以满足冬季保温为主要目标，经济相对较好地区可以适当兼顾夏季隔热。

广大农村具有丰富的生物质能如秸秆，同时汤阴县具有较为丰富的太阳能资源和发达的养殖业废料，因此解决农村能源必须立足于当地，立足于开发生物质能秸秆气及其它新能源如沼气、太阳能的合理利用。

3.2 能源利用优化策略

基于寒冷地区气候和地域特征，笔者将从生活热水供应、冬季采暖、沼气、秸秆气和照明方面，提出适合农村住宅能源利用的优化策略，以期为寒冷地区农村能源利用提供有价值的理论依据。

3.2.1 生活热水供应策略

太阳能有经济利用价值的地区是年日照时数超过2 200h的地区[3]。汤阴县年日照时数为2 200~3 000h，因此具有太阳能利用的条件。利用太阳能提供充足的生活热水将会提升农村居住生活品质。

结合农村经济特点和寒冷地区气候特点，农村住宅可选用水袋(图7)、水罐、水桶等简易闷晒式太阳能热水器蓄热，能解决夏季2~3个月洗浴问题。闷晒式太阳能热水工作原理如图8所示，打开阀门1后，自来水进入袋内，装满后溢流口向外溢水，立即关闭阀门。经过若干小时的日照后，温度达到要求，再打开阀门2即可通过喷头使用[4]。

经济条件允许时，建议尽可能选用带电辅加热的太阳能热水器，基本上能满足全年洗浴问题。

3.2.2 冬季采暖策略

调研结果表明：农村住宅冬季采暖目前普遍采用煤炉取暖。但是随着农村经济的发展和居住环境要求的提高，越来越多的农户将会重视冬季采暖。在做好围护结构热工性能的前提下，尽量采用土暖气（地坑）、带散热器的锅炉采暖，从而使寒冷地区农村住宅冬季热环境得到很大改善。土暖气（地坑）是采用玉米芯、作物秸秆为燃料，在地面下预留足够空间，烟气通过排烟管道排除室外，属于简易的地面辐射采暖。

图8 闷晒式太阳能热水器工作原理

3.2.3 沼气综合利用策略

我国的沼气使用已具有成熟技术，除可以获取能源外，还可实现污水净化处理与养殖业和种植业等综合利用[5]。汤阴县具有良好的应用前景，目前在县政府支持下，正在建设多个沼气示范村。经调研，已使用沼气的农户普遍反映：沼气具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。

3.2.4 秸秆气综合利用策略

秸秆气发生炉是通过农村田里的生物质（秸秆，稻秆，稻壳，麦秆，玉米秆等农作物）为原料，再通过进料——发生炉气化煤气——除尘后供气体后使用。使用农村大量存在的秸秆作物，特别适用于农村住户炊事、冬季取暖、淋浴，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。但是在已调研的对象中，目前没有使用秸秆气。

3.2.5 照明节能策略

调研结果表明：农村用户对节能灯的良好节能效果具有普遍意识。目前，广大农村地区已普遍采用的节能灯，又称紧凑型荧光灯，其发光原理同荧光灯，区别在于采用三基色荧光粉。荧光灯的发光效率约为白炽灯的4倍。因此紧凑型荧光灯可替代白炽灯[6]。基于以上原因，为了减少农村住宅照明耗电量，农村住宅中尽量广泛使用节能效果良好的紧凑型节能灯。

[1]周春艳.太阳能技术在东北地区农村住宅中应用策略研究.哈尔滨工业大学，2006.

[2]DBJ41/062－2005，河南省居住建筑节能设计标准[S].

[3]林川编著. 小城镇住宅建筑节能设计与施工[M]. 北京：中国建材工业出版社，2004：68.

[4]罗运俊，李元哲，赵承龙主编. 太阳能热水器原理、制造与施工 [M]. 北京：化学工业出版社，2005：50.

[5]王长贵，郑瑞橙主编. 新能源在建筑中的应用 [M]. 北京：中国电力出版社，2003：14.

[6]华南理工大学主编. 建筑物理[M]. 广州：华南理工大学出版社，2002：249.