闫薇,李艳芝,史田田,于兰芳,黄茹,李少博
(1.衡水职业技术学院生物工程系,河北 衡水 053000;2.石家庄铁道大学四方学院,河北 石家庄 050000)
2020 年9 月,习近平总书记在第七十五届联合国大会上明确提出“我国二氧化碳排放量,力争2030 年前达到峰值,努力争取2060 年前实现碳中和。”实现“双碳”目标,乡村振兴肩负重要使命。生态宜居作为乡村振兴总要求之一,其实现有赖于低碳发展、节能减排[1]。近年来,我国非常重视美丽乡村建设,注重改善人居环境,极大改善了农村居民的住房条件。然而,我国农村人口众多,仍有很多地区的农村住宅建设于上世纪八九十年代。由于农村经济条件、生活习惯、思想观念等因素的限制,农村住宅基本沿袭传统的自建模式,缺乏建筑节能方面的技术指导与应用。2023 年中央一号文件《中共中央国务院关于做好2023 年全面推进乡村振兴重点工作的意见》明确指出“开展现代宜居农房建设示范”,这对农村居民住宅房屋的建设提出了新要求、指明了发展方向。
国内已有众多学者对东北地区、鲁中地区、关中地区、河北部分地区的农村住宅进行了系统的调查分析,并提出相应的节能改造策略[2-8]。河北省属于寒冷地区,衡水市位于河北省东南部,地势平坦,地处华北平原,少有对于衡水市农村住宅节能现状情况的调研报道。本文通过对衡水本市域内的农村居民采取问卷调查、电话访谈、实际走访等综合方式进行调研,在明晰本地区农村住宅功能布局基础上,详细了解本地区现有农村住宅的墙体、屋面、门窗、地面等节能构造现状以及农村居民对建筑节能的认识和实施节能措施的意愿,从绿色低碳可持续发展的角度探析本地区农村住宅的节能改造阻力及策略,以期为衡水市农村低碳宜居农房建设提供基础数据支撑。
衡水是河北省下辖的一个地级市,位于河北省东南部。大禹治水划天下为九州,现衡水所建冀州为九州之首。衡水市界于东经115°101′~116°34′、北纬37°03′~38°23′之间,东部与沧州市和山东省德州市毗邻,西部与石家庄市接壤,南部与邢台市相连,北部同保定市和沧州市交界,市政府所在地桃城区北距北京250km、西距石家庄119km。
根据调查数据,衡水地区的农村住宅建筑多建造于1990 年以后,其中1990-2000 年与2000-2010 年两个时间段的建房比例相似,约为25.90%。而2010-2022 年的农村新建造住宅数量骤减,占比仅为9.45%。这与大批农村年轻人在城市购房定居有着十分紧密的关系,导致在农村生活的年轻人越来越少,自然没有新建房屋的需求。
随着社会经济的发展和科学技术的进步,农村住宅的建造材料也体现了明显的时代特征。如图1 所示,1990 年以前,农村住宅建筑的主体结构以砖为主要建造材料,占比72%以上,具体包括外砖内土结构、砖结构以及砖混结构,而钢筋混凝土结构占比仅为18.99%。对比明显,特别是2010-2022 年所建农村住宅当中钢筋混凝土结构的比例高达53.33%,超过以砖为主要材料的建筑构造(43.34%)。
图1 本地农村住宅建筑结构统计
“双碳”目标下,天然气作为介于煤炭、石油和可再生能源之间的优质低碳能源,成为减少碳排放和改善空气质量的重要过渡能源[9],也是“煤改气”工程之后,我国农村居民冬季采暖的主要能源。
在使用天然气采暖的情况下,本地区农村住宅冬季室内温度范围在10~15℃之间的用户占比为58.54%,仅有11.8%的农村居民室内温度在20℃以上。在冬季,31.33%的农村居民认为夜间需要采暖,但室内仍感觉寒冷,而全天使用暖气的仅为54.11%,12.03%的农村居民舍不得开暖气,只是偶尔使用。调查发现,约有42.09%的居民在燃气供应不足时会使用空调取暖。这一现象与我国生活在农村的劳动人民传承下来的节俭朴素的美德密切相关,农村居民大都勤俭朴素,不愿意增加开销,这一点在燃气使用费用方面表现较为明显。如图2 所示,本地农村居民冬季天然气取暖炊事总费用在1000~1500 元之间的约占27.22%,1500~2000 元之间的占30.7%,燃气费用在2000~2500 元之间和2500~3000 元之间的占比分别为17.72%和21.2%,多数居民的冬季燃气费用在1500~2000元之间。
图2 冬季不同采暖费用所占比例情况
进一步分析室内温度与燃气费用的关系,如图3 所示,在居民室内温度10~15℃环境下,燃气费用使用情况亦是1000~2000 元之间占比最高,为60%;在室内温度在15~20℃之间的情况下,1500~2000 元为燃气费用占比最高,为35.42%;而20℃以上的室内环境,燃气费用在2000 元以上的占比最大,达34.29%。这表明在通常情况下,农村住宅冬季取暖,若要室内达到更高更舒适的温度只有增加暖气温度,从而产生较高的燃气费用。然而,由于我国农民居民普遍节俭,导致形成了农村居民生活条件改善的一个矛盾点,即农村居民冬季对室内热舒适度的需求和采暖费用期望值不匹配的问题。
图3 室内温度与燃气费用的关系分析
每到冬季供暖季节,衡水市会出现大批农村居民特别是农村老龄人暂时搬至市区楼房安然过冬的“候鸟迁移”现象,到春季停止供暖之后,这批老年人又搬回农村住宅居住。通过访谈得知,这些老年人不习惯憋闷无聊的城市生活,更向往农村自由自在的邻里攀谈的热闹和一望无际的田野。然而冬季农村老家住宅室内温度太低,即便采用燃气取暖依然与楼房室内环境温度相差甚远,不利于老年人安全过冬。这充分说明当前农村居民住宅特别是冬春供暖时期的热舒适度远不能满足人们的使用需求,这严重影响到了农村居民特别是老年人的身心健康。
对于采暖情况满意度的调查显示,36.99%的住户对当前采暖效果不满意,46.71%的住户对当前的采暖效果表示基本满意,仅有16.3%的住户表示满意和非常满意,而与之密切相关的是超过一半的居民对冬季天然气的供应情况表示不满意。近年来本地农村“煤改气”工程的实施,给农村居民的生活用气带来了极大便利,但农村地区的用气需求同时也呈现明显增长,局部地区出现了天然气供不应求的局面。近年,冬季采暖期经常出现突然停气的现象[10],相比单一资源的利用,农村地区具有丰富的新能源,特别是生物质资源,因此农村新能源的利用有非常大的施展空间,保障农村生活和生产用气成为亟需解决的问题。
根据调研情况,本地大多农村居民在建筑节能环保方面没有清晰的认识,房屋建造技术水平单一化,更重视住宅建筑的体量和外表。同一地区住宅通常由同一批工人建造,缺乏系统的培训和专业技术的指导,房屋门窗、墙体、地面构造大致相同,甚少考虑环保节能问题[11-12]。
衡水地区的农村住宅建筑多数为平屋顶,占比约74.92%,而坡屋顶占比约18.18%,6.9%为其他屋顶类型。这与当地的农村居民生产和生活习惯息息相关。长期以来,屋顶是农村居民晒制谷物的重要场所,因此农村居民住宅多为平屋顶。近年来,农村居民为避免屋顶年久漏雨,在平屋顶之上加设一层彩钢板,起到较好的防水作用。但钢板与原有屋顶之间并未设置保温层,且下雨天雨水落在钢板的声音造成了室内明显的噪音。通过走访发现,彩钢屋顶之上多设有球形旋转通风设施,可以实现室内居住环境的空气流通。
综合调查数据显示,衡水地区的农村住宅建筑采取保温措施的仅占十分之一,如图4 所示,高达89.66%的农村住宅都未设置墙体保温,85.89%的农村住宅建筑未设置屋顶保温,92.48%的农村住宅建筑未设置地面保温。通过进一步的关联分析得知,在设置墙体保温的农村住宅建筑当中,有75.76%的住宅建筑同时设置了屋顶保温,而仅有48.48%的农村住宅建筑同时设置了地面保温。
图4 农村住宅建筑采取保温情况
对采取住宅建筑保温措施的居民进一步调研发现,大多数居民并不清楚采用的是何种保温材料,部分居民的调研结果是泡沫和土坯。随着我国对农村人居环境的改善和新农村的建设,以居住为主的北屋的门窗半数以上均改为了密封性较好的铝合金门窗,但依然有30%以上为旧式木质门窗。大多数人认为新式门窗比较严实、密封性较好,但有80%以上的人认为保温效果较差。
满足力学强度的砖、钢筋混凝土等结构材料的导热系数很大,即使屋内采暖,热量也会较多的通过这些墙体、屋顶、地面扩散出去,造成资源的浪费。然而,农村居民对为何采取保温措施、如何采取保温措施以及采取何种保温材料并不了解,这亟待开展相关的科普培训工作,让节能理念和“双碳”目标走进百姓心中。
由上述数据分析可知,本地区农村住宅建筑节能具有非常大的提升空间。对本地农村居民进行建筑节能的意愿分析可知,18.88%的居民不愿意对现有住宅采取外围护结构的保温措施,40.91%的人表示基本愿意,而愿意和非常愿意的住户居民仅占40.21%。如图5 所示,进行深入调研表明,愿意进行建筑节能改造的居民对保温材料都有一定的了解,然而仅有28.57%的人表示非常清楚建筑保温的原理。在保温材料的选择上,更多的人偏向于传统的聚苯板等保温材料,访谈的结果表明,近八成的农村居民对市场上的保温材料了解并不是很清楚,特别是对新型保温材料的认识基本空白。在选择保温材料时,半数以上的人们更关注材料的保温性能、安全性能以及材料的价格,而对环保特性的关注仅占36.71%。由此可见,农村居民认识建筑保温材料的科普活动亟待开展。
图5 本地农民居民对建筑保温材料的了解情况
若有机会建造新的住宅房屋,83.86%的本地农村居民表示会对墙体或屋顶或地面采取保温隔热措施,能接受的施工成活价的上限约200 元/m2,部分居民表示可根据材料的不同而有所调整。
被动式节能设计能够使住宅建筑更好地适应周围的环境和气候,在不增加外部辅助设施的情况下,借助阳光、风力、地形等因素,完成对建筑室内环境的有效调节,强调人类居住环境和自然环境的互融互通,是当前建筑节能发展的方向[13]。对于被动式节能建筑,如图6所示,97.81%的居民表示了解一些甚至不了解,仅有2.19%的居民非常了解被动式节能建筑。在了解被动节能建筑的居民当中,70.91%的人表示愿意尝试被动式节能建筑,而不愿意尝试的居民的主要顾虑为没有先例、不知道效果如何以及成本问题。由此可见,被动式节能建筑有待开展进基层的大范围的科普宣传,让更多的农村居民在建造或改造住宅建筑的时候可以考虑到被动式节能。
图6 调查结果统计图
农村具有丰富的资源,新能源技术开发有待深入到农村,具有广阔的应用空间。对本地农村居民使用新能源情况的调研结果如图7 所示,72.1%的居民愿意尝试使用新能源。在已经使用的新能源当中,太阳能所占比例最高,其次是地热能和生物质能,最后是风能。农村新能源的开发利用将有效缓解当地农村地区冬季燃气供应紧张的情况,为美丽乡村的建设注入新血液。
图7 本地农村居民对新能源的使用情况
当前农村住宅建筑节能改造的阻力主要表现为经济因素、内在因素以及外部影响。农村地区除了其原本的住宅建造理念,许多外出工作回来的居民开始追求城市的建筑形式,然而受知识层次的限制,建筑仅仅停留在形式上,忽略了农村地区的固有特点,导致难以推进节能改造工作。关于农村住宅的建筑节能及室内居住环境的改善,需要注意数量庞大的留守老年人群体。当前在农村进行耕地劳作的大都是老年人,他们的文化程度普遍较低,接受新生事物的能力有限,这将大大阻碍农村建筑节能改造的有效性,农村人口老龄化对供给侧的劳动、资本和技术来说,都形成了制约[14]。结合乡村振兴和积极应对人口老龄化的国家战略,建设新农村需要更多的有知识、有技术的年轻人扎根希望的田野。
通过调研得知,衡水市农村居民对住宅节能了解甚少,并且农村老年人口众多,对新理念和新技能的关注不够。因此,应该积极开展科普类型的知识讲座,线下和线上相结合,通过通俗易懂的语言传播建筑节能的知识及理念。不仅面向农村居民,还要面向在城市生活的年轻农村居民,通过年轻人将理念融于农村住宅节能建设。
通过政府引导、政策支持以及经济补贴等方式积极推进农村住宅节能建设。我国农村老龄化严重是一个不容忽视的现象,其根本原因是年轻人追求城市生活的方便快捷和多姿多彩,造成农村空巢老人居多、劳动能力偏低、与时代发展的新知识新技能脱轨等。通过政府引导和经济补贴等方式让更多人的农村居民自愿参与到住宅节能的改造活动中,提高农村老年人的生活环境,在实施建筑节能改造的前提下更注重农村住宅的适老化改造,例如门窗等应尽量选用保温导热热阻系数较小的隔热玻璃,减少直接流入和快速流出[11]。
农村住宅不仅仅是建筑,更是世代农民的家园和故乡,是几代人的精神乐园。需在最大程度保护原有村庄文化和村容村貌的基础上统一规划农宅结构,加强推广应用新型建筑墙体装饰材料,尝试被动节能住宅的建设推广。
我国高度重视农村能源发展在稳增长、调结构、惠民生中的重要作用。构建现代能源体系不仅是建设现代农村经济体系的需要,更是提高农民生活品质、实现乡村振兴“双碳”目标的重要途径。农村具有丰富的能源,积极推进新能源的利用,可通过有效利用农林废弃物、光伏、风能等天然资源,引导农民积极参与能源生产,保障农村能源供给。同时,从能源服务侧来看,应加快能源基础设施建设、完善能源供应和运维网络、构建优质便捷的农村能源服务体系,缓解天然气的使用压力。例如,安平县“气热电肥联产”等模式经验,提高畜禽粪污和农林剩余物资源的能源利用水平,推进标准煤替代、碳减排等工作,为农村生物质资源的利用提供了范式[15];建筑保温与食用菌种植跨界联盟可生产大规格菌丝体生物泡沫作为保温材料应用到岩土工程[16-17]。
衡水地区农村居民住宅具有建筑结构不一、极少涉及建筑保温及节能措施、自行建造的特点,农村居民老龄化严重,很少关注节能环保问题。农村住宅作为己建房,考虑到经济状况、固有观念和技术传播等因素,对农村住宅的绿色低碳节能改造措施实行较为困难,需要地方和政府大力支持,需要高校及科研人员送知识、送技术下乡,开展通俗易懂接地气的科普知识讲解,促进本地农村住宅建筑节能技术的推广,以改善居民生活环境为目的,实现美丽乡村建设,助力实现“双碳”目标。