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农村取暖(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.
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