導(dǎo)語：農(nóng)村建筑節(jié)能減碳潛力探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：對(duì)農(nóng)村既有建筑進(jìn)行節(jié)能減碳潛力分析，建筑外墻采用某公司自主研發(fā)的建房節(jié)能模塊，滿足65%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明，新型建房節(jié)能模塊可以有效提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能，降低建筑能耗，節(jié)省采暖、制冷費(fèi)用，同時(shí)提高室內(nèi)熱舒適環(huán)境。提高農(nóng)村建筑節(jié)能水平，改變現(xiàn)有燃煤供暖方式，采用空氣源熱泵和壁掛爐燃?xì)夤┡瑢⒊蔀槲覈?guó)建筑業(yè)未來的重要發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村建筑；建房節(jié)能模塊；建筑節(jié)能；碳排放；熱舒適

建筑作為人們生活的主要場(chǎng)所，應(yīng)該在安全、節(jié)能、舒適、衛(wèi)生等方面同步改善[1-2]。2018年我國(guó)農(nóng)村建筑面積229億m2，商品能耗2.16億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占我國(guó)建筑運(yùn)行能耗22%，而碳排放占我國(guó)建筑運(yùn)行碳排放23%。目前我國(guó)農(nóng)村建筑多數(shù)為磚房，節(jié)能水平較低，特別是北方地區(qū)，冬季較為寒冷，盡管冬季燃煤的碳排放水平較高，但室內(nèi)熱舒適性及空氣品質(zhì)卻得不到解決。提高北方地區(qū)節(jié)能水平，增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能，是提高農(nóng)村宜居水平、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減碳的重要途徑[3-6]。

1農(nóng)村傳統(tǒng)建筑和新型節(jié)能建筑概況

1.1傳統(tǒng)建筑概況

本研究的建筑模型如圖1所示。建筑層數(shù)為1層，3室1廳，建筑面積為130.2m2，建筑氣候區(qū)選擇寒冷B區(qū)，建筑地點(diǎn)位于河北省石家莊市，建筑能耗計(jì)算的氣象參數(shù)參照《建筑節(jié)能氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T346—2014）[7]。農(nóng)村住宅冬季采暖現(xiàn)狀多為部分時(shí)間、部分空間供暖，由于各地區(qū)、各住戶之間用能行為不同無法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，因此建筑室內(nèi)作息散熱及作息參照《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ26—2018）[8]，采暖空間為客廳、臥室等主要功能區(qū)。有研究顯示農(nóng)村住宅中磚混結(jié)構(gòu)建筑占有率多達(dá)62%[9]，因此本次能耗計(jì)算按傳統(tǒng)建筑按照磚混結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。由于農(nóng)村中普通建筑外窗多為單層玻璃窗，氣密性較差，本次模擬傳統(tǒng)建筑常壓下建筑氣密性為0.93[10]。建筑采暖季從11月15日至3月30日，設(shè)計(jì)溫度18℃，制冷季節(jié)從6月1日到8月31日，設(shè)計(jì)溫度26℃。

1.2新型節(jié)能建筑

新型節(jié)能建筑的節(jié)能水平按照河北省《農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)》（DB13(J)T8328—2019）[11]進(jìn)行設(shè)計(jì)，建筑外墻構(gòu)造采用自主研發(fā)的安能建房節(jié)能模塊，如圖2所示。新型節(jié)能建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。模塊兩側(cè)混凝土免拆模板，外免拆模板內(nèi)側(cè)為80mm石墨聚苯板保溫層，混凝土免拆模板內(nèi)包含鋼絲網(wǎng)片，兩側(cè)鋼絲網(wǎng)片通過鋼絲桁架進(jìn)行連接，保溫板與內(nèi)免拆模板之間留有140mm空腔用于綁扎鋼筋現(xiàn)澆混凝土。該保溫模塊具有施工簡(jiǎn)便、自帶保溫，防火性好、強(qiáng)度高、裝修方便、室內(nèi)隨意釘掛、不需要模板等優(yōu)點(diǎn)。

2農(nóng)村傳統(tǒng)建筑和新型節(jié)能建筑能耗及熱環(huán)境分析

傳統(tǒng)建筑與新型節(jié)能建筑逐時(shí)負(fù)荷如圖3所示。傳統(tǒng)建筑與新型節(jié)能建筑冬季采暖需求和夏季制冷需求，結(jié)果如表3所示。提高建筑圍護(hù)性能后，建筑的冬季逐時(shí)熱負(fù)荷降幅較大，采用安能建房節(jié)能模塊的新型節(jié)能建筑冬季采暖能耗降低110.37kWh/(m·a)。與傳統(tǒng)建筑2相比，節(jié)能率為66%；夏季的制冷需求僅降低10%，但顯著降低建筑的制冷負(fù)荷。選取主臥在1月1日到3月30日的逐時(shí)自然室溫，逐時(shí)自然室溫如圖4所示。當(dāng)建筑圍護(hù)性能提高后，新型節(jié)能建筑的自然室溫比傳統(tǒng)建筑提高3℃以上，充分利用室內(nèi)散熱熱量，可以有效降低建筑采暖能耗。供暖空間全年逐時(shí)室內(nèi)側(cè)內(nèi)表面溫度變化如圖5所示。雖然傳統(tǒng)建筑通過供暖可以使室內(nèi)空氣溫度達(dá)到設(shè)計(jì)溫度，但室內(nèi)熱舒適環(huán)境不僅與室內(nèi)空氣溫度有關(guān)，還與室內(nèi)其他表面之間輻射換熱量有關(guān)。由圖5可看出，采用安能建房節(jié)能模塊的全年室內(nèi)墻體內(nèi)表面溫度波幅減小，夏季內(nèi)表面溫度低于傳統(tǒng)建筑，而冬季高于傳統(tǒng)建筑3℃以上，大幅減少室內(nèi)人體與墻體表面的冷輻射傳熱量，提高室內(nèi)熱舒適環(huán)境。

3建筑運(yùn)行節(jié)能效果及碳排放分析

本研究設(shè)計(jì)3種工況，分別為空氣源熱泵供暖、燃煤供暖和燃?xì)夤┡?。?種采暖工況條件下，分別分析建筑運(yùn)行費(fèi)用及碳排放量。當(dāng)采用空調(diào)供暖時(shí)，空調(diào)采用空氣源熱泵，冬季COP2.1，夏季COP2.9[12]。建筑運(yùn)行費(fèi)用及碳排放量計(jì)算結(jié)果如表4所示，經(jīng)計(jì)算該戶型新型節(jié)能建筑與傳統(tǒng)建筑相比，冬季空調(diào)費(fèi)用可節(jié)省2716.85元，夏季節(jié)省63.99元，全年可節(jié)省2780.84元，年碳排放可減少4.73t[13-14]。當(dāng)采用燃煤采暖時(shí)，采暖效率取40%，農(nóng)村多為煙煤，熱值取27208kJ/kg，煤炭?jī)r(jià)格取700元/t[15-16]，該工況下冬季燃煤采暖建筑運(yùn)行費(fèi)用如表5所示。該戶型新型節(jié)能建筑與傳統(tǒng)建筑相比，冬季節(jié)省費(fèi)用2540.53元，年節(jié)約費(fèi)用2604.53元，年減少碳排放10.56t。當(dāng)采用燃?xì)夤┡瘯r(shí)，壁掛爐燃?xì)夤┡?5%，天然氣熱值38100kJ/m3，天然氣價(jià)格2.81元/m3，該工況冬季采暖運(yùn)行費(fèi)用及碳排放如表6所示[13,17]。該戶型新型節(jié)能建筑與傳統(tǒng)建筑相比，冬季節(jié)省費(fèi)用2780.83元，年節(jié)約費(fèi)用2844.82元，年減少碳排放2.69t。傳統(tǒng)建筑和新型節(jié)能建筑在冬季使用空氣源熱泵、燃煤、壁掛爐供暖采暖季運(yùn)行費(fèi)用和碳排放量對(duì)比如圖6所示。無論是傳統(tǒng)建筑還是新型節(jié)能建筑，3種供暖方式在運(yùn)行費(fèi)用上差別不大，采用空氣源熱泵與壁掛爐燃?xì)夤┡绞降奶寂欧疟热济盒『芏唷１M管采用壁掛爐供暖為3種供暖方式中碳排放最少的，然而產(chǎn)生的CO2等污染物直接排入大氣不利于集中處理，而采用空氣源熱泵方式不直接產(chǎn)生碳排放，電力間接產(chǎn)生的集中碳排放更有利于CCS、CCUS進(jìn)行捕捉和利用。近年來隨著補(bǔ)氣增焓、雙擊壓縮等技術(shù)的成熟利用，設(shè)備COP不斷提高，并且對(duì)低溫地區(qū)適應(yīng)性也更強(qiáng)，未來在農(nóng)村建筑中節(jié)能減碳的優(yōu)勢(shì)更明顯[18-19]。綜合分析，提高農(nóng)村建筑節(jié)能、改變傳統(tǒng)燃煤供暖方式是我國(guó)建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的一條重要途徑。

4結(jié)語

針對(duì)目前農(nóng)村最廣泛存在的建筑形式——磚混結(jié)構(gòu)住宅進(jìn)行節(jié)能減排潛力分析，得出以下結(jié)論：（1）采用安能綠色建筑節(jié)能模塊，可以提高建筑圍護(hù)性能，建筑冬季采暖能耗可降低66%，采暖季采用燃煤供暖可節(jié)省2540.53元，碳排放由15.87t降低到5.42t，減少碳排放10.45t；當(dāng)采暖季采用空氣源熱泵供暖可節(jié)省2716.85元，碳排放由7.02t降低到2.40t，減少碳排放4.62t；當(dāng)采暖季采用壁掛爐燃?xì)夤┡晒?jié)省2780.83元，碳排放由3.92t降低到1.34t，減少碳排放2.58t。（2）提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能，不僅可以降低能耗、建筑運(yùn)行費(fèi)用和碳排放水平，還能夠提高室內(nèi)熱舒適環(huán)境。冬季相同設(shè)計(jì)溫度條件下，室內(nèi)側(cè)內(nèi)表面溫度比傳統(tǒng)建筑高3℃以上。（3）農(nóng)村采暖采用壁掛爐燃?xì)夤┡⒖諝庠礋岜梅绞脚c燃煤供暖的運(yùn)行費(fèi)用相差不多，提高農(nóng)村建筑節(jié)能水平，采用壁掛爐燃?xì)夤┡涂諝庠礋岜霉┡俏覈?guó)建筑業(yè)盡早實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的一條重要途徑。

作者：王曉波 李鵬 張學(xué)勇 馬振楠 陳衛(wèi)武 單位：安能綠色建筑科技有限公司