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浅析火炕在我国农村采暖中的应用及节能改造措施

文档作者：佘灿明郭金太王龄苗李刚于玺文档来源：沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁省农委后勤服务中心沈阳建筑大学市政与环境工程学院		点击数：	更新时间： 2021年12月15日
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浅析火炕在我国农村采暖中的应用
及节能改造措施
佘灿明
郭金太
王龄苗
李刚
于玺
沈阳建筑大学市政与环境工程学院
辽宁省农委后勤服务中心
沈阳建筑大学市政与环境工程学院
摘要：在寒冷的北方农村地区，火炕作为主要的采暖设施，其局部温度和热舒适性就显得尤为重要，但是传统的火炕存在
着燃烧效率低、燃料消耗大、热舒适性低以及燃烧污染大等问题，已不能满足人们对室内热环境的需求。本文针对以上传统火炕
存在优势和不足之处进行了探讨，并提出了一种新型的太阳能相变蓄热火炕，将相变材料的蓄热性和毛细管网型太阳能采暖两种
技术同时运用到火炕采暖中，可以有效改善改善室内热环境、提高能源利用率、满足农村居民对热舒适性的要求，为农村火炕节能
改造提供了一种有效的途径。
关键词：农村；火炕；节能改造
1 引言
火炕的发展迄今已有两千多年的历史，在寒冷的北方地
区占有非常重要和显著的地位，是一种很有潜力的采暖方
式。目前我国北方地区的广大农村主要靠炕采暖，大约有
85％的农村居民在使用火炕，可见炕已经成为农村住宅采暖最
重要、最有效的措施。然而，传统的火炕存在着燃烧效率低、
燃料消耗大、热舒适性低以及燃烧污染大等问题，同广大农村
居民对生活品质日益增长的要求和国家节能减排的政策不相
符合，因此对于农村主要采暖方式火炕的技能改造显得尤为
重要。
2火炕系统结构及工作原理
2．1火炕的系统结构
近年来，我国北方农村广泛使用的火炕形式是落地炕和
架空吊炕。吊炕的散热面积比落地炕增加了近一倍，降低了
炕体的热量损失，并提高了室内的平均温度，吊炕的使用已成
为一种趋势，是一种新式炕体，受到广大农户的青睐。火炕由
三大部分构成：一是用于炊事并提供热源的灶台；二是薪柴燃
烧余烟流经炕内部的烟道，用来提高炕面温度；三是用来排烟
的烟囱。
2．2火炕的工作原理
炕是我国北方地区冬季取暖的主要供暖设施。炕供暖是
通过高温烟气加热炕维护结构的表面温度，并与室内环境形
成对流换热和辐射换热，完成供暖。农居每天生火三次，通过
燃烧薪柴所产生的高温烟气流经烟道来加热炕体，向室内供
暖。炕板基本上是由热容量较大的材料组成，在加热期间，热
烟气通过自然对流和辐射换热把热量传递给炕板，炕板吸收
大量的热量并储存起来，积蓄在炕板里的热量能够保证炕板
具有一定的温度水平，进而把热量传递给室内空间，并可持续
数小时向室内供热。
3火炕在我国农村采暖中存在的问题
目前，农村住宅中常用的采暖措施主要有火炕、火墙、土
暖气、火炉、低温地板辐射采暖等。其中，火炕是应用最为广
泛的一种采暖措施。据2004年统计，在中国大约有4364万户
农村家庭使用着6685万铺火炕。但是，目前我国相关部门对
于农村火炕的发展重视不够，国内外有关火炕的研究还处于
起步阶段，缺乏深入的研究，严重地阻碍了炕的发展和推广，
使得火炕的许多弊端和缺陷表现得越来越突出，存在如下几
方面的问题：
(1)温度难以控制。火炕的柴薪、燃煤等热源方式导致炕
面温度随时间波动较大、室内温度分布不均匀，影响热舒适性。
(2)燃料消耗量大。为了提高室内热舒适性就要燃烧大量的燃
料，而火炕热效率较低，仅靠炊事生火加热火炕，不能满足农户
的采暖需求，多消耗的燃料占全年用量的80％左右。(3)热效率
低。对于传统火炕系统，结构简单，燃烧条件受限制，燃烧燃料
时不够充分，热效率较低，大部分热量没有经过完全的换热便排
出室外，浪费大量的能源，并且农村住宅保温设施不完善，供暖
期间热损失严重，致使室内温度较低，极大地影响了室内热舒适
度。(4)污染环境。燃烧燃料产生的烟气会造成环境污染。现有
火炕的燃烧方式已经不能符合世界能源的发展趋势，开发新型、
清洁、可再生能源势在必行，如太阳能、沼气、燃气、电等新型能
源，以便满足我国节能环保的要求。
4火炕的节能改造措施
火炕通常是利用炊事余热取暖，灶台间歇运行，但炕体需
向室内连续供暖，这是一个矛盾。而相变材料可实现能量的
转移、延长供暖时间，可有效改善炕面温度不均匀性。通过相
变材料在物性转化过程中将热源提供的热量蓄存在相变材料
中，当夜间停止热源供暖后，相变材料将蓄存的热量放出，环
境温度升高，提高室内的舒适度。充分利用加入炕面板中相
变蓄热材料进行储能，把多余热量转换成热能储存起来，使用
少量的材料就可以储存大量的热量，这些热量在炕面板温度
下降到不能为房间采暖时释放，实现了能量的转移，可以起到
削峰填谷的作用，提高了能源的利用率，并改善了室内的居住
环境。
然而，相变材料的使用，势必会带来系统热惯性的增大，
停火期固然对取暖有利，但在生火期却延缓了炕面的升温速
度，因此考虑引入太阳能毛细管网作为冬季供暖的辅助热源
以维持室内舒适性。将相变材料的蓄热性和毛细管网型太阳
能采暖两种技术同时运用到火炕采暖中，提出了一种新型的
太阳能相变蓄热火炕。由于毛细管网型太阳能供热系统热惯
性小，热反应时间10min～30min，随时启动随时升温，并可提前
启动，恰好可以补偿相变蓄能材料带来的弊端，使得整个系统
舒适性更强，使用更灵活。
5结束语
在提倡“绿色环保、节能减排”的今天，对农村火炕的改造
显得尤为重要。将相变材料的蓄热性和毛细管网型太阳能采
暖两种技术同时运用到农居火炕采暖系统中，与火炕相结合
既发扬了传统火炕采暖的优势又克服了其存在的缺陷，为提
高建筑室内舒适度、降低能耗和改善环境提供了一种有效的
途径。总之，采用太阳能供暖，在技术、经济、环保等方面都已
具有显著的优势和竞争力，它将迅速的发展起来，对节约能
源、提倡社会主义新农村建设都有着十分重要的意义。
参考文献：
[1】庄智．中国炕的烟气流动与传热性能研究【D】．大连：大连理
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