2015年绿色村镇与可持续能源模式-湖南大学

2015年绿色村镇与可持续能源模式-湖南大学第一页，共47页。典型北方农宅典型南方农宅至2013年，我国农村人口约6.56亿，占全国人口总量的48.8%

农村建筑面积250亿平方米，占全国建筑总面积的58%农村每年新增建筑面积10亿㎡城乡需要协调发展，但是农村建设却长期受到忽视研究背景第二页，共47页。农村生活总能耗：3.2亿tce商品能

1.9亿tce煤炭:1.36亿tceLPG:597万吨电能:1324.2亿KWh（0.47亿tce）生物质:2.2亿吨（1.24亿tce）商品能为总能耗的60%！北方地区南方地区（能源结构总体上已经偏向商品能）时间：2006年~2007年，700名清华学生对象：北方15个省份88个农村，南方9个省份62个农村内容：调研内容涉及农宅形式、能耗、经济收入等相关情况清华大学2006—2007年大型农村能源环境调研3第三页，共47页。现状调研农村住宅能耗占我国建筑总能耗的1/4以上我国各类建筑能耗构成现状（仅商品能）公共建筑79亿m21.74亿tce北方城镇采暖98亿m21.63亿tce城镇住宅(不包括采暖)144亿m21.64亿tce农村住宅250亿m21.77亿tce第四页，共47页。现状调研农村住宅分项能耗北方采暖35.8%南方炊事15.5%北方炊事21.3%主要能耗分项：炊事和采暖炊事：人均是城市2-3倍采暖：平米能耗与城市相当

(热源利用效率低)主要能耗地区：北方63.1%采暖能耗占一半以上，消耗煤炭1亿吨，生物质0.5亿吨农村生物质能比例逐年下降第五页，共47页。农村能源主要问题农村用能产生的CO2排放CO2及污染物排放:CO2:7.1

亿吨SO2:388

万吨NOX:211

万吨农村CO2排放占到中国CO2总排放的10.5%左右6第六页，共47页。能源的非清洁利用使农村空气环境的恶化，造成农民健康的损害7第七页，共47页。农村PM2.5排放总量不容忽视[1]郝吉明，段雷，易红宏，等．燃烧源可吸入颗粒物的物理化学特征[M]．北京：科学出版社，2008:233．[2]SuGe,ZhipengBai,WeiliLiu,etal.BoilerBriquetteCoalversusRawCoal:PartI—StackGasEmissions.JournaloftheAir&WasteManagementAssociation,2001,51(4):524-533.[3]耿春梅，陈建华，王歆华，等．生物质锅炉与燃煤锅炉颗粒物排放特征比较[J]．环境科学研究，2013，26(6):666-671．北京市2012年燃煤消耗量2300万吨，文献中大型燃煤锅炉排放数据如下：在除尘前，其PM2.5排放量可按照0.80g/kg计算，一次PM2.5排放总量为1.84万吨；在除尘后，其PM2.5排放量可按照0.30g/kg计算，一次PM2.5排放总量0.69万吨。测试结果表明：农村地区燃煤使用量为470万吨，但其一次PM2.5排放总量高达2.60万吨，是城市地区大型锅炉排放总量的两倍，折合到单位质量燃料的排放量达10倍。北京农村采暖导致的PM2.5污染排放量第八页，共47页。北方“无煤村”

南方“生态村”宜居特征：农宅满足与农村地区居民相适应的热舒适要求，同时良好的室内外空气及生态环境。无煤特征：不使用燃煤，而是以生物质、太阳能等可再生能源解决全部或大部分采暖、炊事和生活热水用能。不足时，用少量的电、液化气等清洁能源进行补充，同时采用电网的电力满足农宅用电的正常需要（照明、家电等）。节能特征：农宅围护结构具备良好的性能2.村镇建筑节能战略研究《中国建筑节能年度发展研究报告2012》，中国建筑工业出版社9第九页，共47页。农村可持续发展对策北方“无煤村”实现途径生物质清洁利用被动节能主动节能节能率,60%节能率,20%替代剩余的20%不可再生能源第十页，共47页。冬季室外空气平均温度（℃）典型地区围护结构部位2.0~-1.0胶州，阳曲，乐亭，

喀什，库车，当雄屋顶坡屋顶/吊顶1.10平屋顶0.55外墙北/东/西向0.50南向0.65外窗2.80外门3.00地面0.50-1.1~-4.0丹东，营口，承德，

密云，永宁，伊宁，

哈密，若羌屋顶坡屋顶/吊顶0.65平屋顶0.55外墙北/东/西向0.40南向0.55外窗2.80外门3.00地面0.50北方地区建筑围护结构传热限值（节选）：2.主要研究结果《农村单体居住建筑节能设计标准》（中国工程建设标准化协会，CECS332：2012）11第十一页，共47页。太阳能热利用地区类型全年太阳能辐照强度（GJ/m2•a）代表性地区体型系数＞0.8体型系数≤0.8无夜间保温夜间保温无夜间保温夜间保温资源丰富区≥6.28且末，和田，革吉，那曲，格尔木，

酒泉，额济纳旗，二连浩特0.5≥0.90.5≥0.7资源较丰富区5.44~6.27昌都，白银，离石0.7~0.9阿泰勒,赤峰,承德，沧州，营口0.5~0.7资源可利用区4.61~5.43漠河，海拉尔，

鸡西，通化，威海,铜川，固始,宿州0.5~0.7（夜间保温热阻1.0（m2·K)/W）严寒和寒冷地区南向外窗窗墙比：《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ26-2010）中4.1.4条规定：南向窗墙比不应大于0.45(严寒地区)，0.50（寒冷地区）2.主要研究结果12第十二页，共47页。“无煤村”适用技术探讨太阳能光热利用——被动式太阳能利用河北省抚宁县内蒙古太仆寺旗山东省龙口市山东省滕州市13第十三页，共47页。测试农宅全景主动式太阳能热水系统原理图控制面板每一农宅太阳能热水系统投资4~5万元左右。现在推广的主动式太阳能热水系统投资2~3万元。主动式太阳能热水系统远超农民的经济承受能力第十四页，共47页。农宅太阳能空气采暖通过太阳能空气集热器加热流经空气，以提高室内温度的太阳能光热利用技术。

太阳能空气采暖系统示意图太阳能空气集热器2.主要研究结果优化后的集热系统造价

~800元/㎡，仅为热水系统一半或更低供暖季集热效率40%以上无冻结风险，运行维护简单15第十五页，共47页。北京市农宅和小型公建黑龙江省杜蒙沼气站黑龙江省哈尔滨市蘑菇培育基地内蒙古阿尔山地区营房2.主要研究结果16第十六页，共47页。我国三种生物质资源总量考虑收集率的生物质资源总量（折算为标煤，单位：亿tce）农村非电能耗：2.73亿tce生物质资源总量：4.28亿tce生物质能核算17第十七页，共47页。23个调研省市中，除北京、天津、山西、陕西，其他各省农村住宅生物质用能均能自给自足，且东北、中部等农业大省资源富余量大。各省生物质资源供需平衡18第十八页，共47页。生物质直接燃烧及问题第十九页，共47页。“无煤村”适用技术探讨生物质能源利用利用生物质颗粒燃料和炉具改变农村传统用能方式第二十页，共47页。（1）与农民原有锅灶结合，易接受；（2）自动电点火方式，30S点着；（3）火力旺，可调性强；（4）炊事热效率高，可达35%以上；（5）手动式按需进料，操作简单；（6）比传统柴灶减排PM2.590%以上。“无煤村”支撑二：生物质清洁高效炊事炉×新型生物质颗粒燃料炊事炉√排放因子测试项目

本炊事炉半气化炉1半气化炉2半气化炉3普通柴灶gCO/kg燃料g/kg47.656.451.369.281.6gPM2.5/kg燃料g/kg0.400.491.120.8327.7第二十一页，共47页。“无煤村”适用技术探讨生物质能源利用——炊事燃烧器与传统柴灶结合传统柴灶第二十二页，共47页。“无煤村”适用技术探讨生物质能源利用——采暖新型对流炕微热管阵列式暖气片卧式立式

采暖炉价格：2500~3000元

热效率：80%以上

末端价格：新型暖气片~500元，对流炕~1500元替代土暖气回收期：2-3年第二十三页，共47页。热水式对流炕的结构和工作原理④可调节风系统：按室温需求调节，兼顾局部空间供暖⑤热水传热介质：避免烟气泄露；能与多种热源匹配①埋管式炕板模块：上下表面均能散热，下表面温度无限制③强制循环风道：增加空气流速，提高对流换热系数②裸露散热管道：增加高温散热面积，提高空间供热量2.主要研究结果传统火炕问题：供热能力不足、炕面温度分布不均匀、污染大24第二十四页，共47页。“无煤村”适用技术探讨生物质能源利用——“一村一厂”代加工模式整套加工设备投资~15万元正在吉林、黑龙江、内蒙古、四川、河北等地开展村级示范第二十五页，共47页。南方“生态村”：创造可以优于城市的人居环境南方优越的自然及气候条件是实现“生态村”的重要基础26第二十六页，共47页。通风瓦屋面隔热墙体被动蒸发屋面被动蒸发墙体被动蒸发多重功能屋面通风屋顶建筑形式和本体围护结构热性能改善是实现南方“生态型”村落的重要基础。27第二十七页，共47页。南方乡村建筑节能技术冬季室内外温度曲线夏季室内外温度曲线通过技术集成应用，完全通过被动方式，取得了良好的室内热环境改善效果。通风瓦屋面隔热墙体建筑三维视图28第二十八页，共47页。生物质采暖炊事炉沼气炊事炉在建筑本体热性能改善的基础上，使用能源清洁利用方式，是建设“生态型”村落的重要途径。村级生物质颗粒加工生物质直接燃烧熏肉火盆第二十九页，共47页。农村能源不同发展模式预测可持续模式：在做好建筑本体节能的基础上，基于当地产生的秸秆薪柴等生物质能源的清洁高效利用，配合太阳能、风能和小水电等无污染可再生能源，另外再辅助少量电能，最终发展出一条独特的农村能源解决途径。可以将农村地区商品能消耗控制在1亿tce左右。“准城镇”模式：假如农村地区都抛弃现有的用能方式，而改用城市住宅类似的“准城镇”方式，生物质被全部替代，采暖、炊事全部改用煤、燃气、液化气等，室内环境温度与城镇建筑相同。农村地区商品能消耗将可能达到4.5亿tce！第三十页，共47页。农村可持续发展对策未来农村发展模式情景预测13.0亿吨11.9亿吨7.8亿吨4.6亿吨目前水平7.1亿吨第三十一页，共47页。小城镇的发展历程截止2013年底全国建制镇20113个，镇区总人口2.5亿，镇区总户数7630万户快速发展期（1983-2002）协调提升期（2002至今）数据来源：《中国统计年鉴》《中国建制镇统计年鉴》32第三十二页，共47页。小城镇的特点同乡村相比，小城镇具有一般城市的属性，是一定乡村区域的政治、经济、文化中心，是一种以非农业人口和非农产业活动为主体形成的社区，在地域、人口、经济、文化、环境等方面既同乡村保持着密切的联系，又有着明显的区别。同城市相比，小城镇又保留有更多的“乡村性”。小城镇经济的集聚程度、结构的现代化程度、集聚产生的效应均不如城市明显，不能简单地看作是城市的缩小。一般来说，小城镇直接面向乡村，小城镇的产业结构、空间结构、自然景观等受乡村的影响比较大。小城镇是沟通城市和乡村的桥梁，是“城市之尾，农村之首”33第三十三页，共47页。绿色小城镇学组简介绿色小城镇学组2012年8月28日成立是中国城市科学研究会绿色建筑与节能专业委员会下设的专业机构，旨在深入研究发展绿色小城镇的理论与政策，努力创建适应中国国情的绿色小城镇发展的科学体系，推动绿色小城镇的技术进步和人才培养，促进我国绿色小城镇的可持续发展。组长：清华大学建筑学院朱颖心教授副组长：中国城市科学研究会绿色建筑研究中心李丛笑主任秘书长：清华大学建筑学院杨旭东教授学组成员：来自高校、设计院、研究机构、政府部门等20多个单位学组首要任务：编制《绿色小城镇评价标准》主编单位：清华大学建筑学院参编单位：中国建筑科学研究院中国城市科学研究会绿色建筑研究中心清华大学环境学院北京天鸿圆方建筑设计有限责任公司34第三十四页，共47页。《绿色小城镇评价标准》编制过程初定标准评价范围、框架成都安仁镇调研、专题研讨会2012年8月2012年12月

成都安仁镇深入调研2013年1月讨论会：确定评价体系、一级评价指标、编制原则2013年5月讨论会：初定二级、三级评价指标2013年7月小城镇实地调研编制组讨论会2013年11月编制组讨论会2013年12月组织学组专家评审初稿2014年5月11个小城镇实地调研、预评2014年7~8月形成征求意见稿，公开征求意见2014年12月形成送审稿，评审2015年1月2013年8月形成报批稿，报批，发布2015年3月35第三十五页，共47页。36第三十六页，共47页。绿色小城镇评价标准指标层级4.生态规划与建设5.产业规划6.小城镇规划与建设7.遗产保护8.建筑设计与场地设计9.能源规划与利用10.节水与水资源利用11.固体废物处理与资源化利用12.管理与宣传9.1能源规划9.2能源利用9.3建筑节能9.1.1~9.1.49.2.1~9.2.29.3.19.1.5~9.1.69.2.3~9.2.69.3.2~9.3.5绿色小城镇评价标准一级指标二级指标三级指标控制项可选项37第三十七页，共47页。小城镇镇区住宅能耗现状（2013年）城市小城镇农村户数（百万户）203.676.3166.0人口（百万）483.7246.5629.6电（十亿kWh)227.3159.6159.4非电商品能（亿吨标煤）2.351.241.15生物质（亿吨标煤）00.261.17总商品能耗（亿吨标煤）3.101.301.71户均商品能耗（吨标煤/户）1.521.701.03人均商品能耗（吨标煤/人）0.640.520.30数据来源：《中国统计年鉴