鄂西北地区农村住宅全生命周期碳排放调查分析——以湖北省襄阳市老河口市农村住宅为例.pdf

032图 3家庭人均年收入（图片来源：作者自绘）图 2家庭常住人口占比（图片来源：作者自绘）图 1调研区域及村落（图片来源：作者自绘）摘要：随着双碳目标的确立，低碳化发展迫在眉睫，农村住宅的碳排放不容忽视。鄂西北地区位于夏热冬冷分区偏北部，与三省毗邻，在住宅建设和用能上都有自己的特点。文章以襄阳市老河口市农村住宅为例，针对当地农村住宅全生命周期建设情况进行实地调研，总结该地区农村住宅的建设特点和碳排特点，为后续研究适宜本地的低碳化策略提供设计依据。Abstract：With the establishment of the dual carbon target,low-carbon development is urgent,and the carbon emissions of rural housing cannot be ignored.The northwest region of Hubei is located in the northern part of the hot summer and cold winter zone,adjacent to the three provinces,and has its own characteristics in residential construction and energy consumption.This paper takes rural residential buildings in Laohekou City,Xiangyang City as an example,conducts on-site research on the full life cycle construction of local rural residential buildings,summarizes the construction characteristics and carbon emission characteristics of rural residential buildings in the area,and provides a design basis for subsequent research on low-carbon strategies suitable for the local area.关键词：鄂西北；农村住宅；碳排放；调查分析Keywords：Northwest Hubei；rural dwellings；carbon emission；investigation and analysis文周春艳吉林建筑大学建筑与规划学院教 授（通讯作者）朱学慧吉林建筑大学建筑与规划学院硕士研究生DOI：10.19875/ki.jzywh.2023.11.010引言自2020年我国作出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和承诺以来，如何实现双碳目标一直是各行业关注的热点。建筑全生命周期过程中的碳排放量不容小觑，也是我们亟待解决的问题。近年来，国家及各省市也都相继出台了与住宅相关的低碳政策，而农村地区地域性较强及诸多限制因素，使得城市住宅的低碳策略在农村地区并不适用，由此可见，因地制宜的农村住宅低碳化策略尤为必要。鄂西北地区地处中纬度区，与豫陕渝三省市毗邻，斜倚于大巴山脉余脉，故受到不同地域文化渗透影响，形成自己独特的文化基因，因此该地区的农宅在建设上形成自己的特点1,2。由于该地区位于夏热冬冷，分区偏北部，属于亚热带季风气候，夏季炎热潮湿、冬季寒冷，因此在材料、构造的选择和能源的利用上也十分具有地方特色3。本文从建筑全生命周期的范围，对鄂西北地区农村住宅进行碳排放调研，深入分析该地区农村住宅全生命周期的碳排放特点，为研究适宜本地的低碳化策略提供设计依据。1鄂西北地区农村住宅概况1.1调研方法本文采用走访观察、问卷调查和碳排量计算的方法进行调研，调研范围为湖北省襄阳市老河口市内的农村住宅。本次调研涉及七个村庄，分别为：李家寨村、六股泉村、付家寨村、杨家堤村、雷祖殿村、吴家庄和北沟村（图1）。（1）走访观察：主要了解住宅的布局特点、形态特点及材料特点。（2）问卷调查：采取入户访谈的形式，主要了解农户的家庭人口和经济概况、住宅建设情况及用能情况。在问题设计上尽量采用当地俚语，以方便村民的理解。本次发放问卷62份，有效问卷44份。（3）碳排量计算：选择典型住宅，依据建筑碳排放计算标准（GB/T51366-2019）进行全生命周期的碳排放量计算。1.2调研概况1.2.1家庭人口、经济来源和收入随着城镇化率逐渐提高，农村地区的常住居民已经越来越少。由于大多数年轻人基本长年在外工作或学习，一年在家时间短暂，因此当地农村家庭常住人口主要以老人和小孩为主，户均23人的占一半以上（图2）。家庭经济收入主要以种地和外出打工为主，其次为畜牧业。家庭人均年收入普遍偏低，近一半家庭人均年收入低于一万元（图3）。可见，当地农村还是以传统的生活经营方式为主，收入普遍较低。1.2.2住宅基本情况农村住宅发展与土地制度、社会生产方式和经济技术水平息息相关。从现有农村住宅的建造时间看，15 年为一个发展节点，可以划分为四个时期：1980年以前、19811995年、19962010年、2011年至今。从现存数量上来看，19962010年期间建造的住宅数量最多，其次为2011年以后建造的，两者的总数可以达到近78%，1980年以前建造的住宅住宅由于安全性已得不到保障，所以基本处于空置状态。Investigation and Analysis of Carbon Emissions Throughout the Entire Life Cycle of Rural Residential Buildings in the Northwest of Hubei Province:Taking Rural Residential Buildings in Laohekou City,Xiangyang City,Hubei Province as an Example鄂西北地区农村住宅全生命周期碳排放调查分析以湖北省襄阳市老河口市农村住宅为例033236|2023|11建筑学（1）住宅结构与形态从表1可以看出，1980年之前建造的住宅多为土木结构，单层、坡屋顶，墙体由土坯砖砌筑，配少量红砖，无粉刷装饰，立面窗户较小；19811995 年间大多为砖木结构，单层、坡屋顶，墙体由红砖砌筑，水泥砂浆抹面，正立面会特别使用白石灰粉刷进行装饰，窗户面积有所扩大；19962010年间建造的住宅开始采用砖混结构，楼板多用多孔预制板，部分住宅开始有局部二层，开窗面积进一步扩大，并开始使用贴瓷砖装饰正立面；2011至今建造的住宅开始砖框架结构，预制楼板，大多数为二层、坡屋顶，近些年也开始出现三层，建筑正立面普遍使用瓷砖装饰且逐渐多样化。（2）平面布局从住宅平面布局上看（表 2），住宅平面主要呈“一”“口”“L”三种布局模式。其中“口”型和“一”型为早期住宅的布局形式，已逐渐被淘汰；“L”型为 20 世纪 90 年代以后出现的，这种布局具有半私密性，易形成院落，方便农作物晾晒，因此目前“L”型布局最为广泛。从住宅朝向上看，住宅朝向布局受地形影响较大，以东西朝向最多，南北朝向次之，东南-西北向住宅最少。从住宅面积上看，随着农民生活水平的提高，农村住宅的面积也在逐渐扩大，从 1980 年前小于 100m2，逐渐过渡到100 200m2，到目前 300m2以上，住宅也由原来的一层到现在的两层甚至三层。但从走访调研的情况来看，由于农村逐渐空心化，劳动力大量流失，因此住宅出现了大量的闲置空间，造成了空间的浪费。2住宅全生命周期的用能情况2.1全生命周期范围界定本文根据农村住宅在全生命周期的用能特点，将全生命周期划分为物化建造、运行维护及拆除回收三大阶段（图4）。其中，物化建造阶段包括建材生产、运输、建造施工等过程，运行维护阶段包括日常运行和维护更新，拆除回收阶段包括拆除过程和处理回收。2.2物化建造阶段物化建造阶段包括建材生产、运输、建造施工等过程，由于不同时期经济水平、材料种类和施工条件及要求的不同，因此在建筑材料的选择、运输方式和施工方式也呈现明显的差别。（1）在建筑材料方面（表3）。1980年以前的住宅主体材料主要为土坯、木材及灰瓦，门窗材料均为木材，外窗贴纸或塑料。1980 年以后开始使用烧结砖、砂、水泥，外窗使用木窗框+玻璃。1996 年前后农村住宅加入钢筋混凝土构件，如地梁、圈梁、预制楼板等，结构为砖混结构，使房屋更加牢固；同时，住宅的外观及装修也有进一步的提高，在住宅外部内部的粉刷主要使用石灰。到 2010 年左右，随着住宅建设的越来越规范化，以及农民收入的提高，农村住宅的结构大多为砖框架结构，屋顶采用琉璃瓦，使用瓷砖饰面、铝合金窗户和金属防盗门。由于该地区农宅没有保温设计，因此早期使用土坯砖外墙厚度在 300mm 左右，随着普通烧结砖的使用，外墙一般厚度在 270mm 左右。（2）在运输方面，村民在购买建筑材料时，一般都会遵循就近选择的原则（表4）。由于老河口市位于汉江河沿岸，因此砂石材料最易获得；水泥材料、普通烧结砖、门窗以及瓷砖材料一般在市区附近购买，距离一般在 20 30km；钢材需要到邻市或者襄阳市购买，距离一般在50km左右。对于砂、水泥、碎石、普通烧结砖、钢材、木材等材料需求较多，一般由载重汽车运输，窗户、门、图 4建筑全生命周期范围划分（图片来源：作者自绘）表 1不同时期农宅结构及形态（表格来源：作者自绘）表 2鄂西地区农村住宅平面类型（表格来源：作者自绘）图 5施工中的住宅（图片来源：作者自摄）表 3不同时期住宅建筑材料（表格来源：作者自绘）表 4运输工具及距离（表格来源：作者自绘）表 5暖通设备用能情况（表格来源：作者自绘）图 6太阳能热水器（图片来源：作者自摄）034陶瓷等材料，商家一般会用小型货车送货上门。（3）在施工方面，早期的农村住宅主要采用自建和雇用散工的方式进行建造，建造主要靠人力，很少使用电动器具，施工周期大约 4 6 个月。近年来随着建设规范性的提高，越来越多的农户会雇佣具有资质的小型施工团队。在施工机具使用方面，1995年以后电动夯实机、轻便吊（早期起重机）等施工机具，到2010年左右开始使用混凝土搅拌机（图5），施工周期在23个月左右。2.3运行维护阶段2.3.1运行阶段住宅在运行阶段的能耗主要体现在夏季防热、冬季采暖、生活热水、照明、炊事和娱乐等方面。在夏季防热方面，当地主要依靠空调和风扇降温（表 5），一年使用时间在 69 月。空调主要用于卧室，使用时间较长，多集中在一天中13:0016:00、19:00次日 2:00 时间段；风扇则用于厨房、餐厅等房间，使用时间为每天午饭和晚饭的做饭和用餐时间。在冬季采暖方面，采暖时间在一年的12月次年3月。采暖热源主要为薪柴、木炭、取暖器等方式进行间歇式采暖，一天使用时间多为 9:0011:00、14:0018:00 时间段，空调在冬季很少使用。在生活热水供应方面，厨房用水主要以电水壶、锅炉为主；洗澡用水普遍使用太阳能热水器（图6），少部分使用电热水器。在照明方面，目前基本都使用节能灯，而且大多数村民保持耕种习惯，作息十分规律，因此在此方面的能耗较小。在炊事方面，该地区做饭多为液化气+薪柴的方式，同时使用电饭锅、电磁炉等电器。其他电器如电视机、洗衣机已在农村住宅普遍使用，电脑等其他电器使用较少。2.3.2维护阶段经调研得知，农村住宅的建筑使用年限在40年左右，在住宅的使用期间，村民对于住宅的维护并没有固定的时间，一般是在使用的过程中出现问题（如屋顶漏水、窗户损坏等）住户自己修缮，因此，此部分能耗可忽略不计。2.4拆除回收阶段农村住宅拆除方式主要有人工拆除和机械拆除两种。早期土木、砖木结构的住宅多为人工拆除，1995年以后的砖混和砖框架结构以机械拆除为主。金属、塑料类建筑垃圾多以卖废品的形式处理，碎砖石一般就地掩埋或作为平整场地材料（图7），木材作为燃料回收。3碳排放量计算与分析根据以上调研分析，本文选取典型住宅，利用绿建斯维尔软件建筑碳排放CEEB2023进行碳排放量的计算，该软件的计算依据为建筑碳排放计算标准（GB/T51366-2019）。3.1计算模型选取本文选取目前当地现存量最大的、具有普遍特征的住宅作为计算模型，即表2中的3号住宅（建筑概况见表 6，平面图见表 2，立面图见图 8），计算全生命周期的碳排放量。3.2计算结果分析根据调研内容，利用绿建斯维尔软件建筑碳排放 CEEB2023 计算出该住宅各个阶段的 CO2排放量（表7）。从碳排放构成方面来看，建筑运行阶段的CO2排放量在总碳排放量中占比约 67（图 9），建材生产运输阶段的 CO2排放量在总碳排放量中占比约33，建筑建造拆除阶段的碳排放量在总碳排放量中占比不足1。通过计算可以看出，该地区住宅全生命的碳排放量主要集中在建材生产运输和建筑运行阶段，因此减少农宅在物化阶段和建筑运行阶段的碳排放是减碳的关键。结语本文通过湖北省襄阳市老河口市农村住宅的实地调研，了解鄂西北地区农村的住宅特点和能耗特点，并计算其碳排放量，可以看出该地区住宅碳排放量主要集中在建材生产运输和建筑运行阶段，参考文献：1李可,郝少波.乡村振兴背景下的鄂西北地区乡村风貌整治提升策略分析以十堰市樱桃沟村为例J.居舍,2020(26):10-12.2陈鹏.鄂西北传统天井围屋营建技艺研究以南漳县板桥镇传统民居为例J.沈阳建筑大学学报:社会科学版,2018,20(04):331-336.3徐楚星,赵敬源.鄂西北地区乡村住宅的节能设计优化研究J.建筑节能,2020,48(05):95-99+105.4田恬,张永志,刘赟.双碳目标下农村住宅节能及低碳路径研究J.绿色建筑,2023,15(01):29-32.5江悦悦,谢晓娜,田贯三,等.淄博市农村地区住宅不同采暖方式对能耗的影响J.节能,2022,41(12):10-13.6何文晶,袁静,仝晖.鲁中地区农村住宅碳排放分析J.山东建筑大学学报,2022,37(06):70-76.7吴伟鹏.新农村住宅建筑材料低碳化研究J.科学技术创新,2019(36):130-131.因此减少农宅在物化阶段和建筑运行阶段的碳排放是减碳的关键。综上，在当地住宅建设上要注意以下方面。（1）在建筑物化阶段，要多利用本土材料，选择新型低碳环保的建筑材料和可再生材料。（2）在建筑运行阶段，首先要优化住宅空间布局，合理选择住宅朝向；其次要合理控制住宅面积，不能一味追求面积大、空间大而产生不必要的资源浪费；再次要提高外围护结构的保温隔热性能；另外要注重可再生能源、低碳清洁能源的利用，如沼气、光伏发电等。（3）在住宅减碳的同时，还要提高当地的绿植面积，增加碳汇。表 6模拟住宅建筑概况（表格来源：作者自绘）图 7建筑废弃物利用（图片来源：作者自摄）图 9总碳排放构成（图片来源：作者自绘）表 7各阶段 CO2 排放量（表格来源：作者自绘）图 83 号住宅立面图（图片来源：作者自绘）