導(dǎo)語：農(nóng)村家庭能源消費與節(jié)能分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：根據(jù)農(nóng)村家庭能源消費情況，對農(nóng)村家庭能源利用情況、用能效率情況進行了分析；并針對農(nóng)村家庭能源利用效率低下的情況，提出了農(nóng)村家庭在炊事、取暖、家電、熱水用能等方面確實可行的節(jié)能措施，并進行了節(jié)能潛力分析，為農(nóng)村家庭節(jié)能改造提供借鑒和參考，促進農(nóng)村家庭高效利用能源。

關(guān)鍵詞：能源消費;熱效率；節(jié)能量；熱泵；太陽能能源

作為國民經(jīng)濟發(fā)展基礎(chǔ)性的物資、工業(yè)的血液，為我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)性發(fā)展做出了積極貢獻。節(jié)能作為我國的一項長期戰(zhàn)略決策，有效促進了科學(xué)合理利用能源，能源利用效率的提高。特別是自“十一五”計劃以來，我國加大了節(jié)能工作的力度，實行節(jié)能目標責任制考核，節(jié)能事業(yè)得到前所未有的發(fā)展，全國單位GDP能耗由2005年的1.22噸標準煤/萬元下降為2018年的0.52噸標準煤/萬元，能源利用效率大大提高。多年來，國家通過法律、政策、稅收等手段，鼓勵企業(yè)進行節(jié)能技術(shù)改造，企業(yè)節(jié)能自覺性、積極性得到極大提高，企業(yè)能源利用效率提高，生產(chǎn)成本下降，市場競爭能力進一步加強；同時，通過各種宣傳培訓(xùn)，全社會節(jié)能意識增強，自覺性提高，形成了全民共同節(jié)能、共創(chuàng)低碳生活的良好氛圍。在農(nóng)村，國家雖然對農(nóng)村能源發(fā)展做出了許多戰(zhàn)略部署，頒布了相關(guān)法律法規(guī)，促進了農(nóng)村能源事業(yè)的發(fā)展，為農(nóng)村能源革命、環(huán)境保護和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)做出了重大貢獻。但是，由于廣大農(nóng)村相對城市來講，信息封閉，缺乏相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)，導(dǎo)致農(nóng)村能源利用效率低下，節(jié)能事業(yè)發(fā)展落后，嚴重影響了新農(nóng)村建設(shè)的進一步發(fā)展。

1農(nóng)村家庭能源消費

1.1農(nóng)村家庭能源消費現(xiàn)狀。農(nóng)村能源[1]消費作為我國能源消費的重要組成部分，隨著人民生活水平的不斷提高，農(nóng)村能源消費也隨之快速增長。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，從2000年到2016年，農(nóng)村能源消費總量從1.46億噸標準煤增長到3.17億噸標準煤，年平均增長5.05%。其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用能從0.39億噸標準煤增長到0.85億噸標準煤，年平均增長5.15%；農(nóng)村生活用能從1.07億噸標準煤增長到2.32億噸標準煤，年平均增長5.03%。盡管農(nóng)村用能增長較快，但生產(chǎn)用能和生活用能的比例未發(fā)生大的變化，一直維持在30%和70%的比例左右。一個普通農(nóng)村家庭的年能源消費量為1117千克標準煤（不含交通）,其中生物質(zhì)能(畜禽糞便、柴薪、秸稈)消費686千克標準煤（占家庭能源消費量的61%），煤炭消費169千克標準煤（占家庭能源消費量的15%），電力消費119千克標準煤(占家庭能源消費量的11%)，液化石油氣消費79千克標準煤(占家庭能源消費量的7%)，熱力消費36千克標準煤(占家庭能源消費量的3%)，太陽能消費18千克標準煤(占家庭能源消費量的2%)、管道氣消費10千克標準煤(占家庭能源消費量的1%)，農(nóng)村家庭能源消費種類如圖1所示。農(nóng)村家庭主要的能源消費分布為炊事消費493.14千克標準煤(占農(nóng)村家庭能源消費分布的44%)，室內(nèi)取暖消費491.56千克標準煤(占農(nóng)村家庭能源消費分布的44%)，家電消費65.51千克標準煤(占農(nóng)村家庭能源消費分布的5.9%)，熱水消費63.65千克標準煤(占農(nóng)村家庭能源消費分布的5.7%)，制冷消費3.29千克標準煤(占農(nóng)村家庭能源消費分布的0.3%)[2]，農(nóng)村家庭能源消費分布如圖2所示。1.2農(nóng)村家庭能源利用情況分析。從我國農(nóng)村家庭能源消費分布圖可以看出，農(nóng)村家庭能源消費主要集中在炊事消費、取暖消費、家電消費和熱水消費上，其中炊事能源消費和取暖能源消費占家庭能源消費額的88%。是農(nóng)村家庭能源消費的重中之重。目前農(nóng)村絕大多數(shù)家庭炊事仍然使用老式土灶，而且使用能源多為生物質(zhì)能源(畜禽糞便、柴薪、秸稈)和煤炭。該種土灶不僅能源利用效率低，據(jù)測試其熱效率僅為12.38%[2]，而且排放大量的粉塵和二氧化碳，造成環(huán)境的嚴重污染。在北方部分省區(qū)，采用傳統(tǒng)的灶炕的方式進行炊事，即在炕的一端設(shè)置鍋灶的灶炕。灶炕由鍋灶、炕體、煙囪等3個部分組成。燃料在灶內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過炕直接排出室外，由于使用時為了通風(fēng)助燃，灶炕門始終開啟，煙氣流速較快，傳熱效率低。而且煙氣中大部分可燃物在尚未被燃盡時即被排放，造成燃料浪費的同時，又造成了污染。即便將炊事與取暖相結(jié)合的灶炕，其熱利用效率也只有30%多，能源使用效率較低。除北方部分省區(qū)采用灶炕進行取暖外，我國大部分農(nóng)村家庭主要采用普通火爐或電取暖器等取暖。取暖爐暴露在空氣中，無介質(zhì)進行熱交換，直接通過消耗能源產(chǎn)生的熱量取暖，熱利用效率低。同時普通火爐直接燃燒生物質(zhì)燃料和煤炭，產(chǎn)生的煙塵直接排放，造成空氣極大的污染。農(nóng)村家庭家用電器主要有電視機、電冰箱、洗衣機、電磁爐、電飯煲、照明燈具等，這些家用電器，國家有相對應(yīng)的能源強制性能效標準，電器產(chǎn)品一經(jīng)出廠，均符合國家相關(guān)能源強制性能效標準的要求，能源利用效率都比較高。例如電磁爐的熱效率為85%~90%[4]，燃氣灶熱效率51%~68%[5]，電飯鍋熱效率68%~90%[6]。照明方面，目前農(nóng)村家庭照明光源以白熾燈和節(jié)能燈為主。其中白熾燈發(fā)光效率為5~15lm/W，家用節(jié)能燈發(fā)光效率為33~72lm/W[7]。農(nóng)村家庭熱水方面。目前主要有3種加熱熱水方法，分別是鍋灶加熱熱水、電熱水器加熱熱水、太陽能加熱熱水。其中用鍋灶加熱熱水效率最低，如用老式土灶加熱熱水，其效率僅為12.38%；根據(jù)《儲熱式電水器能效限定值及能效等級》（GB21519—2008），電熱水器實際熱水輸出量與額定容量的比率為50%~70%[8]，電能利用效率較高；根據(jù)《家用太陽能熱水系統(tǒng)能效限定值及能效等級》（GB26969—2011），家用太陽能熱水系統(tǒng)日有用熱量與標準規(guī)定值之比為0.1~0.5[9]。太陽能熱水器雖然太陽能利用效率較低，但太陽能為可再生資源，不需要消耗能源，同時太陽能又是清潔能源，無污染物排放，不會對環(huán)境造成污染。

2農(nóng)村家庭節(jié)能潛力分析

針對目前農(nóng)村家庭能源利用效率低，相關(guān)節(jié)能技術(shù)缺乏的問題，結(jié)合農(nóng)村家庭主要能源消費的領(lǐng)域，提出以下節(jié)能措施和節(jié)能潛力分析。2.1炊事節(jié)能。（1）針對使用老式土灶的農(nóng)村地區(qū)，推廣使用省柴節(jié)煤爐灶。省柴節(jié)煤爐灶具有以下優(yōu)點。①增加了底部通風(fēng)道，可使空氣通過底部通風(fēng)道進入爐灶內(nèi)，并通過燃料層與燃料調(diào)和均勻，提高燃燒效率。②適當?shù)乜s小了添柴口、爐灶膛、進煙口及吊火高度，這樣做可使爐灶火焰集中，提高爐灶膛內(nèi)溫度，使火焰在爐灶膛內(nèi)停留時間加長，增大燃燒熱輻射效果。③增設(shè)爐灶門、擋火圈和爐灶喉眼插板，可減少從爐灶門處損失的熱量，并使火苗穩(wěn)定，而高溫煙氣和火焰在爐灶內(nèi)形成緩流，并直接撲向鍋底，增大鍋底的受熱面積，以延長火焰和高溫煙氣在爐灶膛內(nèi)的停留時間，達到節(jié)省燃料、提高熱效率的目的。省柴節(jié)煤爐灶改造簡單，價格合適，性價比較高，廣大農(nóng)村地區(qū)易于推廣使用。經(jīng)過改造，爐灶熱效率可由12.38%提高到25%[10]，按全國30%的農(nóng)戶炊事進行省柴節(jié)煤爐灶改造，則其潛在節(jié)能量[11]如下：ΔE=(1-ηz0/ηz1)×Ez0×k（1）式中：ΔE——炊事的節(jié)能量（噸標準煤）；ηz0——改造前單臺爐灶熱效率（%）；ηz1——改造后單臺爐灶熱效率（%）；Ez0——改造前炊事年能源消耗量（噸標準煤）；K——改造比例（%）。帶入數(shù)據(jù)，得：ΔE=（1-12.38%÷25%）×2.32×44%×30%=1546萬噸標準煤。（2）針對有條件的農(nóng)村地區(qū)，推廣使用沼氣。建設(shè)沼氣池，可以將農(nóng)村的各種秸稈用作沼氣池的原料，經(jīng)過沼氣池的發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，同時原料秸稈經(jīng)過發(fā)酵后變成農(nóng)家肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，沼氣只是作為副產(chǎn)物用于炊事，不消耗任何原材料，是一種清潔的能源。按我國5%的農(nóng)戶使用沼氣，則其節(jié)能潛力為：ΔE=2.32×44%×5%=510萬噸標準煤。（3）在廣大農(nóng)村地區(qū)積極推廣電炊（如電磁爐、電飯鍋等）做飯，提高炊事的能源利用效率，同時又減少了對環(huán)境的污染。使用電磁爐進行炊事，農(nóng)戶灶熱效率由12.38%提高到85%，按全國10%的農(nóng)戶使用電磁爐進行炊事，則其節(jié)能潛力如下：ΔE=(1-ηd0/ηd1)×Ed0×k（2）式中：ΔE——炊事的節(jié)能量（噸標準煤）；ηd0——改造前單臺爐灶熱效率（%）；ηd1——改造后單臺電磁爐熱效率（%）；Ed0——改造前炊事年能源消耗量（噸標準煤）；k——改造比例（%）。帶入數(shù)據(jù)，得：ΔE=（1-12.38%÷85%）×2.32×44%×10%=872萬噸標準煤。（4）推廣使用液化石油氣，使用燃氣灶，能源使用效率可以從老式土灶的12.38%提高到51%，按全國5%農(nóng)戶使用液化石油氣和燃氣灶，則節(jié)能潛力如下：ΔE=(1-ηq0/ηq1)×Ed0×k（3）式中：ΔE——炊事的節(jié)能量（噸標準煤）；ηq0——改造前單臺爐灶熱效率（%）；ηq1——改造后單臺液化石油氣灶熱效率（%）；Ed0——改造前炊事年能源消耗量（噸標準煤）；k——改造比例（%）。帶入數(shù)據(jù)，得：ΔE=（1-12.38%÷51%）×2.32×44%×5%=387萬噸標準煤。2.2室內(nèi)取暖節(jié)能。（1）對于北方部分省區(qū)使用炕灶的特點，推廣使用高效節(jié)能架空炕，節(jié)能架空炕與老式炕相比，具有以下優(yōu)點[12]。①提高熱能利用率：火炕底部架空，取消底部墊土，增大散熱面積，使炕體由原來的一面散熱變成兩面散熱。高效節(jié)能架空炕由于采用較大面積的炕板，只有少數(shù)幾個支撐點，取消了前分煙和落灰膛，使流通截面積增加了30%以上，有效降低了煙氣流速。②提高炕面均溫性能：取消了炕體人為設(shè)置的炕洞阻隔，使換熱過程在整個炕體內(nèi)而不是在各個局部炕洞內(nèi)進行，消除了炕洞之間溫度不均勻的問題。由于消除了前分煙及各種阻擋形成的煙氣渦流，僅在排煙口前設(shè)置阻煙墻，保證了煙氣充滿整個炕體，使得炕面溫度更趨均勻。③提高保溫性能：高效節(jié)能架空炕內(nèi)部為1個空腔，由灶門、喉眼、排煙口和煙囪形成一個沒有阻擋的通暢煙道，為了增加煙氣停留時間，架空炕在排煙口處安裝煙插板；同時又在灶門處安裝鐵灶門。當?；鸷箨P(guān)閉煙道插板和鐵灶門，使整個炕體形成一個封閉的熱力系統(tǒng)。延長了炕的散熱時間。同時，炕體保溫蓄熱性能通過抹炕面材料厚度來調(diào)節(jié)熱容量的大小，保證了抗體的保溫效果和炕面溫度的均勻。在我國北方省區(qū)，應(yīng)大力推廣高效節(jié)能架空炕改造，該改造價格合適，性價比較高，易于推廣使用。經(jīng)過改造，炕熱效率由37.1%提高到66.8%[13]，按全國30%的農(nóng)戶使用炕取暖，對30%的炕取暖家庭進行節(jié)能改造，則其潛在節(jié)能量如下：ΔE=(1-ηk0/ηk1)×Ek0×k1×k2（4）式中：ΔE——室內(nèi)取暖的節(jié)能量（噸標準煤）；ηk0——改造前單臺炕熱效率（%）；ηk1——改造后單臺炕熱效率（%）；Ek0——改造前室內(nèi)取暖年能源消耗量（噸標準煤）；k1——炕取暖占家庭室內(nèi)取暖的比例（%）；k2——改造的比例（%）。帶入數(shù)據(jù)，得：ΔE=（1-37.1%÷66.8%）×2.32×44%×30%×30%=408萬噸標準煤。（2）在我國經(jīng)濟條件較好的地區(qū)，推廣使用熱泵技術(shù)進行農(nóng)村室內(nèi)采暖。隨著節(jié)能環(huán)保的呼聲越來越高，在家庭采暖方面，傳統(tǒng)的取暖爐，燃煤、燃油以及電鍋爐因能耗過高逐漸被市場淘汰，熱泵采暖以其高效節(jié)能、綠色環(huán)保、安全節(jié)約等優(yōu)點正在掀起一場采暖行業(yè)革命。目前，空氣源熱泵和地源熱泵采暖應(yīng)用最為廣泛。通常熱泵消耗1kWh的能量，用戶可得到4kWh以上的熱量或冷氣。空氣源熱泵技術(shù)是基于逆卡諾循環(huán)原理建立起來的一種節(jié)能、環(huán)保制熱技術(shù)，是一種可以替代鍋爐的供暖設(shè)備?？諝庠礋岜貌膳悄壳笆澜缟献钕冗M的產(chǎn)品之一，以制冷劑為媒介，制冷劑在風(fēng)機盤管中吸收空氣中的能量，再經(jīng)壓縮機壓縮制熱后，通過換熱裝置將熱量傳遞給水，來制取熱水，熱水通過水循環(huán)系統(tǒng)送入用戶散熱器進行采暖或直接用于熱水供應(yīng)，整個系統(tǒng)集熱效率極高。地源熱泵主要以土壤、地下水或地表水為（冷）熱源，由水源熱泵機組、地熱能交換系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。地能分別在夏季作為制冷的冷源，冬季作為熱泵供熱的熱源：夏季，地源熱泵機組從室內(nèi)吸收熱量并轉(zhuǎn)移釋放到地源中，實現(xiàn)空調(diào)制冷；冬季，地源熱泵機組從地源中吸收熱量，向室內(nèi)供暖。地源熱泵也是一種集空調(diào)、供暖及生活熱水于一體的高效節(jié)能舒適家居系統(tǒng)。熱泵制冷和供熱流程如圖3所示。用熱泵取暖代替電取暖器取暖，其熱利用效率是電取暖器的4倍，節(jié)能率為75%，按全國5%的農(nóng)村家庭取暖改為熱泵取暖，那么可節(jié)約能源2.32×44%×5%×75%=383萬噸標準煤。2.3家電節(jié)能。農(nóng)村家庭家電使用方面，由于我國多數(shù)家電國家有相關(guān)的強制性能效限額要求，因此只要是合格產(chǎn)品，其用電效率都比較高。目前，我國家電產(chǎn)品能效分為3個等級和5個等級。其中1級能效用能效率最高，3級（或5級）能效用能效率最低。農(nóng)村家庭在選購家用電器時，應(yīng)盡量選擇能效較高的家用電器，提高電能利用效率。農(nóng)村照明方面，農(nóng)村家庭使用較多的光源白熾燈、節(jié)能燈。到目前為止，家庭照明光源效率最高的為LED照明光源，其發(fā)光效率可達60~120lm/W[14]。幾種常見家庭用照明光源相關(guān)參數(shù)對比如表1所示。從表1可以看出，以白熾燈發(fā)光效率10lm/W，LED燈發(fā)光效率90lm/W計，LED燈的發(fā)光效率是白熾燈9倍，節(jié)電率達89%。因此，在使用白熾燈作為照明的廣大農(nóng)村地區(qū)，推廣使用LED燈，不僅可以節(jié)約大量的照明用電，還可以延長照明光源的使用壽命。按全國農(nóng)村家電用能的10%為照明用電，30%照明光源由白熾燈更換為LED燈，則全國農(nóng)村家庭年可節(jié)約照明用能2.32×5.9%×10%×30%×89%=365萬噸標準煤。2.4熱水節(jié)能。太陽能，一般是指太陽光的輻射能量，太陽能利用的基本方式可分為光熱利用、光電利用、光化學(xué)利用、光生物利用等4類。太陽能熱水器是太陽能的光熱利用，太陽能熱水器把太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們在生活中的熱水使用。太陽能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器，以真空管式太陽能熱水器為主，占據(jù)國內(nèi)90%以上的市場份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及支架等相關(guān)附件組成，把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠集熱管。集熱管利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產(chǎn)生微循環(huán)而達到所需熱水。太陽能是一種可再生能源，同時又是一種清潔能源，太陽能利用不僅不消耗能源，同時也不會污染環(huán)境。目前太陽能熱水器已經(jīng)是一種成熟可靠的工藝技術(shù)設(shè)備，已經(jīng)得到很好的應(yīng)用，應(yīng)在廣大的農(nóng)村地區(qū)加大推廣應(yīng)用。以現(xiàn)階段5.7%農(nóng)村家庭能源消費用于熱水計算，全國農(nóng)村增加20%的家庭熱水利用太陽能熱水器，則年可節(jié)約能源2.32×5.7%×20%=264萬噸標準煤，節(jié)能潛力巨大。2.5太陽能發(fā)電。目前，分布式屋頂太陽能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)蓬勃發(fā)展，并在很多地方進行了成功的應(yīng)用。農(nóng)村具有豐富的屋頂資源，可以利用農(nóng)村豐富的屋頂資源進行分布式太陽能光伏發(fā)電。農(nóng)戶的屋頂太陽能光伏發(fā)電，除滿足農(nóng)戶自身的用電需求外，多余的光伏發(fā)電還可以輸送給電網(wǎng)。8kW以內(nèi)的光伏電站，可以220V的電壓等級并入電網(wǎng)，8~400kW的光伏電站可以380V電壓等級并入電網(wǎng)[15]，光伏發(fā)電并網(wǎng)比較方便。我國太陽能資源比較豐富，2/3以上地區(qū)年日照時數(shù)大于2000h，年輻射量5000MJ/（m2•a），即1389kWh/（m2•a）以上。全國各地太陽輻射總量在3300~8400MJ/（m2•a），即917~2333kWh/（m2•a），具體如表2所示,具有很高的利用價值[16]。太陽能光伏電池板主要有單晶硅光伏電池板，多晶硅光伏電池板和薄膜光伏電池，應(yīng)用最多的為單晶硅和多晶硅光伏電池板，根據(jù)我國《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件》（2015年本）要求：新建和改擴建光伏制造企業(yè)單晶硅電池光電轉(zhuǎn)換效率≥20%、多晶硅光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率≥18.5%。以農(nóng)村每戶家庭分布式屋頂太陽能光伏發(fā)電面積50m2，按太陽能年輻射量1389kWh/（m2•a）、年平均日照時數(shù)2000h，光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率20%計算，則每戶家庭年可實現(xiàn)光伏發(fā)電13890kWh，光伏發(fā)電功率為6.9kWp，節(jié)能潛力顯著。E=Qf×M×η（5）式中：E——光伏發(fā)電量（kWh）；Qf——太陽年輻射量（kWh/m2a）；M——農(nóng)戶屋頂光伏發(fā)電面積（m2）；η——光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換效率（%）。帶入數(shù)據(jù)，得：E=1389×50×20%=13890kWh/a。

3結(jié)語

我國農(nóng)村家庭能源消費相對比較簡單，能源消費品種主要為生物質(zhì)能源、煤炭、電力、液化石油氣、管道氣、太陽能等，能源消費主要集中在家庭炊事、家庭室內(nèi)取暖、家用電器用電、熱水用能以及家庭制冷用能等方面。盡管農(nóng)村家庭總體上能源利用效率較低、污染較大，但農(nóng)村家庭能源利用存在較大的節(jié)能潛力，為此，應(yīng)根據(jù)各個家庭的實際情況，從農(nóng)村家庭在炊事用能、取暖用能、家電用能、熱水用能和太陽能光伏發(fā)電等方面采取確實可行的節(jié)能措施，進行節(jié)能改造，促進農(nóng)村家庭提高能源利用效率、降低能源消費成本、降低能源消費對環(huán)境的污染，保證農(nóng)村經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。

作者:韓永明 韓少卿 單位:1.云南省節(jié)能監(jiān)察中心 2.四川省國土空間規(guī)劃研究院