东北农村可再生能源利用现状与“五位一体”工程应用

董艳香，王国启

（吉林省双辽市农村能源新技术推广站，吉林 双辽 136400）

东北农村气候寒冷，整体能源消耗量较大，且能源使用效率不高，会产生较高损耗。在该地区开展和应用可再生能源技术，对弥补东北农村地区能源损耗、保障地区能源总量均有非常积极的作用。可再生能源与常规能源相比具有循环再生的特性，不仅能降低东北农村能源使用成本，还具有因地制宜、成本低廉、污染较少等多项优点，是东北农村能源后续发展的重要内容和方向。

依照《关于中国农业可再生能源及其管理问题的讨论》中有关农村能源的定义，农村能源指在农村地区范围内，以因地制宜为基础原则开发和利用的能源类型，常见的包括作物秸秆、人畜粪便、太阳能、地热能等；以及在农村地区范围内能够自主提供且直接消费的能源类型，常见的包括矿物质能、潮汐能、风能等。上述能源中大部分均为可再生能源类型。农村能源因此具备了资源多样性、分布广泛性、能量密度低、能源再生性、能源互换性等多项特征，农村政府部门要依照因地制宜、多能互补、综合利用、讲求效益的基本原则实现农村能源的有效利用。

一、东北农村可再生能源利用现状

结合当前东北农村地区在能源使用和发展中的实际情况来看，当前阶段东北农村地区常用的可再生能源主要包括：地热能、太阳能、生物质能等。辽宁省通过对能量多级利用新能源使用技术的创新研发和实践探讨，通过被动式太阳能建筑、架空炕连灶技术、人畜能源环境工程的建设和开发，有效加强了对农村可再生能源的利用效率，不仅改变了当地居民的生活方式，还有效提升了生活水平[1]。

辽宁省恒仁县大力建设被动式太阳能房、节能炕灶、户用沼气池等，上述设施设备在实际运转中均有产生和提供可再生能源的效果，对于弥补当地居民的能源使用不足问题发挥了非常积极的作用，同时还具有一定的经济效益。

二、东北“五位一体”应用案例

以吉林省双辽市农村XX 县所用的“五位一体”农村可再生能源转换技术工程为例，对东北农村地区实用可再生能源技术的应用进行分析。

1、“五位一体”农村可再生能源转换工程的组成

“五位一体”农村可再生能源转换工程技术是以辽宁省“四位一体”农村能源建设模式为基础，结合吉林省双辽市农村实际情况进行研发和创造而成的农村可再生能源利用技术。该技术以太阳能作为主要能源，以沼气池作为能源转换纽带，通过生物能源转换技术，在特定区域范围内将东北型太阳能采暖房住宅、节能日光温室、沼气池、畜禽社、蔬菜生产基地等有效结合，进而实现产气直接连接积肥、种植与养殖同步、能源与物流循环的农村可再生能源生态系统。

（1）太阳能采暖房

太阳能采暖房的基础结构由毛石与水撼砂共同组成，墙体为空心砖并外挂聚苯乙烯保温板。房间中设置有地圈梁、窗口、构造柱等多项结构，屋面采取坡屋面，同时使用钢筋混凝土现浇完成。太阳能采暖房在使用中能通过太阳能集热器不断收集太阳能，使用生物质锅炉为房间住户提供采暖、热水等功能。

太阳能采暖系统涵盖热能提供设备、储热设备、换热设备以及其他热能利用设备，集热器建造中使用屋面嵌入式结构，不会损害建筑本身的美观性、协调性。此外，集热器还加载有防水系统与排水系统，能充分利用太阳能满足住户的采暖、热水、炊事等诸多生活能源需求，对提升农村地区的环境卫生有非常积极的效果[2]。

（2）日光温室

日光温室采取室内无柱钢骨架砌体墙建造而成，各项水平距离、房屋脊高、墙体高度、坡体角度、地面夹角等几何参数，需结合当地的实际经纬度进行计算设计。

吉林省双辽市XX 县地处于北纬32°～43°范围内，因此前坡参考角高度为20.5°～31.5°，后坡仰角为30°～40°，超过当地冬至正中午时刻太阳高度角5°～8°；房屋脊高超过后墙高度80 cm。

（3）沼气池

如当前住户建造有猪舍，在猪舍下方均会建造沼气池，一般选用水压式沼气池。沼气池需建造发酵间、贮气间、进料口以及出料口等多个单元。住户养1 头猪，沼气池体积约在0.6 m3左右。吉林省双辽市XX 县在充分考虑农村施工方便、维护方便和行走方便的基础上，沼气池气池体积多设计为5～10 m3。需注意的是，在建造太阳能采暖房时，房内厕所也需与沼气池形成连接[3]。

（4）猪舍建造

猪舍建造时必须充分考虑生猪养殖对环境的适应能力和成长要求，要以每头猪养成以后的躺卧面积为基础，规划排粪和活动区域。

猪舍多使用水泥地面并设置有炉灰渣、珍珠岩、空心砖等保温材料，使用油毡、沥青等防潮材料，可有效解决东北农村地区常年又冷又潮的气候问题，以保障猪舍保温、防潮。

猪舍一般使用漏缝地板，下方设置排粪区，依照漏缝地板的尺寸决定排粪沟的具体尺寸。猪舍出粪口应与沼气池的入料口形成有效连接，确保粪便经过有效处理后能顺利进入沼气池。

2、“五位一体”农村可再生能源转换工程应用效果

该技术应用以太阳能采暖房作为主要组成结构，是使用太阳能解决东北地区农村居民日常采暖、热水、炊事等生活能源的重要方式。

建造太阳能采暖房时，首先要充分考虑当前太阳能采暖系统的设计，并设置辅助能源。特别需要注意解决太阳能采暖房各项设备使用中的防冻问题以及能源转换问题。为更加有效和充分吸收太阳能，太阳能集热器的面积普遍较大，在非采暖季节经常出现太阳能收集过多问题。用户可安装集热器排空装置、散热系统等确保太阳能采暖房始终处于安全温度。

吉林省双辽市XX 县太阳能采暖房在实际使用中多使用低温地板采暖系统，供水温度一般在40℃，生活热水供水温度在50～60℃。

三、结语

近年来，东北农村地区使用的可再生能源技术越来越多，单一的可再生能源技术无法有效满足农村地区能量使用的综合性要求，因此当前东北农村地区可再生能源使用多以复合型的能源转换技术为主，对提升东北农村地区的能源使用效率发挥了非常积极的作用。“五位一体”农村可再生能源转换工程综合应用多种可再生能源，有效提升了东北农村可再生能源的使用效率和使用范围。