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淺析火炕在我國農(nóng)村采暖中的應(yīng)用及節(jié)能改造措施

文檔作者：佘燦明郭金太王齡苗李剛于璽文檔來源：沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院遼寧省農(nóng)委后勤服務(wù)中心沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月15日
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淺析火炕在我國農(nóng)村采暖中的應(yīng)用
及節(jié)能改造措施
佘燦明
郭金太
王齡苗
李剛
于璽
沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院
遼寧省農(nóng)委后勤服務(wù)中心
沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院
摘要：在寒冷的北方農(nóng)村地區(qū)，火炕作為主要的采暖設(shè)施，其局部溫度和熱舒適性就顯得尤為重要，但是傳統(tǒng)的火炕存在
著燃燒效率低、燃料消耗大、熱舒適性低以及燃燒污染大等問題，已不能滿足人們對室內(nèi)熱環(huán)境的需求。本文針對以上傳統(tǒng)火炕
存在優(yōu)勢和不足之處進(jìn)行了探討，并提出了一種新型的太陽能相變蓄熱火炕，將相變材料的蓄熱性和毛細(xì)管網(wǎng)型太陽能采暖兩種
技術(shù)同時(shí)運(yùn)用到火炕采暖中，可以有效改善改善室內(nèi)熱環(huán)境、提高能源利用率、滿足農(nóng)村居民對熱舒適性的要求，為農(nóng)村火炕節(jié)能
改造提供了一種有效的途徑。
關(guān)鍵詞：農(nóng)村；火炕；節(jié)能改造
1 引言
火炕的發(fā)展迄今已有兩千多年的歷史，在寒冷的北方地
區(qū)占有非常重要和顯著的地位，是一種很有潛力的采暖方
式。目前我國北方地區(qū)的廣大農(nóng)村主要靠炕采暖，大約有
85％的農(nóng)村居民在使用火炕，可見炕已經(jīng)成為農(nóng)村住宅采暖最
重要、最有效的措施。然而，傳統(tǒng)的火炕存在著燃燒效率低、
燃料消耗大、熱舒適性低以及燃燒污染大等問題，同廣大農(nóng)村
居民對生活品質(zhì)日益增長的要求和國家節(jié)能減排的政策不相
符合，因此對于農(nóng)村主要采暖方式火炕的技能改造顯得尤為
重要。
2火炕系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
2．1火炕的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
近年來，我國北方農(nóng)村廣泛使用的火炕形式是落地炕和
架空吊炕。吊炕的散熱面積比落地炕增加了近一倍，降低了
炕體的熱量損失，并提高了室內(nèi)的平均溫度，吊炕的使用已成
為一種趨勢，是一種新式炕體，受到廣大農(nóng)戶的青睞?；鹂挥?
三大部分構(gòu)成：一是用于炊事并提供熱源的灶臺；二是薪柴燃
燒余煙流經(jīng)炕內(nèi)部的煙道，用來提高炕面溫度；三是用來排煙
的煙囪。
2．2火炕的工作原理
炕是我國北方地區(qū)冬季取暖的主要供暖設(shè)施?？还┡?
通過高溫?zé)煔饧訜峥痪S護(hù)結(jié)構(gòu)的表面溫度，并與室內(nèi)環(huán)境形
成對流換熱和輻射換熱，完成供暖。農(nóng)居每天生火三次，通過
燃燒薪柴所產(chǎn)生的高溫?zé)煔饬鹘?jīng)煙道來加熱炕體，向室內(nèi)供
暖?？话寤旧鲜怯蔁崛萘枯^大的材料組成，在加熱期間，熱
煙氣通過自然對流和輻射換熱把熱量傳遞給炕板，炕板吸收
大量的熱量并儲存起來，積蓄在炕板里的熱量能夠保證炕板
具有一定的溫度水平，進(jìn)而把熱量傳遞給室內(nèi)空間，并可持續(xù)
數(shù)小時(shí)向室內(nèi)供熱。
3火炕在我國農(nóng)村采暖中存在的問題
目前，農(nóng)村住宅中常用的采暖措施主要有火炕、火墻、土
暖氣、火爐、低溫地板輻射采暖等。其中，火炕是應(yīng)用最為廣
泛的一種采暖措施。據(jù)2004年統(tǒng)計(jì)，在中國大約有4364萬戶
農(nóng)村家庭使用著6685萬鋪火炕。但是，目前我國相關(guān)部門對
于農(nóng)村火炕的發(fā)展重視不夠，國內(nèi)外有關(guān)火炕的研究還處于
起步階段，缺乏深入的研究，嚴(yán)重地阻礙了炕的發(fā)展和推廣，
使得火炕的許多弊端和缺陷表現(xiàn)得越來越突出，存在如下幾
方面的問題：
(1)溫度難以控制。火炕的柴薪、燃煤等熱源方式導(dǎo)致炕
面溫度隨時(shí)間波動較大、室內(nèi)溫度分布不均勻，影響熱舒適性。
(2)燃料消耗量大。為了提高室內(nèi)熱舒適性就要燃燒大量的燃
料，而火炕熱效率較低，僅靠炊事生火加熱火炕，不能滿足農(nóng)戶
的采暖需求，多消耗的燃料占全年用量的80％左右。(3)熱效率
低。對于傳統(tǒng)火炕系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，燃燒條件受限制，燃燒燃料
時(shí)不夠充分，熱效率較低，大部分熱量沒有經(jīng)過完全的換熱便排
出室外，浪費(fèi)大量的能源，并且農(nóng)村住宅保溫設(shè)施不完善，供暖
期間熱損失嚴(yán)重，致使室內(nèi)溫度較低，極大地影響了室內(nèi)熱舒適
度。(4)污染環(huán)境。燃燒燃料產(chǎn)生的煙氣會造成環(huán)境污染?，F(xiàn)有
火炕的燃燒方式已經(jīng)不能符合世界能源的發(fā)展趨勢，開發(fā)新型、
清潔、可再生能源勢在必行，如太陽能、沼氣、燃?xì)?、電等新型?
源，以便滿足我國節(jié)能環(huán)保的要求。
4火炕的節(jié)能改造措施
火炕通常是利用炊事余熱取暖，灶臺間歇運(yùn)行，但炕體需
向室內(nèi)連續(xù)供暖，這是一個(gè)矛盾。而相變材料可實(shí)現(xiàn)能量的
轉(zhuǎn)移、延長供暖時(shí)間，可有效改善炕面溫度不均勻性。通過相
變材料在物性轉(zhuǎn)化過程中將熱源提供的熱量蓄存在相變材料
中，當(dāng)夜間停止熱源供暖后，相變材料將蓄存的熱量放出，環(huán)
境溫度升高，提高室內(nèi)的舒適度。充分利用加入炕面板中相
變蓄熱材料進(jìn)行儲能，把多余熱量轉(zhuǎn)換成熱能儲存起來，使用
少量的材料就可以儲存大量的熱量，這些熱量在炕面板溫度
下降到不能為房間采暖時(shí)釋放，實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)移，可以起到
削峰填谷的作用，提高了能源的利用率，并改善了室內(nèi)的居住
環(huán)境。
然而，相變材料的使用，勢必會帶來系統(tǒng)熱慣性的增大，
?；鹌诠倘粚θ∨欣?，但在生火期卻延緩了炕面的升溫速
度，因此考慮引入太陽能毛細(xì)管網(wǎng)作為冬季供暖的輔助熱源
以維持室內(nèi)舒適性。將相變材料的蓄熱性和毛細(xì)管網(wǎng)型太陽
能采暖兩種技術(shù)同時(shí)運(yùn)用到火炕采暖中，提出了一種新型的
太陽能相變蓄熱火炕。由于毛細(xì)管網(wǎng)型太陽能供熱系統(tǒng)熱慣
性小，熱反應(yīng)時(shí)間10min～30min，隨時(shí)啟動隨時(shí)升溫，并可提前
啟動，恰好可以補(bǔ)償相變蓄能材料帶來的弊端，使得整個(gè)系統(tǒng)
舒適性更強(qiáng)，使用更靈活。
5結(jié)束語
在提倡“綠色環(huán)保、節(jié)能減排”的今天，對農(nóng)村火炕的改造
顯得尤為重要。將相變材料的蓄熱性和毛細(xì)管網(wǎng)型太陽能采
暖兩種技術(shù)同時(shí)運(yùn)用到農(nóng)居火炕采暖系統(tǒng)中，與火炕相結(jié)合
既發(fā)揚(yáng)了傳統(tǒng)火炕采暖的優(yōu)勢又克服了其存在的缺陷，為提
高建筑室內(nèi)舒適度、降低能耗和改善環(huán)境提供了一種有效的
途徑。總之，采用太陽能供暖，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面都已
具有顯著的優(yōu)勢和競爭力，它將迅速的發(fā)展起來，對節(jié)約能
源、提倡社會主義新農(nóng)村建設(shè)都有著十分重要的意義。
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