不同模式的取暖炕供暖效果及性能對(duì)比研究

呼延欽 胡鳳巧

（1 寧夏鹽池縣村級(jí)發(fā)展互助資金管理中心 寧夏鹽池 751500 2 寧夏鹽池縣農(nóng)牧科學(xué)研究所 寧夏鹽池 751500）

生態(tài)文明建設(shè)是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的重要組成部分，減少環(huán)境污染是生態(tài)文明建設(shè)的重點(diǎn)。在污染源中，來自人類日常生活的污染是重要的組成部分。人類日常生活帶來的大氣污染和碳排放主要來自炊事和采暖。對(duì)于西北地區(qū)來說，采暖模式逐漸多樣化，但都仍然存在著不同程度的污染，因此，探索一種高效采暖、污染程度小的節(jié)能采暖模式是對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的一大貢獻(xiàn)。

1 研究區(qū)域概況

寧夏鹽池縣位于寧夏東部，地處鄂爾多斯臺(tái)地向黃土高原過度地帶，毛烏素沙漠的南緣，南部為黃土高原區(qū)，中部為緩坡丘陵區(qū)，北部為典型沙漠區(qū)。屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫7.8 ℃，冬夏兩季平均溫差28 ℃，無霜期155 d。鹽池縣總土地面積是8 522.2 km2，地勢南高北低，南北長，東西窄。

鹽池縣的冬季采暖時(shí)間至少6 個(gè)月，土炕是這里的主要采暖設(shè)施。土炕使用的燃料以煤炭、薪柴、秸稈和玉米芯為主，這種采暖方式的熱量使用效率僅在40%左右［1］，碳排放量也在增加，同時(shí)也增加了一些家庭的生活成本。為了改變這種現(xiàn)狀，人們也做了多種嘗試。筆者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，鹽池縣炕的演變也經(jīng)歷了從老式煨炕到節(jié)能土炕、暖氣炕、水暖炕的發(fā)展過程，同時(shí)還存在使用電熱毯、水暖毯等取暖的情況。袁鵬麗等［2］研究認(rèn)為，單獨(dú)的吊炕（鹽池這邊叫節(jié)能炕）取暖的模式只能使室溫維持在10 ℃，因此，在鹽池縣，同一房間內(nèi)，取暖主要有兩種設(shè)施或設(shè)備進(jìn)行互補(bǔ)取暖，一個(gè)是炕，一個(gè)是火爐，這兩個(gè)同時(shí)發(fā)揮作用，才能達(dá)到家庭取暖的效果。有的家庭已經(jīng)安裝了土暖氣，其實(shí)土暖氣是火爐的替代品或跟進(jìn)品，炕仍然在使用中。

鹽池縣目前存在不同類型的取暖炕，他們各自有哪些優(yōu)缺點(diǎn)和值得推廣的方面？我們?cè)谶@里開展了相關(guān)研究工作。

2 研究對(duì)象與方法

本研究共選擇了6 種采暖模式，在18 個(gè)農(nóng)戶中進(jìn)行試驗(yàn)，農(nóng)戶的選擇按照鹽池縣的南部山區(qū)、中部丘陵區(qū)和北部典型沙漠區(qū)三個(gè)類型分別進(jìn)行。以觀測同一設(shè)備在三個(gè)不同區(qū)域的表現(xiàn)，以及不同設(shè)備的取暖效果和性能比較，觀測每個(gè)設(shè)備的碳排放量、人工投入、資金使用量、安全程度、方便程度、衛(wèi)生狀況等，再對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行比較。通過比較，得出最佳取暖模式或方案，向政府或能源部門進(jìn)行建議。

3 研究過程

3.1 試驗(yàn)戶選擇

試驗(yàn)戶分布在黃土高原山區(qū)的麻黃山鄉(xiāng)，平原區(qū)的馮記溝鄉(xiāng)和王樂井鄉(xiāng)，沙漠區(qū)的花馬池鎮(zhèn)和高沙鎮(zhèn)共18 戶。觀測類型包括老式煨炕、節(jié)能炕、水暖炕、水暖毯和電熱毯5 種。平原區(qū)新增1 個(gè)暖氣炕。在試驗(yàn)中，山區(qū)和沙漠區(qū)沒有找到這樣的農(nóng)戶，加之安裝暖氣炕操作復(fù)雜，不方便配置這樣的試驗(yàn)戶，所以山區(qū)和沙漠區(qū)就沒選擇暖氣炕的試驗(yàn)戶，平原區(qū)的1戶僅作為參考進(jìn)行比較。

3.2 觀測時(shí)間

觀測時(shí)間為2020 年11 月至12 月，每個(gè)農(nóng)戶分別以每晚18∶00 開始取暖到第二天上午6∶00 為一個(gè)觀測時(shí)間段，共12 h，炕的面積都折算成6 m2，最后的費(fèi)用和碳排放量都以6 m2為單位。本次研究中，對(duì)試驗(yàn)戶的室內(nèi)溫度不做具體測量，而是由試驗(yàn)戶以日常體感和適宜溫度為準(zhǔn)，在此條件下再做其他方面的觀測。其中老式煨炕和節(jié)能炕要記錄使用燃料類型、數(shù)量、價(jià)格、勞動(dòng)時(shí)間等。水暖炕、水暖毯和電熱毯利用單獨(dú)的電表測量用電量、電價(jià)等。以上5 種設(shè)施、設(shè)備都要觀測直觀感覺、舒適度、安全性、簡便程度、性價(jià)比等。暖氣炕由于是和土暖直接相連，一些性能無法通過直接獲得，所以只做直觀感覺測量。

4 結(jié)果分析

4.1 消耗能源分析

（1）老式煨炕和節(jié)能炕所使用的能源有煤炭、薪柴、玉米芯，其試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2 所示。

表1 老式煨炕取暖效果觀測

表2 節(jié)能炕取暖效果觀測

老式煨炕和節(jié)能炕所使用的取暖材料一樣，只是炕的內(nèi)部構(gòu)造不同，取暖材料的用量不同。沙漠區(qū)由于沒有水澆地，所以作物秸稈少，取暖以當(dāng)?shù)氐暮谏齿?、沙柳為主，所以碳排放量相?duì)偏高，費(fèi)用也最高。平原區(qū)有水澆地，水澆地以種玉米為主，玉米芯就是炕的主要燃料，碳排放量低。老式煨炕在山區(qū)每24 h 填煨一次，省時(shí)，省力，省錢，碳排放量最低。節(jié)能炕用料明顯低于煨炕，碳排放量低，用于燃燒炕所耗費(fèi)的時(shí)間也減少。

（2）水暖炕和水暖毯。水暖炕是近幾年新上市的取暖設(shè)備，取暖原理是通過主機(jī)將水加熱，使水在盤于炕上的水管里循環(huán)，使炕溫度上升，達(dá)到取暖的目的。水溫低于設(shè)置溫度時(shí)，水會(huì)自然回到主機(jī)繼續(xù)加熱。我們?cè)趯幭柠}池縣花馬池鎮(zhèn)硝池子行政村和馮記溝鄉(xiāng)平臺(tái)行政村實(shí)施的由全球環(huán)境基金小額贈(zèng)款計(jì)劃資助的土炕節(jié)能改造項(xiàng)目中，農(nóng)民對(duì)水暖炕的評(píng)價(jià)很高，他們普遍認(rèn)為水暖炕最大的優(yōu)點(diǎn)是安全、方便、衛(wèi)生、耗電少、取暖效果好。

表3 中看出，水暖炕取暖只消耗民用電，試驗(yàn)表明，水暖炕上覆蓋物厚度是影響用電量的主要因素之一。有的農(nóng)戶習(xí)慣于在炕上鋪較厚的覆蓋物，導(dǎo)致用電量的增加，從而造成能源的消耗和碳排放的增加。我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)，實(shí)際情況是農(nóng)戶每天使用水暖炕的時(shí)間不足12 h，多數(shù)農(nóng)戶都是在臨睡覺之前15 min 才打開電源，加熱15 min 左右，等到開始睡覺時(shí)，被褥溫度正好適合睡覺的舒適度需要。

表3 水暖炕取暖效果觀測

水暖毯與水暖炕屬同類型的取暖設(shè)備，差別在于水暖毯是內(nèi)置軟管，可以折疊，兼有褥子的性能，所以可以直接使用，減少了覆蓋物，可以更省電。在三個(gè)不同地區(qū)使用中，沒有明顯的區(qū)別。如表4。

表4 水暖毯取暖效果觀測

（3）電熱毯。電熱毯是傳統(tǒng)的取暖設(shè)施，其原理是通過電熱絲的熱性能傳熱，達(dá)到取暖的目的。電熱毯的優(yōu)點(diǎn)是方便使用、耗電少、碳排放量低。試驗(yàn)戶農(nóng)民同時(shí)反映電熱毯的缺點(diǎn)是干燥、不安全，長時(shí)間處于高溫選項(xiàng)時(shí)，有燃燒被褥的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）暖氣炕。暖氣炕是在土炕上盤上散熱管，并與家中的土暖氣相連，在暖氣熱的時(shí)候，炕同時(shí)熱。這種為炕取暖的做法相當(dāng)于增加了暖氣片，在本試驗(yàn)中，數(shù)據(jù)不可把握，只能從表象上做一些評(píng)價(jià)。試驗(yàn)戶反映，暖氣炕的缺點(diǎn)是操作不方便。當(dāng)需要炕熱時(shí)，就得給土暖鍋爐加火，其結(jié)果是使整個(gè)屋子的所有暖氣片全部升溫，會(huì)造成很大的浪費(fèi)。

4.2 不同取暖設(shè)備性能比較

針對(duì)本文所涉及的6 種不同模式的取暖炕進(jìn)行全面比較，如表6，可以看出，節(jié)能炕比老式煨炕節(jié)約燃料23.2%，碳排放量相應(yīng)減少40.6%。水暖炕耗能比老式煨炕和節(jié)能炕高，但由于使用的是民用電，其碳排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于后者，其方便程度更突出，其中水暖毯效果更好。綜合評(píng)價(jià)，水暖炕和水暖毯性價(jià)比最高。

表5 電熱毯取暖效果觀測

表6 不同模式取暖炕取暖效果比較

5 結(jié)論

此試驗(yàn)所觀測的6 種取暖模式中，水暖炕和水暖毯屬于較先進(jìn)的取暖模式，其特點(diǎn)是操作方便，購買成本低，性價(jià)比高，衛(wèi)生，取暖效果好，碳排放小，費(fèi)用低。是構(gòu)建農(nóng)村節(jié)能減排低碳生活模式的有效選擇，適合在寧夏鹽池縣及西北相似地區(qū)的推廣和應(yīng)用。節(jié)能炕是第二推薦的取暖設(shè)施，其優(yōu)點(diǎn)節(jié)省燃料，熱效率高，可以以農(nóng)村自產(chǎn)的玉米芯、作物秸稈等做為燃料，降低生活成本，減少資源浪費(fèi)，同時(shí)減少了直接焚燒所造成的環(huán)境污染。老式煨炕存在浪費(fèi)燃料、碳排放量大、存在安全隱患等缺點(diǎn)，不值得繼續(xù)使用和推廣。電熱毯是最大的缺點(diǎn)是安全風(fēng)險(xiǎn)、干燥等缺點(diǎn)，對(duì)人體健康有一定的影響，也不值推廣。暖氣炕由于直接與土暖氣相連，使用不方便。

6 建議

通過在鹽池縣對(duì)6 種取暖模式的觀測研究和性能對(duì)比，本文提出以下建議：

（1）開展農(nóng)村土炕改造工程，對(duì)耗能大、熱效率低、存在安全隱患、污染嚴(yán)重、操作繁雜、外觀落后的傳統(tǒng)老式土炕（煨炕）進(jìn)行全面改造。一是可以就地改造，將水暖炕或水暖毯直接安裝在老式煨炕上邊，使煨炕成為安裝水暖炕或水暖毯的支持設(shè)備，不再發(fā)揮以填煨燃料燃燒來取暖的作用。二是可以對(duì)其內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行改進(jìn)，將煨炕改造成節(jié)能炕。李金平等［3］也認(rèn)為，節(jié)能炕的推廣應(yīng)用對(duì)中國農(nóng)村節(jié)能減排具有重要意義。

（2）在全國開展綠色生活創(chuàng)建活動(dòng)、降低碳排放強(qiáng)度的關(guān)鍵時(shí)期，政府應(yīng)該加強(qiáng)調(diào)研，解決炕取暖這一關(guān)系民生大事的問題，為百姓創(chuàng)造衛(wèi)生、文明、節(jié)能、高效的取暖條件。

（3）政府可以派專家對(duì)水暖炕或其他更環(huán)保、更高效、更便捷的新時(shí)代先進(jìn)的取暖設(shè)備進(jìn)行推廣，不僅能改善普通老百姓的生活質(zhì)量，更是為人類的環(huán)保事業(yè)作貢獻(xiàn)，是構(gòu)建新時(shí)代綠色生活環(huán)境的具體行動(dòng)和表現(xiàn)。