寧夏平羅縣寶豐鎮(zhèn)興勝村超低能耗農(nóng)宅實(shí)景圖。圖源[4]

撰文 | 戴晶晶

曾經(jīng)白茫茫的西北鹽堿荒灘，如今拔地而起一排排窗明幾凈、白墻黛瓦的智能農(nóng)宅：只需“傻瓜式”設(shè)定，住戶就能擁有冬暖夏涼的恒溫體驗(yàn)，在最大限度降低能源消耗的同時(shí)，還能靠房子發(fā)電賺錢——這樣連城市都罕見的建筑，在寧夏平羅縣寶豐鎮(zhèn)興勝村已落地為現(xiàn)實(shí)。

“我原先住的土房是磚混結(jié)構(gòu)、木頭門窗，夏天悶熱，冬天保溫不咋好還透風(fēng)，得使勁燒煤，”興勝村的村民馬向輝回憶說，“前幾年煤價(jià)高的時(shí)候，取暖季能燒掉八九千塊錢。

搬進(jìn)新家后，馬向輝不再為拉煤生火和清掃灰塵犯愁，冬天干完活進(jìn)門就是暖洋洋的屋子，他感慨：“外面零下二三十度，房間里一直是二十多度，冬天擺了一溜花，不管蘭花還是百合，見證它們成長花開的時(shí)候特別幸福。”

新農(nóng)宅不僅住得環(huán)保舒適，算起賬來也更劃算。興勝村的黨支部書記兼村委會(huì)主任何超告訴《知識(shí)分子》，通過3匹的空氣源熱泵，村戶一個(gè)冬天的采暖總費(fèi)用已經(jīng)降至1000-1500元。

此外，新房的屋頂光伏平均每天能“曬出”約20度電，儲(chǔ)能系統(tǒng)在發(fā)電高峰期存儲(chǔ)多余電量，反向賣給電網(wǎng)，平均一年可以給馬向輝等家庭帶來近1200元的額外收益。

從“基本可住”轉(zhuǎn)向“宜居低碳”，興勝村的超低能耗農(nóng)宅降低了村民生活成本，也在建筑材料、節(jié)能技術(shù)與鄉(xiāng)村風(fēng)貌融合方面，為未來農(nóng)村建筑探索了可能的“樣板房”。

01 超低能耗農(nóng)宅的先試先行

建筑行業(yè)是中國的碳排放大戶，2022年，建筑與建筑業(yè)建造碳排放總量占中國能源相關(guān)碳排放的48.3%，能耗總量占全國能源消費(fèi)總量的44.8%。在這其中，農(nóng)村建筑運(yùn)行碳排放達(dá)到了4.8億噸，占全國建筑運(yùn)行總碳排放的兩成多。[1]

盡管近年來中國持續(xù)推進(jìn)農(nóng)村人居環(huán)境整治、普及電氣化設(shè)備，但不少地區(qū)農(nóng)村建筑的保溫性能和采暖方式仍相對(duì)落后，導(dǎo)致室溫難以保障、能耗水平居高不下，若維持現(xiàn)有形態(tài)，將成為中國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的潛在壓力源。

能源基金會(huì)城市與區(qū)域發(fā)展執(zhí)行主任王志高指出，農(nóng)村節(jié)能建筑推廣面臨三大難點(diǎn)：一是改造成本高，農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)承受能力有限；二是對(duì)節(jié)能住宅的認(rèn)知不足，缺乏有效引導(dǎo)；三是相關(guān)政策與標(biāo)準(zhǔn)體系不健全。

“城市住宅從上世紀(jì)80年代后期就開始實(shí)行建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，并不斷演進(jìn)，”王志高在接受《知識(shí)分子》采訪時(shí)表示，“相比之下，農(nóng)村建筑長期缺乏相關(guān)規(guī)范。2013年雖然出臺(tái)了《農(nóng)村居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，但屬于推薦性標(biāo)準(zhǔn)，缺乏實(shí)際約束力?！?/p>

中國整體的建筑節(jié)能自上世紀(jì)80年代起步，節(jié)能比例經(jīng)歷了30%、50%、65%的三步走。2019年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，以2016年建筑能效為基準(zhǔn)，將實(shí)現(xiàn)零能耗建筑的過程分為超低能耗（50%）、近零能耗（60-75%）和零能耗建筑（100%）。

截至2023年底，中國累計(jì)建成超低能耗、近零能耗建筑超過4370萬平方米，但整體仍處于推廣初期，城市尚未形成規(guī)?；l(fā)展，農(nóng)村則主要依賴少數(shù)試點(diǎn)示范推進(jìn)。

寧夏平羅縣興勝村就是多方合力下，先進(jìn)節(jié)能農(nóng)宅建設(shè)的先行試點(diǎn)。

興勝村擁有500多戶人家，以牛羊養(yǎng)殖販運(yùn)作為主要經(jīng)濟(jì)來源，曾是人口外流、老舊危房多的典型“空心村”。隨著平羅縣實(shí)施“空心村”退出整治利用，興勝村開始分期推進(jìn)新村建設(shè)，為村民提供現(xiàn)代化的集中居住社區(qū)。

“2019年我們啟動(dòng)一期項(xiàng)目，初衷是建設(shè)抗震房來解決住房安全問題，對(duì)零碳建筑、氣密保溫等理念并不熟悉，”興勝村黨支部書記何超說，“后來在村上企業(yè)家中昊銀晨董事長陳廷敏的推動(dòng)下，我們對(duì)接了政府'煤改電'項(xiàng)目補(bǔ)貼，開始使用空氣源熱泵代替鍋爐。”

空氣源熱泵是由電能驅(qū)動(dòng)能夠高效利用低品位熱能的加熱裝置，能夠制冷、制熱。根據(jù)《超低能耗建筑熱泵技術(shù)應(yīng)用研究報(bào)告》，供暖季空氣源熱泵系統(tǒng)對(duì)比燃?xì)獠膳癄t可產(chǎn)生約33%的節(jié)能效益、23%的減排效益。[2]

2022年，興勝村近零能耗農(nóng)宅二期項(xiàng)目開工，共建設(shè)33戶超低能耗住宅，由興勝村和寧夏大學(xué)、寧夏建筑設(shè)計(jì)院以及寧夏中昊銀晨能源技術(shù)服務(wù)有限公司合作開發(fā)，于2024年12月全面落成。

二期項(xiàng)目共有三類戶型，一戶德國被動(dòng)房研究所（PHI）認(rèn)證的被動(dòng)房，十戶近零能耗建筑，二十五戶超低能耗建筑，每戶住宅均配備了5.4千瓦光伏、10度的儲(chǔ)能以及空氣源熱泵。其中，PHI認(rèn)證的被動(dòng)房具有最高的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

被動(dòng)房（Passive House）是一種起源于德國的節(jié)能建筑，通過提高建筑保溫、隔熱和氣密性能，以及高效熱回收等技術(shù)手段，極大降低了建筑的采暖和制冷需求。獲得PHI認(rèn)證的普通（Classic）被動(dòng)房要求供暖需求不大于15千瓦時(shí)/平米·年，在50帕斯卡壓力下每小時(shí)最多換氣0.6 次，可再生一次能源需求每平方米每年不超過60千瓦時(shí)??。[3]

據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目每年總節(jié)能量約754380千瓦時(shí)，折合標(biāo)煤396.1噸，可減少二氧化碳排放978.4噸、二氧化硫排放7.92噸、粉塵排放3.96噸。[4]

2024年12月，由中國建筑節(jié)能協(xié)會(huì)主辦的第十一屆全國近零能耗與零碳建筑大會(huì)上，興勝村被評(píng)為“2024年近零能耗農(nóng)宅項(xiàng)目”。

02 “光儲(chǔ)直柔”助力智慧建筑

興勝村二期項(xiàng)目的新農(nóng)宅以高能效的建筑本體結(jié)構(gòu)、分布式光伏耦合儲(chǔ)能系統(tǒng)、以及太陽能光熱+空氣源熱泵作為技術(shù)核心。

寧夏大學(xué)建筑學(xué)院副教授劉娟向《知識(shí)分子》介紹，興勝村二期的住宅外墻采用煤矸石頁巖空心保溫磚和蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土隔墻板（ALC）板兩種板材、鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面，以及三玻兩腔斷橋鋁合金窗。

傳熱系數(shù)是建筑構(gòu)件對(duì)熱傳輸能力的度量指標(biāo)，系數(shù)越小說明傳熱能力越差，也就意味著保溫效果更好。以興勝村二期項(xiàng)目住宅的窗戶為例，被動(dòng)房該構(gòu)件的傳熱系數(shù)是0.8，近零能耗建筑和超低能耗建筑的傳熱系數(shù)分別是0.8和1.6。

使用高效隔熱材料和構(gòu)件，能夠顯著降低能源消耗?！敖?jīng)過測試，在采暖季最冷的一天，（興勝村）被動(dòng)房和近零能耗房空氣源熱泵的耗電量分別是6度和15度。”劉娟說。

光伏建筑一體化（BIPV）與“光儲(chǔ)直柔”技術(shù)的運(yùn)用是興勝村近零能耗農(nóng)宅項(xiàng)目的亮點(diǎn)，使其能夠?qū)⒖稍偕茉粗苯幼鳛榉课葸\(yùn)作的動(dòng)力源。其中BIPV技術(shù)利用屋頂安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)，單戶裝機(jī)容量5.4千瓦。

“光儲(chǔ)直柔”是光伏、儲(chǔ)能、直流電系統(tǒng)和柔性用電四項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合，將用電需求由剛性負(fù)荷過渡至柔性負(fù)荷。興勝村二期項(xiàng)目中，10千瓦的儲(chǔ)能電池允許光伏電力優(yōu)先滿足農(nóng)戶的用電求以及儲(chǔ)能充電需求，多余的電力有序地送入電網(wǎng)。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)儲(chǔ)能接入模塊和智能配電柜的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了能源的分布式存儲(chǔ)和智能調(diào)度。

“我們幾乎所有設(shè)備都是智能化的，不需要住戶過多地操作?！睂幭闹嘘汇y晨能源技術(shù)服務(wù)有限公司興勝村項(xiàng)目經(jīng)理?xiàng)钚↓埍硎尽?/p>

“光儲(chǔ)直柔”系統(tǒng)按照自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的原則，能夠?qū)崿F(xiàn)相當(dāng)比例的光伏電量就地消納，并結(jié)合儲(chǔ)能減輕電網(wǎng)調(diào)度壓力。

近年來，中國分布式光伏發(fā)電爆發(fā)式增長，接網(wǎng)消納已成為主要瓶頸。2024年，中國分布式光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)達(dá)到3.7億千瓦，占全部光伏裝機(jī)的42%。在寧夏，得益于地勢高、日照時(shí)間長、輻射強(qiáng)，光伏發(fā)電資源尤為豐富。

寶豐鎮(zhèn)供電所副所長余濤認(rèn)為，對(duì)于普通農(nóng)戶而言，全額上網(wǎng)可能面臨臺(tái)區(qū)無法消納過多電量的困境，而余電上網(wǎng)的模式下，農(nóng)戶能盡量利用自產(chǎn)電能，避免電量被限制，效益更為顯著。

興勝村的新農(nóng)宅通過5.4千瓦的光伏，平均每年發(fā)電量能達(dá)到7200-9000度，而每家每戶年用電量約為5000度，以非采暖季獲得的光伏賣電收益，已經(jīng)能夠基本補(bǔ)足冬季額外耗電的支出。

03 零碳建筑的挑戰(zhàn)與未來

“好的窗戶、建筑結(jié)構(gòu)、光伏系統(tǒng)的安裝及儲(chǔ)能裝置的費(fèi)用等，意味著更高的造價(jià)，因此零碳建筑的增量成本要高于一般建筑。”住建部科技委建筑節(jié)能與綠色建筑專委會(huì)專家武涌在接受《知識(shí)分子》采訪時(shí)指出，零碳建筑的增量成本大約為1600元/平方米。

“要推動(dòng)零碳建筑在農(nóng)村的發(fā)展，這部分增量成本怎么解決就是很大的障礙?！蔽溆勘硎?。

興勝村二期項(xiàng)目建造初期就存在著較大的資金缺口。分房型來看，興勝村被動(dòng)房每平米的造價(jià)約為4300元，近零能耗與超低能耗農(nóng)宅分別為3700元、3300元。

興勝村黨支部書記何超坦言，從房屋主體、基礎(chǔ)設(shè)施到可再生能源設(shè)備，該項(xiàng)目總投資將近2300萬，而當(dāng)時(shí)項(xiàng)目啟動(dòng)資金只有200多萬。

興勝村因此尋求了自然資源局、鄉(xiāng)村振興局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局等政府部門的補(bǔ)貼，并獲得了寧夏大學(xué)專家教授團(tuán)隊(duì)、寧夏建筑設(shè)計(jì)院規(guī)劃，以及寧夏中昊銀晨能源技術(shù)服務(wù)有限公司等機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)與施工方面的支持。

“在寧夏，農(nóng)村近零能耗的建筑此前并沒有實(shí)例，”何超指出，“大家不計(jì)回報(bào)地把這個(gè)事推動(dòng)落地。”

根據(jù)平羅縣批復(fù)2022年可再生能源建筑應(yīng)用試點(diǎn)示范項(xiàng)目的概算表，興勝村零碳住宅光伏建筑一體化（BIPV）工程費(fèi)用99.64萬元，“光儲(chǔ)直柔”儲(chǔ)能工程187.04萬元，采暖工程98.92萬元，資金來源顯示為寧夏住建廳可再生能源建筑試點(diǎn)示范項(xiàng)目補(bǔ)助資金。[4]

在多方的補(bǔ)貼以及支持下，村民實(shí)際購入房屋的費(fèi)用并不高。例如，作為興勝村二期項(xiàng)目最早入住的村民，馬向輝花費(fèi)13.5萬元就購買了90平米的新宅。

“興勝村的案例不可避免地面臨著一些不可復(fù)制性的問題，尤其是在政府大量補(bǔ)貼，特別是維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能方面?！蔽溆恐赋?，但隨著清潔采暖工作的推動(dòng)，很多省份的農(nóng)村也已經(jīng)實(shí)施了類似的項(xiàng)目。

王志高認(rèn)為，政府在推動(dòng)超低能耗建筑相關(guān)技術(shù)的普及時(shí)，應(yīng)該不僅依賴資金支持，同時(shí)要?jiǎng)?chuàng)新商業(yè)機(jī)制，通過規(guī)模效應(yīng)等方法來有效降低各項(xiàng)成本，從而找到最優(yōu)的解決方案。

武涌進(jìn)一步設(shè)想了農(nóng)村未來的發(fā)展方向，他表示：“中國農(nóng)村有著豐富的可再生能源資源。未來應(yīng)推動(dòng)農(nóng)民從‘能源消費(fèi)者’向‘能源生產(chǎn)者’轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村能源的自給、循環(huán)和低碳發(fā)展?！?/p>

何超就計(jì)劃在三期、四期工程中，將農(nóng)宅的光伏板升級(jí)為光伏瓦，并擴(kuò)大儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模。他的目標(biāo)是將整個(gè)村落建設(shè)成一個(gè)自給自足的微電網(wǎng)，通過集中管理光伏發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備，最終實(shí)現(xiàn)村莊能源的獨(dú)立運(yùn)行。

興勝村的養(yǎng)殖場也正在布設(shè)光伏，規(guī)劃總規(guī)模達(dá)到42兆瓦，采用上方發(fā)電、底部養(yǎng)殖的畜光互補(bǔ)模式。

“通過這個(gè)項(xiàng)目，提高養(yǎng)殖場的基礎(chǔ)設(shè)施，滿足農(nóng)戶的養(yǎng)殖需求，還能提升村集體收入?！焙纬硎尽?/p>

基于自給自足，余電上網(wǎng)的能源系統(tǒng)模式，王志高認(rèn)為，農(nóng)村將因?yàn)閹缀鯖]有傳統(tǒng)化石燃料所帶來的污染源，人居環(huán)境變得優(yōu)美，另外隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展、就業(yè)機(jī)會(huì)增加以及收入水平的提升，農(nóng)村的生活質(zhì)量將得到極大改善。

“我還是喜歡在農(nóng)村多待一點(diǎn)，農(nóng)村推門就見天，推門就見綠色。雖然是冬天，稍微荒涼一點(diǎn)，但是說起來還是自由灑脫?！北绕鸪鞘?，馬向輝就更喜歡現(xiàn)在興勝村的環(huán)境。

“俺晚上出去之后就能看見滿天的星星，那個(gè)馬斯克星鏈天天就在這天空這邊飛來飛去的，特別特別的光亮。”馬向輝說。

參考文獻(xiàn)：

1.中國建筑節(jié)能協(xié)會(huì)聯(lián)合重慶大學(xué)《中國城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳排放研究報(bào)告（2024年版）》：http://www.xjaepi.org.cn/upload/portal/20250124/5af26b9d581063ad6c58594680ca30ae.pdf

2.https://mp.weixin.qq.com/s/oOD7boBd9Z2o-WwR5pv5pA

3.https://passiv.de/downloads/03_building_criteria_en.pdf

4.https://mp.weixin.qq.com/s/Xxr-wgGJxbBbj2QCEjL_jQ

5.https://pingluo.gov.cn/xxgk/zdlyxxgk/zdjsxm/202211/t20221117_3846631.html