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摘要在节能减排可持续发展的环境下，对山东阳谷县农村新型生态节能地暖炉结构设计进行论述，阐述地暖炉在节能、舒适、简便、价廉，环保等方面的优越性，分析了生态节能地暖炉在山东地区的实用性和推广前景。
关键词生态节能；地暖炉；农村；优越性
中图分类号S215文献标识码A文章编号0517-6611（2014）14-04552-02
鲁西北的冬季寒冷，采暖问题在农村地区尤为突出。目前农村采暖的主要设施有散热器、空调、煤炉等，随着农村生活质量的提高，再加上村户分散性的特性，农村大规模集中采暖无法实施。由于人们对采暖的要求提高等原因，导致农村建筑能耗随之上涨，造成煤炭，木材等不可再生能源消耗问题紧张，环境污染加剧[1]。阳谷县农村生态节能地暖炉的试建，以环保节能、实用高效、价廉易建得到农民的适用，解决了农村取暖困难、昂贵、浪费、污染等问题，变革了农村冬季取暖的形式[2]。大力推广这种取暖方式将会开辟农村取暖的新途径，将会产生极大的社会效益、经济效益和环境效益。
1生态节能地暖炉结构设计与技术要求
地暖炉的主要结构是由进风管道、出风管道、散热板、炉体几部分组成（图1）。地暖炉的前身就是由朝鲜族民居的特色“燃池”改造而来，就是将传统的火炕降至地下或建于半地上砌筑一个炉体，将废弃的农作物碎料等填进炉体，在控制氧气含量的情况下缓燃[3]。在通过散热板进行散热，使房间内的空气流通，提高室内温度，以满足室内热环境的要求。
1.1地暖炉的构造按照居住房屋面积的大小，在居中偏外墙位置砌筑比例为6∶1大小的炉体。地暖炉一般设计成矩形或正方形，可按房屋面积大小确定，砌筑需要材料：砖、沙石、水泥、钢筋、钢板等[4]。用水泥混凝土浇筑一个厚80～100 mm的炉底，目的是为了做好防水防烟处理，同时清灰也方便。
炉墙用红砖加M2.5型水泥混合砂浆砌建，深度在1.2～
注：1—进风管道开关；2—进风管道；3—填料口；4—散热板；5—炉底；6—热水器接口；7—炉墙；8—排烟管道开关；9—排烟管道。
图1地暖炉结构设计1.4 m之间，宽度为普通的240 mm墙体，炉墙四周用水泥抹平夯实，并在一面留进风口，内设进风管道，用开关控制进风量多少和帮助燃料燃烧。管道的形式有方形与圆形2种，可采用陶制管或钢制管，对面留有排烟口，并且与排烟道相连。安装调温插板控制排烟量，插板大小可根据烟道的尺寸确定，插板与烟道内壁连接要求密封、灵活、不跑烟。烟道的横截面一般为240 mm2或180 mm2，用水泥抹面，进风管道与排烟管道皆留在房间外面，要求密封性好。
散热板必须采用不断不裂耐高温可抗压的材料制成，地暖炉的散热板板的做法有2种，一种可以用200号钢筋混凝土整体浇筑厚度为80 mm的顶板；第2种是直接使用预制板材厚度为80～100 mm，此外在靠近烟筒处顶板上留有热水孔，为了方便安装热水器，烟筒对面留有进料口。进料口盖板形状也可以为方形或圆形，材质多为混凝土制板或石制板，大小一般为500 mm×500 mm，两侧面为梯形斜面，盖板中心两侧分别安装与散热板齐平的拉手，方便启闭盖板[5]。
1.2地暖炉的技术要求
1.2.1地暖炉密封。炉体与散热板的连接处、进料口盖板处、进风口开关处、排烟口与烟道连接处必须密封，如果效果不好，首先是房间空气污染，容易发生中毒，然后是燃料加速燃烧；如果进风口开关与排烟道开关失效，会减少取暖时间，增加进料次数，造成燃料浪费，因此整个炉体密封效果是砌筑地暖炉的重要技术节点。
1.2.2燃料处理。燃料在装入炉体前要进行粉碎处理和加水混合拌匀，最佳的燃料处理方式，水分含量保持在20%～40%，进料口处为20%，中间含量为30%，接近排烟管道处为40%。
1.2.3投料。开启投料盖板，将处理加工过的农作物燃料按炉体大小分层装入，压实一层再装一层，直至装到距离顶盖板不少于50 mm的距离，目的是方便空气流通，进行走烟。第一层的燃料需要易燃的麦秸，茅草等。
1.2.4啟用点火。首次点火时应将进风口开关与烟道调温板全部打开，使其达到最大，准备好密封盖板与散热板的湿泥或土和温度计，再将引火燃料放在进料口处点燃后投进炉体并密封进料口盖板，然后注意观察地板情况和烟道出烟情况，调整进风口开关与插板位置，使炉内燃料进入正常缓燃状态。
1.2.5燃烧情况。可以通过烟道出烟量情况和地炉散热板温度高低来观察，烟道出烟浓、黑、量大说明进风量足，燃料燃烧速度快，燃情旺；散热板开始点火时表面热大约三分之一的面积，并且面积越大温度约高，说明点火正常，对进风口开关与烟道插板进行调整。
1.2.6调温插板调整。应根据室外风力，天气温度和房间使用要求调整室内温度大小，调温插板与烟道内壁距离不小于5 mm，插板插的浅通烟量大、快，燃料燃烧速度快，温度高，小则反之。一般散热板表面温度约40 ℃左右，室内温度在18 ℃左右为最适宜人体的温度。
2生态节能地暖炉的优势
2.1空间利用方面由于地暖炉是地面采暖，可以降低房间地面热量的损失，更有效地利用热能；地暖炉的结构设计是地下或半地上砌筑，这样做扩大了民居的居住使用面积，也可与热水器、保温橱箱、饲养种植结合建成多功能设施，优化居住空间；使用范围广，民居、学校、小型工厂等平房建筑都适合，技术简单，方便实用。
2.2成本投入方面地暖炉的砌筑材料主要是水泥和砖，按房间面积大小投资金额在几十元至上百元之间，成本低；砌筑结构坚固，投入一次多年受益；农作物废弃物等作为燃料来源，其使用成本低，易获取；可循环利用产生的草木积灰肥料。
2.3实用性能方面地暖炉密封性能高，烟气由烟道排出室外，避免了中毒隐患发生，改善了室内空气的质量；室内温度舒适，保持在18 ℃左右，保障了室内温度的稳定，通过实践地暖还有防治关节炎和风湿病类疾病的功能，取暖效果明显；省时省力，一次性投料，可以持续20 d左右，冬季只需清理一次灰。 2.4节能环保方面地暖炉可更有效地利用自然资源和不可再生能源，如煤电气能源等，减少了对不可再生资源的依赖；减少了农田的废弃物污染源，杜绝了在田地直接燃烧农作物，净化了空气，美化了农村的村容环境与居住环境。农作物与秸秆煤炭的二氧化碳排放量比例为1∶34，使用农作物秸秆为燃料原料使碳排放量减少，降低了大气的污染。
3实例
采用地暖炉与传统采暖方式进行对比试验，以取暖效果、投资成本和维护成本为指标，采集数据进行评价分析（图2、表1）。
图1投资与维护成本对比由表1可以看出，地暖炉具有明显的实用和节省费用等优越性。地暖炉取暖比传统取暖方式更适合人们使用，地面温度温度均匀分布自下而上均匀递减，提高了舒适健康性，空气对流减弱形成了更为清洁的环境。由图2可以看出，地暖相对传统取暖方式成本投资少，后期维护费用大幅度降低，所以使用地暖炉可以用最少的投资获取最经济舒适的生活环境。综上所述，地暖作为新型舒适节能的取暖形式，使冬季采暖成本稳中下降，相比传统取暖方式体现出地暖炉其自身价值。
4结论
通过对地暖炉的结构特性分析，可以认为生态节能地暖炉是在农村地区冬季取暖最合适的方式，也是建设“资源节约型，环境友好型”生态文明新农村目标的需要，有助于改善农村地区的生活环境和住宅建设科学化，提高农民的经济水平，促进农业科学技术的进步，推动农业科技创新的民心工程[6]。地暖炉采用可再生废弃能源解决农村冬季取暖的问题不仅符合可持续发展理念，而且满足了人们对室内环境舒适度的要求。因此，通过现场考察、技术讲座、示范以点带面等方式将节能地暖炉这一技术在鲁西北农村地区推广，对推动新农村节约型生产生活消费模式的发展，推动北方农村地区的能源高效利用和环境改善有着重要意义。
参考文獻
[1] 刘满，夏晓东.辽宁省农村住宅的采暖方式与能耗研究[J].建筑节能，2007，35（7）：56-59.
[2] 北京土木建筑学会.新农村建设建筑节能技术[M].北京：中国电力出版社，2008.
[3] 许东，王雪英，裴玉屏.辽宁省农村住宅的火炕与地炕分析[J].四川建筑科学研究，2010，36（4）： 301.
[4] 王志.浅谈地暖供热系统及施工方法[J].山西建筑，2011，37（16）：144-145.
[5] 李霞，闫丽安，魏冉，等.东北农村冬季取暖方式改进设计的探究[J].农业与技术，2012，32（8）： 68.
[6] 黄国勤.建设资源节约型环境友好型社会[J].中国井冈山干部学院学报，2008（3）：46-51.
关键词生态节能；地暖炉；农村；优越性
中图分类号S215文献标识码A文章编号0517-6611（2014）14-04552-02
鲁西北的冬季寒冷，采暖问题在农村地区尤为突出。目前农村采暖的主要设施有散热器、空调、煤炉等，随着农村生活质量的提高，再加上村户分散性的特性，农村大规模集中采暖无法实施。由于人们对采暖的要求提高等原因，导致农村建筑能耗随之上涨，造成煤炭，木材等不可再生能源消耗问题紧张，环境污染加剧[1]。阳谷县农村生态节能地暖炉的试建，以环保节能、实用高效、价廉易建得到农民的适用，解决了农村取暖困难、昂贵、浪费、污染等问题，变革了农村冬季取暖的形式[2]。大力推广这种取暖方式将会开辟农村取暖的新途径，将会产生极大的社会效益、经济效益和环境效益。
1生态节能地暖炉结构设计与技术要求
地暖炉的主要结构是由进风管道、出风管道、散热板、炉体几部分组成（图1）。地暖炉的前身就是由朝鲜族民居的特色“燃池”改造而来，就是将传统的火炕降至地下或建于半地上砌筑一个炉体，将废弃的农作物碎料等填进炉体，在控制氧气含量的情况下缓燃[3]。在通过散热板进行散热，使房间内的空气流通，提高室内温度，以满足室内热环境的要求。
1.1地暖炉的构造按照居住房屋面积的大小，在居中偏外墙位置砌筑比例为6∶1大小的炉体。地暖炉一般设计成矩形或正方形，可按房屋面积大小确定，砌筑需要材料：砖、沙石、水泥、钢筋、钢板等[4]。用水泥混凝土浇筑一个厚80～100 mm的炉底，目的是为了做好防水防烟处理，同时清灰也方便。
炉墙用红砖加M2.5型水泥混合砂浆砌建，深度在1.2～
注：1—进风管道开关；2—进风管道；3—填料口；4—散热板；5—炉底；6—热水器接口；7—炉墙；8—排烟管道开关；9—排烟管道。
图1地暖炉结构设计1.4 m之间，宽度为普通的240 mm墙体，炉墙四周用水泥抹平夯实，并在一面留进风口，内设进风管道，用开关控制进风量多少和帮助燃料燃烧。管道的形式有方形与圆形2种，可采用陶制管或钢制管，对面留有排烟口，并且与排烟道相连。安装调温插板控制排烟量，插板大小可根据烟道的尺寸确定，插板与烟道内壁连接要求密封、灵活、不跑烟。烟道的横截面一般为240 mm2或180 mm2，用水泥抹面，进风管道与排烟管道皆留在房间外面，要求密封性好。
散热板必须采用不断不裂耐高温可抗压的材料制成，地暖炉的散热板板的做法有2种，一种可以用200号钢筋混凝土整体浇筑厚度为80 mm的顶板；第2种是直接使用预制板材厚度为80～100 mm，此外在靠近烟筒处顶板上留有热水孔，为了方便安装热水器，烟筒对面留有进料口。进料口盖板形状也可以为方形或圆形，材质多为混凝土制板或石制板，大小一般为500 mm×500 mm，两侧面为梯形斜面，盖板中心两侧分别安装与散热板齐平的拉手，方便启闭盖板[5]。
1.2地暖炉的技术要求
1.2.1地暖炉密封。炉体与散热板的连接处、进料口盖板处、进风口开关处、排烟口与烟道连接处必须密封，如果效果不好，首先是房间空气污染，容易发生中毒，然后是燃料加速燃烧；如果进风口开关与排烟道开关失效，会减少取暖时间，增加进料次数，造成燃料浪费，因此整个炉体密封效果是砌筑地暖炉的重要技术节点。
1.2.2燃料处理。燃料在装入炉体前要进行粉碎处理和加水混合拌匀，最佳的燃料处理方式，水分含量保持在20%～40%，进料口处为20%，中间含量为30%，接近排烟管道处为40%。
1.2.3投料。开启投料盖板，将处理加工过的农作物燃料按炉体大小分层装入，压实一层再装一层，直至装到距离顶盖板不少于50 mm的距离，目的是方便空气流通，进行走烟。第一层的燃料需要易燃的麦秸，茅草等。
1.2.4啟用点火。首次点火时应将进风口开关与烟道调温板全部打开，使其达到最大，准备好密封盖板与散热板的湿泥或土和温度计，再将引火燃料放在进料口处点燃后投进炉体并密封进料口盖板，然后注意观察地板情况和烟道出烟情况，调整进风口开关与插板位置，使炉内燃料进入正常缓燃状态。
1.2.5燃烧情况。可以通过烟道出烟量情况和地炉散热板温度高低来观察，烟道出烟浓、黑、量大说明进风量足，燃料燃烧速度快，燃情旺；散热板开始点火时表面热大约三分之一的面积，并且面积越大温度约高，说明点火正常，对进风口开关与烟道插板进行调整。
1.2.6调温插板调整。应根据室外风力，天气温度和房间使用要求调整室内温度大小，调温插板与烟道内壁距离不小于5 mm，插板插的浅通烟量大、快，燃料燃烧速度快，温度高，小则反之。一般散热板表面温度约40 ℃左右，室内温度在18 ℃左右为最适宜人体的温度。
2生态节能地暖炉的优势
2.1空间利用方面由于地暖炉是地面采暖，可以降低房间地面热量的损失，更有效地利用热能；地暖炉的结构设计是地下或半地上砌筑，这样做扩大了民居的居住使用面积，也可与热水器、保温橱箱、饲养种植结合建成多功能设施，优化居住空间；使用范围广，民居、学校、小型工厂等平房建筑都适合，技术简单，方便实用。
2.2成本投入方面地暖炉的砌筑材料主要是水泥和砖，按房间面积大小投资金额在几十元至上百元之间，成本低；砌筑结构坚固，投入一次多年受益；农作物废弃物等作为燃料来源，其使用成本低，易获取；可循环利用产生的草木积灰肥料。
2.3实用性能方面地暖炉密封性能高，烟气由烟道排出室外，避免了中毒隐患发生，改善了室内空气的质量；室内温度舒适，保持在18 ℃左右，保障了室内温度的稳定，通过实践地暖还有防治关节炎和风湿病类疾病的功能，取暖效果明显；省时省力，一次性投料，可以持续20 d左右，冬季只需清理一次灰。 2.4节能环保方面地暖炉可更有效地利用自然资源和不可再生能源，如煤电气能源等，减少了对不可再生资源的依赖；减少了农田的废弃物污染源，杜绝了在田地直接燃烧农作物，净化了空气，美化了农村的村容环境与居住环境。农作物与秸秆煤炭的二氧化碳排放量比例为1∶34，使用农作物秸秆为燃料原料使碳排放量减少，降低了大气的污染。
3实例
采用地暖炉与传统采暖方式进行对比试验，以取暖效果、投资成本和维护成本为指标，采集数据进行评价分析（图2、表1）。
图1投资与维护成本对比由表1可以看出，地暖炉具有明显的实用和节省费用等优越性。地暖炉取暖比传统取暖方式更适合人们使用，地面温度温度均匀分布自下而上均匀递减，提高了舒适健康性，空气对流减弱形成了更为清洁的环境。由图2可以看出，地暖相对传统取暖方式成本投资少，后期维护费用大幅度降低，所以使用地暖炉可以用最少的投资获取最经济舒适的生活环境。综上所述，地暖作为新型舒适节能的取暖形式，使冬季采暖成本稳中下降，相比传统取暖方式体现出地暖炉其自身价值。
4结论
通过对地暖炉的结构特性分析，可以认为生态节能地暖炉是在农村地区冬季取暖最合适的方式，也是建设“资源节约型，环境友好型”生态文明新农村目标的需要，有助于改善农村地区的生活环境和住宅建设科学化，提高农民的经济水平，促进农业科学技术的进步，推动农业科技创新的民心工程[6]。地暖炉采用可再生废弃能源解决农村冬季取暖的问题不仅符合可持续发展理念，而且满足了人们对室内环境舒适度的要求。因此，通过现场考察、技术讲座、示范以点带面等方式将节能地暖炉这一技术在鲁西北农村地区推广，对推动新农村节约型生产生活消费模式的发展，推动北方农村地区的能源高效利用和环境改善有着重要意义。
参考文獻
[1] 刘满，夏晓东.辽宁省农村住宅的采暖方式与能耗研究[J].建筑节能，2007，35（7）：56-59.
[2] 北京土木建筑学会.新农村建设建筑节能技术[M].北京：中国电力出版社，2008.
[3] 许东，王雪英，裴玉屏.辽宁省农村住宅的火炕与地炕分析[J].四川建筑科学研究，2010，36（4）： 301.
[4] 王志.浅谈地暖供热系统及施工方法[J].山西建筑，2011，37（16）：144-145.
[5] 李霞，闫丽安，魏冉，等.东北农村冬季取暖方式改进设计的探究[J].农业与技术，2012，32（8）： 68.
[6] 黄国勤.建设资源节约型环境友好型社会[J].中国井冈山干部学院学报，2008（3）：46-51.