付振华 河南农业大学机电工程学院 郑州 450002
[摘要]本文主要介绍我国豫北农村近些年来的主要取暖方式，通过对比分析各种方式的优势及存在的问题，并就现状提出改进措施和展望未来的发展趋势，为当地农村提高能量有效利用，节能减排和可持续发展提供一定的参考。
[关键词] 采暖 分析 改进 展望
[abstract] This paper mainly introduces the rural areas of the northern henan province in recent years main heating way, through the comparative analysis of the advantages of a variety of ways and existing problems, and puts forward improvement measures on current situation and future development trend, for the local rural to improve energy efficiency, energy conservation and emissions reduction and sustainable development to provide some reference.
[key words] heating、 analysis 、improve、 outlook
引言：在国务院印发的《能源发展十二五规划》中，提出“十二五”能源发展要以科学发展为主题，以加快转变发展方式为主线，强化节能优先战略，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系[1]。节能减排，低碳环保越来越重要，但随着我国经济的高速发展，和人民生活水平的提高，我国采暖范围日益扩大，特别是农村地区的采暖消耗也是相当多的。调查统计，北方农村能源消耗占全国农村总能源消耗量的56％，且超过80％的农村能源消耗用于采暖需求[2]。因此要在十二五期间，实现全国节能的目标，首要解决农村的采暖能耗问题[3]。
豫北地区的安阳、鹤壁、新乡等地的农村，地处太行山脉，这些农村地区由于没有集中供热设施，冬日采暖主要采用火炉、火炕、地火、电热毯、电暖气等方式取暖。而在家庭中，火炉这种传统的供暖方式仍广为农村居民使用，这些多会产生大量的烟气，对室内的空气品质和居民身体健康产生不利影响，而以空调、电热毯、电暖扇等清洁能源的供暖方式，近年来使用较多，但成本较高，电费是一笔不小的支出。同时一些新型环保节能建筑或措施也有所发展。
这是迄今为止该地区农村家庭使用取暖最多的工具。这种火炉主要是依靠炉芯中煤球的燃烧来取暖，一般放置在客厅或者家庭人员活动集中的地方，煤球燃烧产生的热量主要通过与空气的对流换热，达到采暖的效果[4]。这种煤球炉结构简单、价格低廉、体积小，在天气暖和的时候还可以移动，节省空间。但同时煤燃烧时要产生大量烟气如一氧化碳、二氧化硫等会给环境造成严重的伤害。由于冬季气温低，室内开窗通风时间会明显减少。在门窗紧闭、换
气减少的环境下，煤炭取暖就为一氧化碳中毒埋下了隐患。煤气中毒是由于人体吸入一氧化碳导致的中毒，对全身的组织细胞均有毒性作用，对神经系统的影响最为严重。当人们意识到自己发生煤气中毒时，大多已经出现头晕、头痛、眼花、恶心、全身乏力等症状，严重时手脚不听使唤，无力自救[5]。笔者家乡近几年来发生好几起中毒事件，给家庭造成了很大的伤害。经过改装后的煤炉，在炉上加排气管，烟气热量由排烟管道表面散向室内，最后经过管道末端排向室外，对保障人身安全起了很大作用。
还有一种在农村很多家庭使用的煤火炉，就是在前面介绍的煤炉上加工改造出来的。这种煤炉通常由两部分组成，左边是炉膛，煤球在通道里燃烧，右边是灶台，下面中空，一般用来搁置碗和勺子等餐具，外观造型跟古代的灶台很相似。外面再安上门，可以阻挡灰尘，而且美观，表面用水泥再贴上瓷砖，或者直接用钢板。这种煤炉主要用来做饭，也是冬日很多家庭惟一的取暖火源，它做饭和取暖并用，做好的饭放在灶台上还有保温作用；但由于体积大，整个煤炉就成了一个蓄热体，通常又放在堂屋靠墙或角落里，不利于传热，使取暖效果大大下降，为了取暖，实现最大效果的保温，往往没有排烟通道，房屋又密封较严，夜晚塞紧炉膛，很容易无氧燃烧，产生煤烟，引起中毒事件。
由于煤炉取暖效果不太理想，一部分家庭会自制柴火炉，放在客厅中间人员活动较集中的地方。通常是一个焊接的铁桶，一个送料口，一个排烟通道。此火炉取暖效果较好，铁是热的良导体，木柴燃烧放出的热量通过铁皮和排烟通道与空气对流、辐射换热，升温迅速，熄火容易，使用灵活。但取暖需要大量的木柴，毁坏树木，排放有毒烟气和二氧化碳，不利于保护环境。而且在添柴后会把送料门关上，氧气供应不足，柴的不完全燃烧热损失较大，浪费了能源[6]。有的家庭会在铁桶上部安装一个水箱，可以满足生活洗漱用热水。
而像土炕、地火这种曾经使用人数很多的取暖方式，由于外观和床的换用等原因，火炕在豫北农村已经难觅其踪，只是在有些老房子里还依稀留有它的痕迹，不过在我国东北农村还是很流行的.
而随着农村家庭收入的提高和生活条件的改善，一部分家庭已经使用空调、电暖气等清洁取暖设施，特别是年轻人结婚和有婴幼儿的家庭，出于安全和健康考虑。空调供暖的优势在于安全无毒、可分户采暖、使用便捷；缺点是热效率低、耗电量大、室内空气流动性差。电暖气也是当下比较常见的小面积供暖方式，优点是局部供暖迅速、无需安装、使用简便、无噪音；缺点是供热面积小、对于较大空间的升温效果有限。使用电器取暖，功率很大，对家庭电路安全是一个潜在威胁。
在这些传统上利用煤、柴火的供暖方式，会造成室内温差波动较大，温度场分布不均匀，使人们只能集中在温度相对较高的区域活动，室内很多地方不能满足农村居民的取暖要求。而按照建筑热工设计的五个热工气候分区，这些地区属于寒冷地带，应满足冬季保温要求，农村住宅应设保温结构或采取相应的保温措施[7]。但由于农村建筑技术较低，缺乏统一的规划，又要适应日常居住生活和农副业生产的双重需要，同时又由于建筑围护结构保温效果较差，造成室内温度较低且能耗较大[8]，据调查统计这些居民住房冬季平均温度只有10c左右[9]，远远低于农户理想的14—18的采暖温度[10]，但耗煤量却高达30～40kg标煤／m2，为城市采暖能耗的1．5～2倍[11]。且燃烧过程中产生大量有毒有害气体，既威胁身体健康，又污染大气环境，而且煤的利用效率很低，热量损失很大。
改造现有建筑结构，改进燃料燃烧利用方式，使用清洁替代能源，推广新型采暖建筑等成为提高农村取暖效率的有效方法。
豫北农村居民建筑多为单户、双户或多户并联的建筑类型[12]，60%以上建筑属于上世纪九十年代，30%左右属于近十年来翻新和新建建筑。墙体多采用没有保温措施的单层或双层砖混结构，多采用240mm的实心砖为主要建筑材料，采用瓦顶，木框和铝合金单层玻璃窗和木
门。一般在向阳一侧开窗面积较大，有的家庭窗墙面积比可达0、6左右，忽略了建筑构造对室内环境及建筑能耗的影响[13]。
一、现有建筑围护结构节能改造
1、墙体节能改造农村取暖 通过外墙散失的热量占到整个围护结构总能耗的30%左右[14]，墙体保温改造可以采用粘贴或机械固定保温板材及抹保温浆料两种做法。不同结构类型的墙体可采用不同做法，砖墙或混凝土墙体可采用清理基层墙体后做平层，然后将保温隔热板材用胶黏剂与基层墙体粘贴，辅以锚栓固定．再做保护层的做法。也可采用抹保温砂浆的方法，增厚墙体，内外增加抹灰层，然后采用涂抹保温浆料等加强保温措施。外粘苯板是当前保温技术中效果较好的，同时相对价格也较低。
2、屋顶节能改造 屋顶保温隔热是围护结构节能的重点之一，目前农村住房屋面多采用在平屋顶上干铺炉渣或钢筋混凝土，坡屋顶则在和麦秸泥上铺瓦，其耗热量约占总耗量的15％。针对当地不同的屋顶结构类型，有相应的节能改造方法。1）木屋架坡屋顶保温改造 室内无吊顶时．在原有屋架上做龙骨吊顶，在吊顶上加保温材料，保温材料可选苯板或膨胀珍珠岩、锯末等松散材料，也可选用经过防火防潮防虫处理的稻壳、干草等材料；室内有吊
顶且吊顶承重满足保温层荷载要求时，在吊顶面上开人孔，通过人孔在吊顶上加轻质保温材料。2)木屋架平屋顶保温改造 室内无吊顶时，在原有屋架上做龙骨吊顶，在吊顶上加保温材料。3)钢筋混凝土平屋面保温改造 原屋面防水可靠时，可直接在防水层上铺设保温层。做成倒置式保温屋面；原屋面防水有渗漏时，应铲除原屋面防水层和坡层，重新铺设坡层、防水层、保温层和保护层。或平屋顶改成坡屋顶，在原屋面上铺设保温层。保温层材料宜选用聚苯乙烯板。4)草屋顶保温改造外部破损、有渗漏时，原木屋架保留或加固，上部改成瓦屋盖．室内加吊顶，保温层加在吊顶上。
3、门窗节能改造 门窗是最容易造成热量散失的部位，农村地区房屋门窗质量较差，门窗的传热热损失与空气渗透热损失约占房屋全部热损失的50％。进行门窗节能改造的措施有：1）提高门窗型材和镶嵌材料的保温隔热性能以减少窗户的传热量 2）提高门窗的气密性以减少渗透热量。若房屋外门是单层木门且门扇质量较好，则可以改为双层木门或在木门内外贴置聚苯乙烯板，以提高保温效果；若房屋外门是单层铝合金门且门扇质量、密封较好的，可增设一层铝合金门，另外也可以采用加棉门帘、门斗或增加一层内保温层的做法。门扇质量不好的，则更换为保温门，增加住宅保温性能。若原有外窗普遍较好，可在外窗的内层增加一樘推拉窗作为保温内窗，也可采用在原外窗玻璃上。
4、地面节能改造 地面热损约为6％，为减少热损失，结合当地农村的实际情况，可在地面垫层下铺设廉价的炉渣材料[15]，并注意地面的防潮设计，增强保温效果。炉渣价格便宜、耐腐蚀、耐老化、质量重等。
同时在新建房屋时也应该注意建筑维护方面的保暖措施。2006年1月1日我国实施《民用建筑节能管理规定》，要求新建建筑严格执行节能50％设计标准.因此在建房时应注意依据当地已有的原材料，合理选择建筑外墙材料，推广使用空心砖或混凝土空砌块等节能砖[16]。同时在建造时灵活选取构造措施，选用导热系数小，吸水率低，易于就地取材的保温材料。建造时应采用坡屋顶，设置架空层或平屋顶，设置吊顶层;重视地面保温;在满足自然通风和采光的要求下，减少窗墙比，应采用双层窗或单框双玻璃窗，增强其密封性，以此来提高窗的总热阻。外门应采用双层，若采甩单层应作保温处理，提高外门的隔热性能。尺寸较大的门窗应在室内加装门窗帘，也有利于减少门窗的热损失。
二、改造现有炉膛燃烧节能措施
通过对炉灶内部热量传递和热量损失的分析可以看出，提高炉灶有用热量的传递可以通过以下三点实现[17]：1)提高炉膛温度2)增大受热表面积；3)增大传热系数。经试验采用二次风可
以增强炉灶内空气的扰动，提高炉灶的热性能，此项技术无需外辅能源，使用方便。二次进风技术就是通过炉灶内二次进风调节炉灶内的空气过剩系数，达到减少化学不完全燃烧热损的作用。另外塞尔维亚学者Srdjan Belosevic等人对于家用火炉后换热器进行实验研究和数值模拟[18]，研究结果表明换热器能够显著地提高火炉的总热效率。
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