摘要
我国建筑领域能耗占全社会总能耗的比例逐年上升，其中农村住宅用能占全国建
筑用能的四分之一。由于缺乏专业的设计与建造，农村住宅建筑仍然存在着高能耗、
低舒适的问题，再加上散煤燃烧和生物质散烧等供暖方式效率低下，特别是受技术和
经济条件的制约，造成了严重的能源浪费和环境污染。因此，积极探索农村住宅低碳
优化设计与改造路径对降低住宅能耗和“双碳”目标的实现具有重要意义。
本文运用?经济学分析法与生命周期评价法对寒冷地区农村住宅建筑系统展开
研究，提出农村住宅适候性优化设计方法。选择典型性农村住宅开展实地调研与数据
监测，以此构建了寒冷地区农村住宅建筑系统基准模型，同时以外墙材料、保温材料、
保温厚度、窗墙比和供能设备为变量构建了2.43×106例设计方案优化策略库。选择生
命周期能耗、?耗、碳排放和建筑系统?成本作为目标函数，针对设计模型实施多目
标优化，基于熵权TOPSIS算法确定了最优设计模型并对其进行采光校核。结果表明，
在满足室内采光需求的条件下，窗墙比为0.2时建筑系统的能耗、碳排放与建筑系统
?成本均最低，优化模型的节能率、节?率、减碳率和建筑系统?成本均降低70%左
右，系统?效率为5%左右，其中燃气壁挂炉?效率较分体式热泵空调?效率高，且
提高设备效率比改善围护结构保温性能节?效果更明显。此外，综合考虑农村住宅现
状和供能设备弊端，提出了一种新型太阳能光伏光热耦合空气源热泵农村住宅清洁供
能系统，有效利用农村住宅屋顶太阳能的同时可以满足室内冬夏季的热舒适需求。基
于能量模型和?模型开展数值模拟并筛选最优工质。结果表明，系统中冷却型光伏板
的发电效率在冬季可提高4.1%~13.7%，夏季提高1.1%~10.6%；此外充注R717工质
的系统具有最高的年能量利用系数和年?效率，分别为1.654与0.251。
本文针对寒冷地区农村住宅建筑本体与设备系统一体化系统开展了?经济学性
能分析与优化设计研究，提出了寒冷地区农村住宅适候性优化设计策略与供能设备，
构建了农村住宅优化设计策略库，同时提出了一种新型的太阳能光伏光热耦合空气源
热泵农村住宅清洁供能系统，为实现“双碳”目标，建设宜居农村住宅提供理论与策
略支持。
关键词：农村住宅；建筑系统；?经济学；生命周期；太阳能；空气源热泵
I
II
ABSTRACT
TheproportionofenergyconsumptioninChina’sconstructionsectorinthetotalenergy
consumptionofthewholesocietyisincreasingyearbyyear,withruralresidentialenergy
accountingforaquarterofthenationalbuildingenergyconsumption.Duetothelackof
professionaldesignandconstruction,ruralresidencesstillhavetheproblemsofhighenergy
consumptionandlowcomfort,coupledwithinefficientheatingmethodssuchasbulkcoal
combustionandbiomassbulkcombustion,especiallyduetotechnicalandeconomic
constraints,resultinginseriousenergywasteandenvironmentalpollution.Therefore,
activelyexploringlow-carbonoptimaldesignandtransformationpathsforruralresidenceis
ofgreatsignificanceforreducingresidentialenergyco