摘要：原文发表于《科技导报》2025年第6期《中国农村绿色低碳住宅研究进展》减少碳排放是应对气候危机的重要手段。作为碳排放的主要来源，建筑行业减排对推进节能减排工作有着重大意义，而我国农村住宅建筑用能强度高于城市、碳排放潜力尚未充分释放的现实表明，农村建筑是提高国家

减少碳排放是应对气候危机的重要手段。作为碳排放的主要来源，建筑行业减排对推进节能减排工作有着重大意义，而我国农村住宅建筑用能强度高于城市、碳排放潜力尚未充分释放的现实表明，农村建筑是提高国家建筑能源效率的重要机遇。《科技导报》邀请成都理工大学环境与土木工程学院王芳琳、敖仪斌，基于现有政策和建筑全生命周期体系，从农村低碳住宅的发展决策、材料与建造过程、日常运营、居民低碳行为、拆除及回收5个方面对农村低碳住宅研究进行了总结，分析了影响农村住宅碳排放的主要因素，结合数字化技术深入探究了居民低碳行为意愿等内容，阐述了提高农村住宅建筑能源效率的策略，指出了农村低碳住宅的研究建议和发展方向。

应对气候变化是全球面临的重大挑战，世界各国都在积极采取行动减少碳排放。中国在2020年9月宣布，2030年之前实现二氧化碳排放峰值，2060年实现碳中和。在“双碳”目标的背景下，积极寻找碳减排路径成为实现该目标的重要手段。值得注意的是，从住宅建筑每平米用能强度的角度分析，农村住宅建筑用能强度比城市住宅建筑的用能强度高，给区域建筑节能环保带来巨大挑战。因此，农村建筑是提高国家建筑能源效率的机遇，考虑农村住宅建筑的节能潜力，实施减少农村住宅碳排放的策略，对实现“双碳”目标和乡村振兴战略显得尤为重要。

01.

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农村低碳住宅发展政策

引入市场激励措施以及更好的决策和建筑法规，是减少农村住宅碳排放的最相关因素。构建农村住宅碳排放全生命周期体系是制定节能措施的依据。

材料及运输、建造阶段是农村低碳住宅最传统的低碳优化方向。建筑师还可通过地理优势、建筑形状系数、住宅功能分区等对住宅进行建筑规划和设计，达到低碳节能的目的。同时政府能对绿色农房给予政策扶持，推动绿色金融和绿色建筑协同发展。

运营阶段即维持农村居民生活所产生的碳排放，农村生活碳排放主要集中在供冷、供热与照明系统。由于国内气候条件复杂，政府需要结合当地的材料和资源来推广低碳能源技术。例如太阳能资源丰富地区，太阳能热水器、光伏等可作为节能主要措施。风能、地热能和生物质能也将合理利用在各个地区。

在农村低碳住宅背景下，居民的参与和社区沟通对可持续住宅也十分重要，居民需要接受低碳概念并引入低碳替代品，并将其融入日常生活中的各种情形，从而有利于“政策-认知-行为”协同的低碳治理环境。

由于城镇化、老龄化、人口外流等原因，农村出现许多空房或常年未维护的危房。为促进资源循环利用及生态环境保护，政府鼓励优先考虑保留和改造既有建筑，减少不必要的拆除，通过源头控制有效减少拆除过程中产生的垃圾量。同时建立回收激励机制。

因此，我们的研究将从住宅的全生命周期节能进行展开，系统梳理农村低碳住宅相关的研究现状，以期提供积极有效的低碳住宅措施建议，从而更好地推动低碳发展相关研究工作。基本内容如图1所示。

图1 农村低碳住宅相关研究框架

02.

农村住宅材料与建造阶段

农村住宅全生命周期的前2个阶段是住宅的材料与建造，即材料生产运输与住宅建造过程。由于气候、人口密度、土地规划等原因，中国农村住宅结构通常是一二层楼房且带庭院的独栋，实心砖墙、单层玻璃窗、瓷砖是最常用的外围结构材料。因此农村住宅普遍存在缺乏隔热层，气密性差、保温隔热效率低下等问题，寻找低碳节能材料以及对住宅进行合理的规划和布局是改善农村住宅高碳排的关键途径。

从农村住宅建筑材料角度分析，竹子由于其可再生性、低能耗等特点，被认为是一种可持续原材料，研究发现用工程竹建造的农村住宅全生命周期碳排放量比钢筋混凝土建筑低30.4%。利用薄混凝土壳系统作为楼板和梁的低碳替代品，在生产阶段的碳排放量减少了53%~58%。除生产阶段外，材料运输阶段也能降低隐含碳排放，即通过优化钢结构截面，节省1/3的钢材重量，从而实现运输阶段的隐含碳减排。同时，在建设低碳农村住宅时需要将成本作为考量标准之一，研究人员发现梁上双向板和空心板可以同时降低成本和碳排放。对于已建住宅，在维护结构中添加隔热材料，并将单层玻璃换成双层玻璃，不仅每年采暖能耗可节省60% 左右，还减少了重建成本。装配式建筑在减少建筑全生命周期碳排放具有巨大潜力，其中装配式钢结构建筑发展迅速，因此有研究尝试将装配式冷弯薄壁型钢房屋应用在农村住宅建筑中，该结构达到双保温技术，减少了热传递，提高了保温效率。还有研究结合木结构和装配式结构提出了一种新型装配式木结构墙板，通过数值模拟发现在墙板内部填充聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）可满足寒冷地区住宅节能标准，热工性能也满足要求。

有研究基于“数字”“智能”等技术，收集夏热冬冷气候地区的农村住宅建筑平面图，利用遗传算法实现农村低碳住宅设计的自动生成，建立了一个算法类范式来提高设计建筑的总体节能潜力。然而范式只提供了节能理论，其生成的“技术最优解”往往依赖高成本的改造技术。因此对于经济水平不高的农村居民来说，成本成为了农村住宅节能改造的首要障碍。ECC（energy consumption, carbon emission and cost）模型即能源消耗、碳排放和成本模型，实现了将成本集成在低碳评价中的需求。研究表明，降低能耗和成本最合适的策略是提高建筑气密性，且可以根据气候条件和经济实力，为不同农村地区设计最佳建筑配置。有学者对当地农村住宅进行测算发现，农村住宅长度12.6 m，宽7.8 m，层高2.7 m为热舒适度的最佳优化策略，该策略使冬季生理等效温度（PET）提高了4.17℃，夏季PET降低0.66℃。

另一种增加住宅热舒适性，提高保温隔热效率的方法是合理利用太阳能。即通过改变住宅朝向或增加透光度等提高住宅供暖效率和照明效率，如采用Trombr墙、相变材料（PCM）以及改善空间以期合理利用太阳能。由于农村经济实力低，因此需要低成本的能源改造来降低能源使用，利用双层玻璃代替单层玻璃，由于渗透气流和透射值的降低，能够使供暖能源使用量降低6%。

03.

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农村住宅运营阶段

由于农村和城镇生活状态不同，农村住宅运营阶段的碳排放集中在热舒适度差造成的高碳排，即供冷、供热和照明阶段。多数农村住宅与生态系统不兼容，且质量、功能和能源效率无法得到保障，不合理的家庭能源结构将不可避免地导致农村住宅内能源效率低、能源消耗大幅增加。农村地区的污染物排放越来越严重。因此，在夏季和冬季的农村住宅建筑设计中，需要考虑开发节能潜力，以实现“乡村振兴”战略和“双碳”目标。

在过去几十年，农村地区大多在冬季使用木材和煤炭进行供暖，从而导致农村居民面临室内和室外的空气污染，同时也导致了大量的二氧化碳排放。有研究提出了结合光伏热模的新式地面源热泵，解决了传统光伏和热泵效率低的问题，其总发电量大于机组功耗，实现了低能耗住房概念。为节约成本，提高农村低碳投资，生物质能源作为促进生产生物燃料作物的农村经济，适合与再生资源太阳能进行耦合，还可利用太阳能集热器和附加太阳空间进行耦合。该方法不仅降低了能源成本，也降低了节能改造难度。

由于农村地区缺乏健全的基础能源设备，因此与城市建筑相比有更多的节能激励措施。为了让农村居民在经济上能负担低碳能源，有学者构建了具有容量分配和运营优化的两层模型。从运营战略上分析，由太阳能和空气能源组成的分散式综合能源系统双目标运营优化模型，将光伏剩余电力分配给储能电池和市政电网，旨在尽量减少经济和污染物。除运营层外，在规划层，如何量化系统升级的可持续性也需进一步分析，有研究引入4E（能源、能量、经济、环境）综合评价模型，评估太阳能—生物质能系统性能，以经济、供应潜力、环境和社会决策框架确定最佳的区域可再生能源系统。

04.

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农村居民的低碳行为

实现低碳住宅的主要方向有更新低碳材料、调整住宅设计、增加能源效率、能源结构转型等，这些方法很大程度上能减少农村住宅碳排量。但是除了政府自上而下的政策指导和支持外，还需要居民和社区自下而上的转换生活习惯和提升低碳意识，调动节能积极性。

居民被动低碳行为即受外部因素影响从而改变自身的行为。通过农民参与式评估方法，总结出家庭规模、经济、居住环境都是影响农民节能行为的关键外部因素。家庭人口中小孩比老人的比例越大，能源使用频率越高；家庭经济越好，对节能产品和现代能源的购买力越好；农民居住的海拔越高，能源的可获得性就越差，从而越不容易有节能行为。还有研究发现，高质量的庭院环境可以吸引居民减少室内空间的使用和建筑能源消耗。除家庭特征外，村委会在采用低碳替代品的决策中也发挥了关键作用。政府的运营补贴和设备补贴在一定程度上减少了家庭经济对低碳行为的影响。宣传和指导构成了采用新技术的基础，研究表明，宣传可能帮助决策，有价值的信息会自主传播，居民越了解，就越有使用新能源的可能。

有研究从心理因素和节能行为之间的相互作用进行研究，结果表明，农民的信仰、价值观、态度会在个人层面影响能源消费。感知行为控制是节能意图的决定性因素，社会规范和环境责任感更有可能激励节能行为，社会信任对使用清洁能源的意愿产生了负面影响，而群体心态、感知有用性、感知易用性能对使用清洁能源产生积极影响。除了感知行为外，面子意识和权利意识也会对农村居民使用可再生能源产生影响。另外，政策认知可以最大程度减少意识和行为偏差，当农村居民对新能源了解得越多，越能产生使用新能源的积极性。居民对气候变化的适应性也会影响节能制冷设备的购买意向与实际行动，应对气候的经验性缩小了行为和意识的偏差。

05.

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农村住宅的拆除和回收

在低碳背景下，为保证住宅拆除和回收过程的低碳化，需要综合考虑拆除方法的环保性、材料的循环利用以及整个流程的能源效率。为保证建材的二次利用，在初始设计时需考虑材料的选择及构件节点设计。因此，优先选用具有高耐久性和高适应性的多功能材料，提升工业化装配程度，能够有效增强建筑拆除的可行性，并提高构件的回收与再利用率。除拆除施工及建材回收利用外，废旧建材运输也会造成一定的碳排放，主要包括运输距离、装载效率、运输工具能源类型。优化运输路线、采用清洁能源运输工具等，都可以直接减少运输过程中的碳足迹。

06.

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结论

我们以住宅全寿命周期为框架，以相应的低碳政策为指导，分析了农村低碳住宅的相关研究，包括规划与决策阶段、建造阶段、材料生产及运输阶段、运营阶段、拆除和回收阶段。与传统全寿命周期研究的不同之处在于，我们对农村居民低碳行为进行了分析，旨在通过政策的自上而下驱动及居民自下而上的影响，健全和完善农村住宅低碳机制。分析框架如图2所示。

图2 农村低碳住宅研究内容

在政策层面，引入市场激励和完善建筑法规被认为是减少农村住宅碳排放的关键。在运营阶段，基础设施的薄弱和技术的推广难度，仍是农村低碳住宅发展的主要障碍。政策引导和社区参与，能够有效提升农村居民的低碳意识与行为。在农村住宅的拆除和回收过程中，对环保性、材料循环利用和能源效率的综合考量至关重要。

07.

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展望

从建筑全寿命周期的角度，在规划、设计、施工、运营、拆除及回收5个阶段都有相应的农村住宅低碳研究，但大多数研究都以单栋平面图或建筑结构相对单一的房屋案例进行研究，由于地域广阔，农村房屋存在地区和季节性差异。因此，之后的研究可扩大数据收集样本及收集时间，增加结果的可概括性，从而有助于完善相关标准和建设指南。

在进行农村低碳住宅改造时，可以进一步研究在减少能源消耗的同时优化农村房屋的室内环境的其他因素。

关于农村居民的低碳行为，多数研究都是通过问卷调查进行实证分析，这种方法主要反映了样本的平均结构，但无法观察到某些特定现象。在数字化的背景下，未来的研究可以利用神经工程等方法对农村居民进行深入研究，从而充分了解其低碳行为及意愿。

目前关于农村住宅的拆除和回收阶段的研究较少，现有研究对拆除和回收阶段的碳排放都是以估算为准，在严密性和准确性上稍有欠缺。之后的研究将出现更多适宜的案例，为相关研究提供实证分析的基础。

农村住宅建筑是提高国家建筑能源效率的重要机会，同时也是实现“双碳”、提高农村居民生活水平的重要途径。在未来的研究中，可扩展研究广度、加强数字化研究方法、加深研究精度，以探索住宅建筑全寿命周期及其他的影响因素，从而构建高质量、低能耗的农村住宅环境。

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来源：科技导报