導語：農村家庭能源消費與節能分析一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

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

關鍵詞：能源消費;熱效率；節能量；熱泵；太陽能能源

作為國民經濟發展基礎性的物資、工業的血液，為我國經濟社會的可持續性發展做出了積極貢獻。節能作為我國的一項長期戰略決策，有效促進了科學合理利用能源，能源利用效率的提高。特別是自“十一五”計劃以來，我國加大了節能工作的力度，實行節能目標責任制考核，節能事業得到前所未有的發展，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，鼓勵企業進行節能技術改造，企業節能自覺性、積極性得到極大提高，企業能源利用效率提高，生產成本下降，市場競爭能力進一步加強；同時，通過各種宣傳培訓，全社會節能意識增強，自覺性提高，形成了全民共同節能、共創低碳生活的良好氛圍。在農村，國家雖然對農村能源發展做出了許多戰略部署，頒布了相關法律法規，促進了農村能源事業的發展，為農村能源革命、環境保護和美麗鄉村建設做出了重大貢獻。但是，由于廣大農村相對城市來講，信息封閉，缺乏相應的節能技術，導致農村能源利用效率低下，節能事業發展落后，嚴重影響了新農村建設的進一步發展。

1農村家庭能源消費

1.1農村家庭能源消費現狀。農村能源[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，農村能源消費也隨之快速增長。根據相關統計，從2000年到2016年，農村能源消費總量從1.46億噸標準煤增長到3.17億噸標準煤，年平均增長5.05%。其中農業生產用能從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%。盡管農村用能增長較快，但生產用能和生活用能的比例未發生大的變化，一直維持在30%和70%的比例左右。一個普通農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%)，農村家庭能源消費種類如圖1所示。農村家庭主要的能源消費分布為炊事消費493.14千克標準煤(占農村家庭能源消費分布的44%)，室內取暖消費491.56千克標準煤(占農村家庭能源消費分布的44%)，家電消費65.51千克標準煤(占農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(占農村家庭能源消費分布的0.3%)[2]，農村家庭能源消費分布如圖2所示。1.2農村家庭能源利用情況分析。從我國農村家庭能源消費分布圖可以看出，農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%。是農村家庭能源消費的重中之重。目前農村絕大多數家庭炊事仍然使用老式土灶，而且使用能源多為生物質能源(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，造成環境的嚴重污染。在北方部分省區，采用傳統的灶炕的方式進行炊事，即在炕的一端設置鍋灶的灶炕。灶炕由鍋灶、炕體、煙囪等3個部分組成。燃料在灶內燃燒，產生的煙氣經過炕直接排出室外，由于使用時為了通風助燃，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。除北方部分省區采用灶炕進行取暖外，我國大部分農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，無介質進行熱交換，直接通過消耗能源產生的熱量取暖，熱利用效率低。同時普通火爐直接燃燒生物質燃料和煤炭，產生的煙塵直接排放，造成空氣極大的污染。農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，國家有相對應的能源強制性能效標準，電器產品一經出廠，均符合國家相關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，目前農村家庭照明光源以白熾燈和節能燈為主。其中白熾燈發光效率為5~15lm/W，家用節能燈發光效率為33~72lm/W[7]。農村家庭熱水方面。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《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《家用太陽能熱水系統能效限定值及能效等級》（GB26969—2011），家用太陽能熱水系統日有用熱量與標準規定值之比為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，不會對環境造成污染。

2農村家庭節能潛力分析

針對目前農村家庭能源利用效率低，相關節能技術缺乏的問題，結合農村家庭主要能源消費的領域，提出以下節能措施和節能潛力分析。2.1炊事節能。（1）針對使用老式土灶的農村地區，推廣使用省柴節煤爐灶。省柴節煤爐灶具有以下優點。①增加了底部通風道，可使空氣通過底部通風道進入爐灶內，并通過燃料層與燃料調和均勻，提高燃燒效率。②適當地縮小了添柴口、爐灶膛、進煙口及吊火高度，這樣做可使爐灶火焰集中，提高爐灶膛內溫度，使火焰在爐灶膛內停留時間加長，增大燃燒熱輻射效果。③增設爐灶門、擋火圈和爐灶喉眼插板，可減少從爐灶門處損失的熱量，并使火苗穩定，而高溫煙氣和火焰在爐灶內形成緩流，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的停留時間，達到節省燃料、提高熱效率的目的。省柴節煤爐灶改造簡單，價格合適，性價比較高，廣大農村地區易于推廣使用。經過改造，爐灶熱效率可由12.38%提高到25%[10]，按全國30%的農戶炊事進行省柴節煤爐灶改造，則其潛在節能量[11]如下：ΔE=(1-ηz0/ηz1)×Ez0×k（1）式中：ΔE——炊事的節能量（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（%）。帶入數據，得：ΔE=（1-12.38%÷25%）×2.32×44%×30%=1546萬噸標準煤。（2）針對有條件的農村地區，推廣使用沼氣。建設沼氣池，可以將農村的各種秸稈用作沼氣池的原料，經過沼氣池的發酵，產生沼氣，同時原料秸稈經過發酵后變成農家肥料用于農業生產，沼氣只是作為副產物用于炊事，不消耗任何原材料，是一種清潔的能源。按我國5%的農戶使用沼氣，則其節能潛力為：ΔE=2.32×44%×5%=510萬噸標準煤。（3）在廣大農村地區積極推廣電炊（如電磁爐、電飯鍋等）做飯，提高炊事的能源利用效率，同時又減少了對環境的污染。使用電磁爐進行炊事，農戶灶熱效率由12.38%提高到85%，按全國10%的農戶使用電磁爐進行炊事，則其節能潛力如下：ΔE=(1-ηd0/ηd1)×Ed0×k（2）式中：ΔE——炊事的節能量（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（%）。帶入數據，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%農戶使用液化石油氣和燃氣灶，則節能潛力如下：ΔE=(1-ηq0/ηq1)×Ed0×k（3）式中：ΔE——炊事的節能量（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（%）。帶入數據，得：ΔE=（1-12.38%÷51%）×2.32×44%×5%=387萬噸標準煤。2.2室內取暖節能。（1）對于北方部分省區使用炕灶的特點，推廣使用高效節能架空炕，節能架空炕與老式炕相比，具有以下優點[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。高效節能架空炕由于采用較大面積的炕板，只有少數幾個支撐點，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：取消了炕體人為設置的炕洞阻隔，使換熱過程在整個炕體內而不是在各個局部炕洞內進行，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：高效節能架空炕內部為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。當停火后關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。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節熱容量的大小，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，應大力推廣高效節能架空炕改造，該改造價格合適，性價比較高，易于推廣使用。經過改造，炕熱效率由37.1%提高到66.8%[13]，按全國30%的農戶使用炕取暖，對30%的炕取暖家庭進行節能改造，則其潛在節能量如下：ΔE=(1-ηk0/ηk1)×Ek0×k1×k2（4）式中：ΔE——室內取暖的節能量（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——改造前室內取暖年能源消耗量（噸標準煤）；k1——炕取暖占家庭室內取暖的比例（%）；k2——改造的比例（%）。帶入數據，得：ΔE=（1-37.1%÷66.8%）×2.32×44%×30%×30%=408萬噸標準煤。（2）在我國經濟條件較好的地區，推廣使用熱泵技術進行農村室內采暖。隨著節能環保的呼聲越來越高，在家庭采暖方面，傳統的取暖爐，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能、綠色環保、安全節約等優點正在掀起一場采暖行業革命。目前，空氣源熱泵和地源熱泵采暖應用最為廣泛。通常熱泵消耗1kWh的能量，用戶可得到4kWh以上的熱量或冷氣。空氣源熱泵技術是基于逆卡諾循環原理建立起來的一種節能、環保制熱技術，是一種可以替代鍋爐的供暖設備。空氣源熱泵采暖是目前世界上最先進的產品之一，以制冷劑為媒介，制冷劑在風機盤管中吸收空氣中的能量，再經壓縮機壓縮制熱后，通過換熱裝置將熱量傳遞給水，來制取熱水，熱水通過水循環系統送入用戶散熱器進行采暖或直接用于熱水供應，整個系統集熱效率極高。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、建筑物內系統組成的供熱空調系統。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吸收熱量并轉移釋放到地源中，實現空調制冷；冬季，地源熱泵機組從地源中吸收熱量，向室內供暖。地源熱泵也是一種集空調、供暖及生活熱水于一體的高效節能舒適家居系統。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，節能率為75%，按全國5%的農村家庭取暖改為熱泵取暖，那么可節約能源2.32×44%×5%×75%=383萬噸標準煤。2.3家電節能。農村家庭家電使用方面，由于我國多數家電國家有相關的強制性能效限額要求，因此只要是合格產品，其用電效率都比較高。目前，我國家電產品能效分為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。農村家庭在選購家用電器時，應盡量選擇能效較高的家用電器，提高電能利用效率。農村照明方面，農村家庭使用較多的光源白熾燈、節能燈。到目前為止，家庭照明光源效率最高的為LED照明光源，其發光效率可達60~120lm/W[14]。幾種常見家庭用照明光源相關參數對比如表1所示。從表1可以看出，以白熾燈發光效率10lm/W，LED燈發光效率90lm/W計，LED燈的發光效率是白熾燈9倍，節電率達89%。因此，在使用白熾燈作為照明的廣大農村地區，推廣使用LED燈，不僅可以節約大量的照明用電，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，則全國農村家庭年可節約照明用能2.32×5.9%×10%×30%×89%=365萬噸標準煤。2.4熱水節能。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。太陽能熱水器按結構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，占據國內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附件組成，把太陽能轉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，使水產生微循環而達到所需熱水。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，同時也不會污染環境。目前太陽能熱水器已經是一種成熟可靠的工藝技術設備，已經得到很好的應用，應在廣大的農村地區加大推廣應用。以現階段5.7%農村家庭能源消費用于熱水計算，全國農村增加20%的家庭熱水利用太陽能熱水器，則年可節約能源2.32×5.7%×20%=264萬噸標準煤，節能潛力巨大。2.5太陽能發電。目前，分布式屋頂太陽能發電技術已經蓬勃發展，并在很多地方進行了成功的應用。農村具有豐富的屋頂資源，可以利用農村豐富的屋頂資源進行分布式太陽能光伏發電。農戶的屋頂太陽能光伏發電，除滿足農戶自身的用電需求外，多余的光伏發電還可以輸送給電網。8kW以內的光伏電站，可以220V的電壓等級并入電網，8~400kW的光伏電站可以380V電壓等級并入電網[15]，光伏發電并網比較方便。我國太陽能資源比較豐富，2/3以上地區年日照時數大于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，應用最多的為單晶硅和多晶硅光伏電池板，根據我國《光伏制造行業規范條件》（2015年本）要求：新建和改擴建光伏制造企業單晶硅電池光電轉換效率≥20%、多晶硅光伏電池光電轉換效率≥18.5%。以農村每戶家庭分布式屋頂太陽能光伏發電面積50m2，按太陽能年輻射量1389kWh/（m2•a）、年平均日照時數2000h，光伏電池光電轉換效率20%計算，則每戶家庭年可實現光伏發電13890kWh，光伏發電功率為6.9kWp，節能潛力顯著。E=Qf×M×η（5）式中：E——光伏發電量（kWh）；Qf——太陽年輻射量（kWh/m2a）；M——農戶屋頂光伏發電面積（m2）；η——光伏發電轉換效率（%）。帶入數據，得：E=1389×50×20%=13890kWh/a。

3結語

我國農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。盡管農村家庭總體上能源利用效率較低、污染較大，但農村家庭能源利用存在較大的節能潛力，為此，應根據各個家庭的實際情況，從農村家庭在炊事用能、取暖用能、家電用能、熱水用能和太陽能光伏發電等方面采取確實可行的節能措施，進行節能改造，促進農村家庭提高能源利用效率、降低能源消費成本、降低能源消費對環境的污染，保證農村經濟和社會的可持續發展。

作者:韓永明 韓少卿 單位:1.云南省節能監察中心 2.四川省國土空間規劃研究院