农村采暖方式评价标准研究开题报告文献综述
一、研究目的和意义
（一）研究目的
2013年以来，持续的严重雾霾天气波及我国多个地区，其中尤以京津冀地区最为突出，据有关数据显示，我国80%的PM2.5污染问题与能源有关，70%以上的温室气体与化石燃料燃烧有关。全国民用散煤年消耗量2亿吨左右，约占煤炭消耗量的4.7%，主要用于北方地区农村和乡镇居民的生活能源与过冬取暖。以京津冀为例，有数据统计显示，三地农村地区的冬季采暖用煤量约为四千万到五千万吨，这部分散煤燃烧方式粗放，能效低，直燃直排，低空排放，对大气环境污染严重。根据相关研究表明：每消费1吨散煤，烟尘排放为1.1千克及以上，而达到超低排放的电厂烟尘的排放因子为0.08-0.24千克/吨燃煤，全年排放的PM2.5和SO2与占煤炭消费总量43.2%的电厂锅炉污染物排放水平基本相当，在极端天气情况下，是诱发雾霾天气的主因之一。
2015年12月30日国家发展改革委、环境保护部对外发布《京津冀协同发展生态环境保护规划》，从国家层面首次给出京津冀地区PM2.5年均浓度红线，即2017年控制在73微克/立方米左右，2020年控制在64微克/立方米左右。2016年1月1日开始施行的新版《中华人民共和国大气污染防治法》除了对企事业单位和其他生产经营这提出严格监管外，要求公民应当增强大气环境保护意识，采取低碳、节俭的生活方
式，自觉履行大气环境保护义务。要求地方各级人民政府应当采取措施，加强民用散煤的管理，禁止销售不符合民用散煤质量标准的煤炭，鼓励居民燃用优质煤炭和洁净型煤，推广节能环保型炉灶。《京津冀大气污染防治强化措施（2016-2017）》提出，京津冀三地要按要求，积极推进农村“电代煤”、“气代煤”工作，因企制宜利用浅层地能等方式替代散煤使用。北京市严格落实已明确的措施任务，同时南部四区加快散煤清洁替代，2017年10月底前，北京平原地区基本“无煤化”；保定市城区所有城中村实现“气代煤”；加快推进保定市北部地区和廊坊市行政区域内农村“电代煤”工作。
从以上都可以看出国家对于大气雾霾治理的重视，同时对于改善雾霾，能源消耗治理方面出台的措施，其中就包括有农村采暖方式的要求。当前，我国农村
地区采暖方式主要是以燃煤为主的煤炉、土暖气、火炕等传统的采暖方式。随着大气污染的不断加重，人们对农村地区冬季采暖问题日益关注，从优质清洁煤推广到节能炉具再到现阶段各种清洁能源采暖方式，一直致力于解决农村地区冬季采暖污染问题。
（二）研究意义
农村地区传统采暖方式有火炕火墙、火炉、土土暖气等，随着居民收入和生活水平的提高，采暖方式逐渐从燃烧秸秆树枝的火墙火炕向燃烧煤炭的土土暖气过度。分散式燃煤土土暖气采暖由于燃烧效率低，燃尽率低造成废渣和废气排放严重，对环境造成较大破坏。与此同时，分散式燃煤土土暖气会影
响居民室内生活环境，直接危害居民健康。近年来我国北方地区多地雾霾监测数据爆表即PM2.5小时浓度超过每立方米550微克，达到空气质量指数AQI评价的浓度上限。相关研究表明大气细粒子能吸附大量有致癌物质和基因毒性诱变物质，给人体健康带来不可忽视的负面影响，包括提高死亡率、使慢性病加剧、使呼吸系统及心脏系统疾病恶化，改变肺功能及结构、影响生殖能力、改变人体的免疫结构等。
现阶段我国农村地区新型采暖方式主要有红外辐射电暖器、电锅炉、蓄能电暖器、地热电采暖、地源热泵以及空气源热泵。与农村地区传统的采暖方式相比，新型的采暖方式在环保方面具有巨大的优势，在采暖过程中均能实现零排放。与此同时，新型采暖方式主要以煤改电、煤代电为主，且运行时段多为电网低谷时间，有利于缓解电网峰谷差的矛盾，充分利用电网富裕的低谷电力。
通过对农村采暖方式评价标准进行研究是十分有必要的，其有助于我们找到最适合农村地区的采暖方式，为农村地区采暖使用者提供参考借鉴，同时也能够给大气雾霾的治理带来帮助。
二、国内外研究进展
（一）国外研究现状
1.采暖方式的研究
国外偏远地区的居民冬季采暖方式多为壁炉和电采暖，以木柴为燃料的传统采暖方式在采暖过程中污染较为严重。MA Bari，G Baumbach对比分析了德国斯图加特附近两个农村居民区采暖期的PM10样本数据，分析后认为采暖期使用木柴取暖的过程中会产产生大量多环芳烃，严重影响居民的居住环境的空气质量，
建议改进现有的采暖方式以减少木柴燃烧的污染物排放。LM Paulin，D Williams 对阿巴拉契亚地区采暖期与非采暖期室内可吸入颗粒物和氮氧化物进行对比分析后提出室内燃烧煤炭和木柴会增加室内可吸入颗粒物和氮氧化物的浓度，增加呼吸系统负担。semmens，Erino研究了木柴炉的室内污染问题，通过对美国西北部和阿拉斯加州96个家庭冬季采用木柴采暖炉的调研数据显示，木柴炉PM2.5的贡献率在28.8-29.1mu-g/m3之间。Paladi，Monika等研究了木柴炉采暖的碳排放问题，通过对匈牙利22个采用木柴炉采暖的农村家庭的调查，研究结论给出了木柴炉采暖CO2的排放量及其与室外温度和房屋保温能力的关系。Jablonska，Jana对斯洛伐克农村地区采暖季的空气污染颗粒物进行了相关研究，研究结果表明标准农户区域在采暖季PM10指数大大提高，污染指数约为斯洛伐克科希策市的60%。
国外学者在采暖方式选取方面也有一定研究。Miro Ristimaki将LCC与LCA 结合起来，从生命周期角度对比分析集中供热、光伏建筑一体化集中供热、地源热泵供热与光伏建筑一体化地源热泵供热四个新建住宅的能源系统设计方案，其中光伏建筑一体化地源热泵供热是最经济环保的。在分析不同建筑材
料住宅的节能性能时，Tayfun Uygunoglu引入LCC理论进行比较，并对比分析了不同能源原料对节能性能的影响，结果表明在各种气候条件下电能和石油是最合适的原料，但在考虑大气污染时天然气是最合适的。TJenSSen，AKonig提出应提高农村地区生物质能源使用比例以减少CO2的排放，在现有技术条件下，生物质能源能完全满足农村地区供热和供电需求，但是需要大量占用土地资源同时生物质能源成本相对较高。现阶段地源热泵系统作为一种成熟的可再生能源技术已经被广泛应用于住宅和商业建筑，在阐述分析地源热泵系统及其发展应用的前提下，I Sarbu对现有地源热泵系统进行了改进并认为地源热泵系统在寒冷地区的环保节能潜力是显著的。
2.采暖方式评价研究
斯洛文尼亚的MatJ aZ.Prek等人提出了用寿命周期理论对采暖空调的环境影响和能耗进行综合评价。这种评价方法建立在对采暖空调模式的输入能耗和产出比值的对比基础上，但是对比是在整个寿命周期进行的。美国制定了能源与环境先导计划（LEED），该计划涵盖对建筑采暖和空调的评价。评价方法是建立在对
拟采用的采暖空调模式进行系统是否满足某项特定要求问答的基础之上，最终评分基于各子项目的评分。日本提出了建筑物综合环境性能评价体系。主要指标基于建筑物环境的质量与性能和建筑物的外部环境负荷。在香港，HK-BEAM已经被用来评价建筑在节能和环保方面的优劣。被评价建筑将与标
准中规定的建筑在多方面进行比较，最后确定其在能耗方面的表现。Difs和Trygg从能源利用率和经济性方面分析了一些工业区的系统评价和优化。Jiang和zhang等人用改进的层次分析法辅助冷热源方面的选择。林强等应用了模糊距离权数法进行了采暖方式优选。但是每种方法都有各自的优劣性，不同学者的研究有部分适用于评价不同层次的定量指标，有部分适用于定性指标评价。
（二）国内研究现状
1.采暖方式的研究
我国北方农村地区现阶段多以传统的火炕、煤炉和土暖气为主要的采暖方式，造成的污染较为严重。章永杰等人在对京津冀地区农村的生活能源消费情况调研分析的基础上指出农村地区以煤为主的生活能源消费结构造成了环境污染甚至危害健康，同时能源利用效率的低下也造成了能源的大量浪费，应该改变这种现状并提出建议性方向。王庆一的研究显示，全国农村居民炊事、热水和采暖使用煤炭低效燃烧，排放大量污染物，包括碳氢化合物、多环芬烃、硫氧化合物、氮氧化合物、金属和非金属氧化物、氟化物、悬浮颗粒物等。这些污染物会导致呼吸系统疾病、慢性阻塞性肺部疾病、肺癌、砷中毒等病症。罗国亮提出了相近的观点，认为《京津冀协同发展中农村能源清洁利用问题》农村能源消费中，散煤使用量大、煤质差是造成京津冀地区大气污染严重的主要因素之一。赵云兵经过调查研究提出寒冷地区农村住宅大多为平房绝大部分住宅未采取有效的保温措施，冷风渗透严重。以火炕和火
炉等分散采暖方式为主，其中81.3%的家庭使用火炕作为采暖方式，传统的火炉和落地炕采暖效率低。张红霞等人将火炕等农村地区传统的采暖方式进行了对比并分析其优缺点，并对不同采暖方式的初装费用和运行费用进行了比较，向不同地区不同需求的农村居民提供合理选择。
不同学者对新型采暖方式在农村地区的应用进行探究，新型采暖方式在农村地区也有一定的应用前景。赵建博、石颖通过对农村采暖现状的调研，在总结分析目前采暖存在的问题的基础上，对于农村地区实施清洁采暖提出相应的研究规
划，认为应该充分利用地热能、空气能等可再生能源。庞为科等人基于我国农村特点提出采用清洁能源利用技术一一低温空气源热泵采暖方式替代农村传统的散煤燃烧取暖方式。低温空气源热泵采用较为成熟可靠的补气增烩技术。在实际应用过程中，低温空气源热泵机组可解决不同场合下需依靠不同介质采暖的问题，可大量减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘排放，其可作为淘汰农村传统采暖方式的优先选择。张了提出北京农村地区缺少生物质等可再生资源，使用电能的小型低温空气源热泵不产生PM2.5排放、能源利用率较高热水型低温空气源热泵能够为整户农宅提供稳定的采暖温度，适于对室内热环境要求高、经济水平较好的农村家庭使用。优化农村采暖方式，减少污染排放，在对地源热泵在农村地区的应用进行计算分析后，卢晓飞提出有条件地区可采用地源热泵解决采暖问题。宋籽锌认为在电采暖作为一种环境友好型采暖方式有着其他采暖方式难以比拟的优越性，对电采暖进行经济建模分析后，结合其现状优势对其在农村的发展提出了相关建议并针对燃煤采暖的污染问题分
析了在农村地区推广电采暖的可行性。
2.采暖方式评价研究
在采暖方式的综合比较方面，重庆大学白雪莲等人不满于现有空调指标的片面性和不适用性，提出了用空调系统运行能效比作为评价指标来评价空调系统优劣。该指标不单纯反应能耗大小，而是反映在标准制冷量的情况下，系统的耗能情况。李玉云基于武汉地区的实际工程案例，采用当量满负荷系数法，对集中空调系统能耗计算方法和评价体系进行研究，得出PLA（周边全年热负荷系数）、CEC AC（空调能耗因数）是适合作为集中空调系统的能耗指标评价方法。
江亿等人分析了目前国内商业建筑存在的问题，介绍了国外的能耗指标研究方法包括CEC、AEC（电耗指标）、EUI（用能强度）等方法，并提出了激励我国商业建筑节能的推动机制。王梅杰在空调冷热源选择方面将经济、技术、人文环保作为评价指标，利用综合测度法运算和指标聚集度辅助决策进行采暖方案优选。曹国庆等人利用价值工程的原理运用到空调冷热源的方案选择中，使模糊方案的选择变得清晰，并从功能分析、成本分析等多指标多层次分析确定出优选方案。李敏霞等人针对6种供热空调系统方案进行多目标系统优化，分别从环境因素、成本因素和性能因素等进行综合评价研究，表明了该方法的合理性和科学性。

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