东北农村冬季取暖方式改进设计的探究

摘要：火炕是目前农村解决冬季取暖问题的主要手段，但如今一般的火炕仍是由古老的经验来进行设计和建造，形式传统且热效率低。在创建节能减排型社会的大环境下，提高火炕的利用效率及其他低能耗取暖方式（地热）的改进与创新，是解决农村冬季取暖的关键。

关键词：取暖；改进；创新；节能

中图分类号：TU832文献标识码：A

1研究背景及意义

经济飞速发展的今天，我国能源的消耗之大，特别在建筑耗能方面，每年房屋的建筑面积可达到16～20亿m2，其中96%以上都为高能耗建筑。而农村地区，冬季取暖问题尤为严峻，其中北方农村的取暖能耗占全国农村的57%。有研究指出：农村单纯依靠做饭烧火提供的热量，远不足以达到能够使村民舒适居住的温度。

本研究通过对东北农村冬季取暖问题的探究，对其结构建造有更加科学的理论依据，对其倒烟，受热不均等问题进行系统的辩证解决，理论加实验，阐述新型火炕的优点。并利用农村本身的有利条件，做出冬季取暖的多方面结合，研究地热的取暖方式及可行性。

2取暖方式及其评定

21传统火炕结构及其特点

农村大部分火炕的建造，主要分为3部分，即灶，炕体，烟囱。如图1：

图1老式落地炕的结构

灶主要提供热量，烟气通过通道进入炕体，烟气温度一般在120～180℃之间，有足够的热量使炕体变热，从而使炕面散热，达到取暖的目的。烟囱的主要作用是拔火拔烟，由于烟气的温度高于室外，内部烟气密度小，热压作用使烟气自主的通过烟囱排到室外。

22存在的问题

221老式灶台的锅底与地面距离过短，空间狭小，使生物质燃料不能够充分的燃烧。

222由于老式火炕的炕面与地面直接接触，热量流失大。同时砖坯的尺寸较大，使烟气与炕面的接触面积减小将近50%，整体的热能利用率极低。

223因为炕体与地面直接接触，地面一旦受潮，将影响炕体温度，使烟气对炕面的热交换减慢，难以形成对流，导致了排烟不畅，倒烟等情况。

23新式火炕结构和特点

231灶台的改进

新式灶台则增加了通风洞，通风洞的宽度应大于炉箅子的宽度，深度500～600mm，长宽根据锅的大小来确定，通风灶下面应设集风箱，进风口的面积应为炉箅子的有效通风面积的15倍。灶体高为400～500mm，灶门应成高为140mm宽为190mm的长方形，并安装封闭好的铁灶门。

炉箅子应以12～18°斜角安装。在进烟口的一侧安装拦火圈，并设置成弧状。灶台于炕体连接处的进风口应做成上斜25～30°的长方体。如图2：

图2新式灶台剖面图

1拦火圈2炉箅子3集风箱4进风口

增加通风口，能使灶内燃烧的更完全，炉箅子设置成斜角，有利于风对烟气的形成向炕体推动的有效动力。设置拦火圈，避免了抽力过大，迅速的由烟囱排到室外，把进烟口设置成斜度，主要为了烟气更顺利的进入炕体，从而不引起倒烟等情况。

232炕体的改进

将吊炕与火墙有机结合，把吊式火炕的单烟道变成了双烟道，既弥补了吊式火炕的不足，又起到了保温、节能的功效。火墙上体与炕体接触，下体与地面接触，与火墙接触的墙面为冷墙，把保温墙体与冷墙之间留出50cm的间隙，把火墙形成一个单独的供暖系统，在火墙内设置挡灰板，其高度低于火墙高度5～8cm，火墙拥有独立的燃烧室，解决了灶台的独立燃烧导致的炕热而室内温度低的情况，克服了单独灶台的取暖时间长，耗费燃料的不足。

图3新式火炕平面图

1进烟口2火炕燃烧口3火炕燃烧室4火炕炕洞

5火墙出烟口6保温墙体7分烟墙8立柱9挡灰板

10出烟口11烟囱12挡烟板13地热进烟口

24新式火炕的整体评定

新式火炕的改进，通过增设火墙系统，增加了火炕的散热面积，大幅度提高了室内温度。由于火墙可以单独燃烧取暖，解决了传统火炕不能即时增温的问题。同时，由于火墙与炕体共用一个排烟系统，热量能被更充分的利用，达到了炕面整体温度平均的效果。挡烟板可以让烟气停留时间更长，充分利用烟气的能量。通过对通风系统，进烟系统等一系列的改进，有效地解决了生物质燃料的充分燃烧问题等，提高了能源的利用率，既提高了操作者的舒适性，又体现了节能减排的最终目的。

25节能地热

251节能地热概况

节能地热，即在地面下，建成一个长方体的地窖，在地窖内添加秸秆木屑等，点燃沤烟，使地面温度升高，达到了农村冬季的立体式取暖。

252工作原理及特点

节能型地热，就是把热源建在地下，通过秸秆，木屑，马粪等的厌氧燃烧，提供热量，经地表散热，使农村达到了立体式供暖。其结构如图4：

图4节能地热立体图

1外围墙2封盖3进出料口4盖板

5通风口6烟道7烟囱8插板9地表

如图所示，在房屋内部挖成一个15×2m的长方体地窖，按图施工，注意材料的抗火性能及封闭性。3（进出料口）为秸秆，木屑或马粪的的进料口，一般设计成60～80cm的正方形。4（盖板）为此进出口的盖板，应紧密的与进出口结合，以免烟气从中泄漏。5（通风口）为进气口，提供地热燃烧必要的氧气，用8～10cm的钢管或陶管做成。6（烟道）为地热燃料燃烧产生的废气提供一个顺畅的通道。7（烟囱）与炕体的烟道连接（图4），直接利用炕体的烟道把昌盛的废气排出，既为炕体加温，又保障了住房内人的安全性。8（插板）的作用就是控制烟气的排量，来控制室内温度。

3总结与展望

在我国的东北农村地区，大约存在着4 500万铺老式火炕，因为老式火炕存在的诸多问题，不能起到应有的取暖作用，因此人们不得不用高能耗的替代品。本课题就是充分利用农村现有的设施及能源，对其改进和发展。新式火炕与地热的有机结合，不仅解决了农村冬季的取暖问题，还更加环保、经济，更加节能。由于火炕在农村的普及率非常高，因此对其改进具有重大的意义，也应和了国家节能减排和科学可持续发展的重要战略。

参考文献

[1]涂逢祥，王庆一.建筑节能研究报告[J].节能建筑，2004（42）；11-13.

[2]Yang X D，Jiang Y.Energy and environment in Chinese rural housing：road to sustainability：Tianjin University and Dalian University of Technology.The First International Conference on Building Energy and Environment，July 13-16，2008[C].Dalian，China，2008.

[3]LI J，BaiJ，RalPh O.Assessment of Biomass Resource Availability in China[J].Beijing：China Environmental Science Pres，1988.

[4]Yang S.H.Study and survey on Chinese Kang[M].Proceeding of Civil and Architectural Institute of North China，1963.

[5]张培红，夏福龙，符靖宇等.辽南地区农村住宅不同燃料的室内热环境的测试与分析[J].沈阳建筑大学报。2007，23（增刊）：69-72.

[6]Ezzati M，Kammen D M .Indoor air pollution from biomass combustion and acute respiratory infections in Kenya：an exposure-response study[J].Lancet，2001，358（9282）：619-624.

[7]BansalN.K .Characteristic parameters of a Hypocaust construction [J].Building and Environment，1998，34（3）：305-318.

[8]陈荣耀，吕良.炕连灶技术讲座[J].可再生能源，1987（01）：1-12.

[9]清华大学北方农村能源与环境调研组.2006年清华大学北方农村能源与环境调研工作报告[R].北京：清华大学，2007.

推荐访问:探究 取暖 冬季 改进 农村