产业报告2021丨农村乡镇清洁供暖：三、农村乡镇供暖发展现状

第二篇 农村乡镇清洁供暖

三、农村乡镇供暖发展现状

1.农宅现状及其特征

（1）中国北方地区大多数农村住宅布局较为分散，建筑多为单层单院式，不适合采用集中供暖方式。目前，北方农村地区应用的分散取暖方式主要有火炕、火炉、土暖气或散热器等。东北、西北和华北部分地区的农村大多使用火炕或火炉供暖，黑龙江、吉林、辽宁和河北四省区的农村冬季取暖还有一定比例的农户采用火墙、火炕等，火墙多数与火炕配合使用。

（2）北方农村的建筑多以砖木结构、砖混结构为主要类型，外墙材料多为粘土砖墙。这种砖墙的厚度多为 240 mm极少数为370 mm，外墙主要以素水泥砂浆或外墙涂料作饰面材料，少量采用瓷砖，因外墙体很少采取保温措施，故冬季热损耗严重。农村住宅的外窗框型材主要为铝合金。外门类型多为单层双扇对开式，该类型门窗冷风渗透较严重，密闭性差。屋顶一般采取木屋顶与预制板，屋顶多采用平屋顶形式，少数采用吊顶，而大部分屋顶都没有保温措施。地面的构造主要以水泥地面为主，缺乏保温措施，导致冬季时大量热量以热传导方式从地面流失，严重降低了热舒适性。

以山东省为例：房屋墙厚为240 mm。外墙厚15 mm，以涂抹石灰、水泥、砂浆的混凝土为主，内墙为水泥浆抹面厚15 mm，总厚度为270 mm。屋顶材料为厚300 mm的钢筋混凝土楼板。门采用1200 mm×2000 mm木质门，阳面窗采用1500 mm×1500 mm的单层玻璃窗，阴面窗采用600 mm×1000 mm的单层玻璃窗。地面采用石灰水泥铺平，房屋尺寸大小如图2-1所示。

图2-1山东省两间农村住宅模型图

其耗热量如表2-1。

表2-1 房间耗热量汇总表

由计算得出的数据可知，该类型农宅单位面积耗热量为176.09W／(m2·℃)，耗热量较大。农村房屋的墙体材料和结构大多数采用实心粘土砖等传统做法，功能分区不明确，难以进行空间变化布局，又因窗墙面积以及布局的不合理，地面基本不会设置保温层。因窗墙面积以及布局的不合理，地面基本不会设置保温层，门窗气密性差等原因，导致室内空气质量差，污染严重，温度波动大，夜间温度低，最终造成热舒适性下降。

（3）山西省和陕西省居住平房、楼房、窑洞的居民占比分别为75%、14%、11%和64%、22%、14%。该地区农宅外墙以370、240 mm为主，内墙均为240 mm。民宅普遍无保温措施，居民对提升房屋保温性能的意识薄弱；不足10%的居民会建造较厚的墙壁以提升房屋保温效果；77%的农户玻璃为单层；房屋门窗密闭性差，热量损耗大，不利于节约能源和降低取暖成本。农宅典型墙体材料见图2-2、2-3、2-4、2-5。

农宅典型屋顶形式见图2-6、2-7、2-8。农宅典型窗户类型见图2-9。

农宅典型外门类型见图2-10。

2.农村居民主要燃料来源

目前，农村地区农宅取暖有着传统能源与现代能源并存、清洁商品能源较少的特点。传统固体能源比如秸秆、薪柴、煤炭等材料使用还比较广泛。全国有44%和24%的农户以柴草、煤炭作为主要炊事取暖燃料，且地区差异大（表2-2）。北方地区农村取暖用散烧煤约合2亿吨标准煤，大多数农户仍依靠火炕、柴灶、普通火炉或土暖气等供暖。清洁取暖率不到15%。电力基础设施已经比较完善、家电已比较普及，但家电使用率偏低、家庭用电量较少的问题仍然存在。农村常住人口的人均生活用电量约为350 kW·h年（不含电瓶车和生产性用电），约为城镇人均用电量的1/2（部分统计数据高估了农村用电量）。

表2-2 2016年各地区使用各类炊事取暖燃料的农户构成（%）

数据来源：第三次全国农业普查主要数据公报；每户可选不超过2项，分项之和大于 100%。燃气包括煤气、天然气、液化石油气；青海省使用其他燃料家庭户主要是使用畜粪等；“—”表示接近于零。

3.农村收入水平与供暖选择

（1）农村地区用户供暖燃料主要以煤炭为主，薪柴、电为辅。根据对华北地区农村的调查统计，约5%的孤寡老人、低收入人群采用薪柴供暖；约50%~60%中等收入的农户使用小煤炉，其单个取暖季耗煤量约0.8~1.0 t；约25%~30%收入稍高的农户使用土暖气，每个取暖季耗煤量约1.5~2.0 t。另外，农村地区存在部分土炕，该部分用户一般采用燃煤与土炕相结合的方式，存在交叉使用的习惯，居民节约意识较强。对少部分安装了空调的用户，虽然冬季能够实现制热功能，但基本上冬天不开启空调，而是采用常规的燃煤取暖。

（2）如表2-3所示，就整个取暖季而言，蓄能式电暖器、空气源热泵以及浅层地热能热泵的单位面积供暖耗电量分别为190 kW·h、60 kW·h以及30 kW·h。而在整个取暖季燃气壁挂炉的耗气量为10.8 m3／(m2·供暖季)，另外优质煤的价格按照450元／t的价格计算，当取暖面积为100 m2时，每个取暖季需要花费1575元的燃煤费用。

表2-3 不同供暖方式经济分析

（3）在对黑龙江、山东（阳信县、齐河县、嘉祥县）、河北（怀安县、盐山县）、陕西 （甘泉县）、甘肃（西和县）、新疆（沙雅县、库车县）等省区农村进行问卷调研时，各地区基本情况如表2-4所示。

表2-4 2020年北方不同省份问卷调查结果

所调研区域的农村生物质供热模式可以分为两大方向：以清洁燃烧炉具+生物质颗粒成型燃料、普通炉具+生物质燃料、节能炉具+清洁燃料为代表的分户式供暖模式；以生物质锅炉+生物质成型燃料为代表的区域集中供暖模式。生物质成型燃料集中供暖模式在我国北方地区已占据一定的比例，而且因其高效、清洁等特性，正在被大力推广。

4.农户取暖室内外排放现状

燃料类型、炉具类型、通风条件和房屋结构等都会影响室内空气质量。在点火初期，炉内温度低，无法达到稳定的燃烧温度，导致燃料在燃烧不充分的情况下排放大量挥发性成分。随着燃烧越完全，CO2浓度越高，燃料中的硫和氮在高温下析出，SO2和NOx浓度开始上升。在旺火或炊事阶段，加燃料操作和清灰操作等活动对燃烧状态影响较大，气态污染物的排放浓度在一段时间后随着燃烧强度的降低呈先增加后减小的趋势。

（1）民用取暖污染概况

由于消耗量大、燃烧效率相对较低，民用固体燃料燃烧被认为是一氧化碳（CO）、颗粒物（PM）、黑碳（BC）、多环芳烃（PAHs）等空气污染物的主要来源。据估计，在全球范围内，21.4％的PM2.5、63％的PAHs和28.9％的BC来自民用固体燃料燃烧。我国民用固体燃料燃烧排放的PM2.5、PAHs和BC等污染物对年总排放量的贡献分别为36.1％，62％和52.8％。随着生活水平的提高，我国使用固体燃料的人口从1980年的62％下降到2010年的41％。我国“环境暴露相关的人类活动调查”显示：在2012年，约43.4％的家庭每天使用生物质或煤炭做饭，而29.5％的家庭依靠这些固体燃料取暖，农村地区的比例分别高达60.1％和40.4％。

（2）秸杆直接燃烧污染

目前，我国农村地区的居民仍然大量使用固体燃料（煤和生物质）满足炊事和取暖需求，占农村地区家庭能源消耗的90％。86％的农村居民使用固体燃料作为主要的炊事能源。生物质（木材、稻草、秸秆等）因价廉易得而在农村地区广泛使用，占农村家庭用能的五分之三以上。目前，我国每年秸秆的产量约9亿吨，资源化利用率仅为33％，利用生物质能技术转化的部分只占1.2％，部分秸秆被弃置或在田间地头露天燃烧，释放大量的PM2.5等，影响了区域大气质量。研究表明，大气环境里PM2.5中52.6％的有机碳（OC）和51.1％的元素碳（EC）来自秸秆等未加工生物质的燃烧。另外，秸秆燃烧产生的二氧化碳相当于民用燃煤二氧化碳排放总量的45.09％。

沈国锋在实地测试中对比了不同燃料在相同炉具中燃烧状况.结果表明，农作物废弃物燃烧产生的PM2.5和CO污染物排放因子的趋势为：秸秆废弃物＞树枝／灌木＞木质燃料。Kirk Smith等通过实验室模拟得出,未加工的生物质燃烧效率低下，在燃烧过程中会释放PM2.5、CO、NO_X、多环芳烃等具有致癌风险的污染物。

（3）室内外排放情况

室内排放情况：炉具气密性差易产生泄露排放，冬季房间通风不畅是室内空气污染物浓度超标的主要原因。加煤操作还会导致室内一氧化碳浓度急剧上升。

室外排放情况：实地测试结果显示，民用燃煤炉具污染物排放因子远高于工业锅炉、电厂，尤其是CO和PM2.5。民用燃煤炉具CO排放水平普遍偏高，主要是由于民用燃煤炉具燃烧条件较差，且居民取暖过程大部分都处于封火燃烧的状态，燃烧不足导致生成大量的CO。以山西省长治市与朔州市的调研为例，部分农户每天封火时长可达10~18 h。民用烤火炉与水暖炉的PM2.5排放因子分别为3.7±1.9 g/kg以及3.8±2.0 g/kg，是工业锅炉排放的12.5、10.4倍；是电力行业排放的 21.8、18.1倍。

（4）农村地区家庭取暖

在对我国北方-京津冀及其周边“2+26”城市清洁农村供热重点领域的研究中，发现农村地区主要采用天然气、电力、热泵和煤炭采暖四种主要的农村清洁供暖方式。不同取暖方式经济性比较表如表2-5，由于不同供暖方式的设备购置成本、设施配套成本和燃料成本差异较大，因此采用成本现值法，即净现值指标，来比较不同供暖方式的经济效果。供暖时间按30年计算，折扣率6%。

表2-5农村地区家庭不同取暖方式经济性比较表