《节能炕房》

节能炕的研究与节能炕床节能炕的研究与节能炕床 在我国北方的广大农村牧区 几乎家家户户都有土炕 土炕既 用来睡觉休息 也是冬季不可或缺的取暖用具 它冬暖夏凉 宽敞 干爽 十分益于人体健康 其舒适方便尤其宜于儿童 妇女和老年 人 实用朴素的土炕与北方人民的起居密切相关 尽管近年来北方 城镇楼房越来越多 用床的人也渐济困扶危我起来 但绝大多数老 百姓依然喜欢用炕 1 传统炕的缺点 农牧民群众用作烧炕的燃料 主要是作物秸秆 薪柴 食草牲 畜粪便以及少量煤炭 由于老火炕盘炕技术落后 其烟气重 能耗 高 燃料消耗量大 热效率不高 费时费力 柴草浪费严重 一直 是其弊病 根据柴灶的结构和特点 柴灶的热损失主要有排烟热损失 化学及机械不完全燃烧热损失 灰渣带走的热损失以及灶体 锅体 的蓄热等 2 节能炕的优点 所以近年来我国科研人员不断地对其改革 完善 革新了 炕与房的关系 提出了节能炕房的概念 节能炕是利用燃料燃烧和 热量传递的科学原理设计的 涉及到建筑学 流体力学 热力学 气象学等诸多学科 是一门综合性的科学技术 从热力学原理来看 省节能炕基本达到了节能的三个条件 一 是能将燃料充分燃烧 使燃料中的化学能比较完全地转化为热能 二是传热保温效果好 有效利用的热值较大 散热的热值较小 三 是能较好利用余热 尽可能减少排烟余热和其他热损失 其省时 节能 卫生 方便 对农村好处多 而且建一座节能 炕的成本大约在 7 8 百元钱左右 其性价比非常高 目前 节能炕 房已经北京郊区等地广为应用 它性价比较高 所以推广也最为成功 海东地区农村大约有近 30 万户农户 117 万多人 经测算 经过改造的新型节能热炕热综合效率由原来的提高 45 到 70 冬季 室温平均提高 5 到 7 摄氏度 按每户一个节能灶炕计算 每户年均 节约柴草一吨以上 海东地区城乡建设局建设科科长张卫 若将我区广大农户的旧式炕灶全部改造为节能热炕 将节约 燃料 30 多万吨 节约下来的柴草可发展农区养殖业 同时 大幅降 低农户的冬季采暖成本 提高热效率 从而提高农民的生活质量 缓解农村柴草乱推乱放 村容不整等问题 据了解 从今年起 海东地区将用五年时间逐步对全区 29 万多户农户的土炕进行改造 目前 海东地区城乡建设局正在培训 新型节能炕施工技术师资力量 为进一步在全区推广节能热炕做准 备 2 节能炕的构造 节能炕组成结 构 作用 下支柱节能炕的底板是用几个立柱支撑起来的 立柱承受压力较大 炕底板炕底板是整个炕体的支撑板 与下支柱共同支撑节能炕 炕墙炕墙是炕体的侧面 可以配合炕沿 贴上瓷砖来起到装饰效果 也是散热面 炕内支柱炕内支柱的作用是用来支撑炕面板 增强炕面的支撑力 炕内阻烟墙炕内阻烟墙采用的是炕梢环流式样人字分流处理技术 这种分烟 处理技术可使炕梢烟气由急流变成缓流 延长了炕梢烟气的散热时间 排除了炕梢上下两个不热的死角 缩小了炕头与炕梢的温差 炕内冷墙保温 层 炕内接触的外墙称为冷墙 为了对这部分墙体采取保温处理 可 以沿着冷墙 5 厘米间隙砌成一堵墙 墙内填满细炉灰 称为保温层 炕梢烟插板烟插板安放在节能炕的出烟口处 是用来调节烟气流量和流速的 在停火后关闭烟插板可切断烟气流动 有利于炕体的保温 但是由于 烟插板的密封技术尚待完善 所以并不建议使用烟插板 炕面板炕面板是炕体表层部分 对炕体起到良好的封闭作用 1 节能炕床构造 节能炕床的构造与节能炕炕体的内部节构相似 一是将其做成 床体的一部分和床一样大小 使用时将其按装在床的内部 就像保 温瓶的内胆 二是直接将床的内部做成那样的结构 2 节能炕床内部构造的改进 1 材料的改进 与土炕相比节能炕床的制作除了炕面板外其余的用材应该是一 般的耐火塑料 首先耐火塑料的质量轻便于安装和移动 其次 考 虑到炕体不直接与火焰接触其温度不会太高 用不着使用泥土做炕 体 第三 用塑料 炕体的内部可以加工的更光滑 热气流更容易流 动 2 2 炕体内部构造的改进炕体内部构造的改进 第一种是将炕体内的炕内支柱改为圆柱型的 根据流体力学的 理论 这样不仅减小了热气流在炕体内部的阻力而且加热效果 会更好 第二种 据我们小组实地调查在农村的炕体结构中一般有两种一 种是像我们上诉介绍的节能炕的构造在村里叫唐王乱点兵 二是组 成巷道式的 这种结构既不影响其抽力的大小而且保温效果较前一 种更好 基于上述情况我们的第二种改进方法是将炕体内部做成巷 道式 这样也能提高保温性能 3 3 节能炕床循环原理节能炕床循环原理 1 抽力来源可以是自拉式 也可以是强制式 内部安有抽风机 但强制式有其缺点 一是成本高 二是使用时有噪音 三是还得用 电不节能 自拉式原理 怎样使抽力最大 2 利用自拉式抽力将燃烧燃料产生的热量 经过管道到达缓冲 区 缓冲区是一个长方体扁盒子 在边沿处做出较大坡度 热量并 不是直接进入炕体内部 而是先进入缓冲区 将气流进行疏导 缓 解 而且可以增大发热量面积 避免炕头热的现象 3 气流从缓冲区出来后 到达人字形阻隔墙 气流从人字形阻 隔墙分两路分流 一方面可以减轻排烟阻隔墙的气流压力 另一方 面 人字阻隔墙将气流逼到炕梢死角 使死角也能产生热量 气流 通过人字阻隔墙后 进入排烟道 通过烟囱将烟气排出 炕体内部的结构 4 4 灶体及灶气燃烧的优化灶体及灶气燃烧的优化 我们设计的楼房中的灶体基本结构与节能炕炕体的节能灶 相似 最主要的区别是这类炕体没有炉箅和灶门 因为在楼房里用 的燃料是天然气和煤气 没有炉灰的产生也不通过灶门来添加燃料 其是由灶体 灶膛和煤气灶组成 与旧式柴灶相比 此类灶体优化了灶膛锅壁与灶膛之间相对距 离与吊火高度 烟道和通风等的设计 并增设保温措施和余热利用 装置 从灶型的结构方面看 节能灶灶膛较小 结构比较合理 有 一个完整的通风系统 能使其内的燃料得到较充分的燃烧 由于设 置了保温层 延长了高温烟气流在灶膛里的回旋路程和时间 从而 使热损失减少 热效率提高 节能灶的特点是省燃料 省时间 使 用方便 安全卫生 5 5 炕连灶注意事宜炕连灶注意事宜 炕连灶一般有省柴灶 进烟口 炕洞 炕面 炕墙 炕檐 垫土层 出烟口和烟囱等部分组成 在采暖期 燃料投入灶内 即 可做饭 同时高温烟气通过进烟口进入烟洞一端 在炕洞中高温烟 气进行均匀分流 把热流传给炕面 在炕洞另一端烟气汇合通过炕 的烟囱排出 在非采暖期 灶内的烟气 不经过炕洞而直接从烟囱 排出 6 6 节能炕床技术的主要性能参数节能炕床技术的主要性能参数 一是要结构合理 尽量减少炕洞阻力 以最大限度地增加传热 面积 二是炕面温度应尽量均匀 最好保持在 25 35 尽量减少炕 头和炕梢的温差 以及适应和调节人体躺在炕上时头 腰 脚三个 部位的温差 以满足人们生活和卫生的要求 三是进炕洞的烟温在 400 以上 排烟温度在 35 40 使炕 有足够的热量 改 四是炕面材料应选用导热性能好 蓄热量大又比较坚硬的材料 五是在炕保温性能比较好并且安全可靠的条件下 尽量提 高炕 灶的热效率 7 7 节能炕床加热效率节能炕床加热效率 做一顿饭按三十分钟计算 灶体中的天然气流量 50 立方米每分 钟 天然气的热值为 34500 41800 千焦每立方米那么 30 分钟所释 放的热量为 千焦 这个热量究竟能把床温提高到多少我们来直观 得比较一下 在农村的土炕上做一顿饭大约得用玉米秸秆 5 公斤 玉米秸秆的热值是玉米秆 17000J g 共释放热量 17000 5000 85000 千焦 也就是说这么多热量就足以把炕体加热 8 8 热空气在管道中的热损失热空气在管道中的热损失 因为抽力的大小与管道的直径有关 现在抽力还没有计算出来 所以管道的直径还不能确定 热损也就无法计算 9 9 节能前景 表格 节能前景 表格 据有关资料介绍 我国开展省柴节煤炉灶炕工作已经有近 30 年 的历史 所取得的成就也是巨大的 截止到 2005 年底 我国农村已 推广应用省柴节煤炉灶 1 89 亿户 其中省柴灶 1 51 亿户 节煤炉 0 38 亿户 节能炕 1975 万铺 这些节能设备每年可以节约柴草和 煤炭折合标准煤 7540 万吨 为农民节省燃料费用开支 200 多亿元 相当于保护森林植被近 2000 万公顷 分别减少二氧化碳和二氧化硫 排放 2 04 亿吨和 604 万吨 同时 通过省柴节煤灶 炉 炕的推广 和普及 提高了农村生活用能设备的热效率 改变了传统烟熏火燎 的状况 提高了农民生活质量 改善了农村生态环境 缓解了农村 生活用能紧张状况 并且 这一技术的推广还可以带动相关产业的 大规模发展 解决一部分农村剩余劳动力的就业问题 由此可见 如果在城市里推广节能炕床 其经济价值和环境价 值将是非常巨大的 1010 加热系统的可行性分析加热系统的可行性分析 1 在效率分析中热值已经计算出来 这么多的热值还是很可 观的 如果真正能够起到预期得加热效果 那么室内的温度将会因 为节能炕而得到提高 这样的话暖气的温度的要求可以适当的降低 一些 集中供暖中心的锅炉用煤将大大得节省下来 2 如果发生煤气泄露 其自身的自拉抽力可将释放出来的煤 气及时抽到房子外面 可以完全预防煤气中毒事件 3 城市里的人们也能睡在热炕头上了 对人体的健康起到了 积极的作用 尤其是老年人和小孩 4 市场分析 如果真的成功了 将楼房中装上热炕在国内外 的市场里还是一片空白 其经济价值将是非常巨大 1111 结束语结束语 透过土炕的物质形态 我们还不难评其文化内涵 它孕育了数 千年的黄土文明 以 炕 承载了劳动人民世世代代的生息繁衍 悲欢离合 起落衰兴 一条小土炕装了太多太多故事 它既是千家 万户旅渡人生的航船 又是社会进化的摇篮 仅以陕北而言 曾有 多少英雄豪杰 名人志士诞生在这里貌似平常的土炕上 诸如古代 的韩世忠 李自成 张献忠 近现代的李鼎铭 杜斌丞 当代的李 子洲 马明方 刘澜涛 柳青 路遥 有多少孩子提童稚在这土 炕上喜闹相腾 给父母增添了辛劳之余的天伦之乐 有多少美男俊 女在这土炕上进入洞房花烛夜 揭开了爱情的温馨盖头 有多少终 年驮日背月的父兄在这土坑上合计过春种秋收 品尝那勤劳致富的 甘苦 有多少和睦的家庭在这土炕上摆出满碗的油糕 烧酒 肉菜 来招待亲朋好友 欢庆良辰吉日 我们还忘不了 在那 闹红 岁月里 有多少舍生忘死的先躯在这土炕上挑灯夜谈 传播闹翻身 求解放的真理 在抗击侵华日寇疯狂肆虐的年代 有多少骁勇善战 的将军在这土炕上摊开地图 思谋出奇制胜的歼敌方略 在迎接共 和国诞生的日子里 领袖们在土炕上倾心交流 深思熟虑胜利后进 京 赶考 新的里程 在改