太陽能炕在陜北地區(qū)推廣使用的可行性調(diào)查研究

楊紅霞，馮 驥，楊玉環(huán)，趙 旭，李 炫

(延安大學(xué) 建筑工程學(xué)院，陜西 延安 716000)

太陽能炕在陜北地區(qū)推廣使用的可行性調(diào)查研究

楊紅霞，馮 驥，楊玉環(huán)，趙 旭，李 炫

(延安大學(xué) 建筑工程學(xué)院，陜西 延安 716000)

炕作為我國北方寒冷地區(qū)冬季采暖的主要措施，歷史悠久，但因其溫度難控制、能耗大、熱效率低、污染環(huán)境等原因，近年來在農(nóng)村地區(qū)使用的越來越少。課題組根據(jù)太陽能炕的工作原理，結(jié)合陜北地區(qū)氣象條件，就火炕的使用情況、太陽能產(chǎn)品的使用情況、對太陽能炕的認(rèn)識等問題在陜北地區(qū)進(jìn)行了實地調(diào)研。發(fā)現(xiàn)陜北地區(qū)農(nóng)村居民非常喜愛火炕，目前主要以煤為燃料，能耗大且環(huán)境污染嚴(yán)重，與綠色生態(tài)建筑的要求不一致;居民的節(jié)能環(huán)保意識不強(qiáng)，對建筑節(jié)能重要性認(rèn)識不足，太陽能產(chǎn)品使用范圍較小;但是，當(dāng)農(nóng)民了解太陽能炕的原理及特點(diǎn)后，有72%的人愿意接受。因此，在陜北地區(qū)推廣使用太陽能炕是完全可行的。

火炕;太陽能炕;陜北地區(qū)

火炕采暖是廣大勞動人民智慧的歷史結(jié)晶，在我國已經(jīng)有2500多年的歷史了。因其熱舒適性好、經(jīng)濟(jì)性好、養(yǎng)生性好、使用功能多等優(yōu)點(diǎn)［1－3］，已經(jīng)成為我國北方寒冷地區(qū)農(nóng)居冬季最重要、最有效的采暖措施，也成為了他們生活中不可分割的組成部分。但是，隨著中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)民生活水平日益提高，他們對住宅舒適性要求也日益提高。傳統(tǒng)火炕由于溫度難以控制、燃料消耗量大、熱效率低、污染環(huán)境、煙道占用室內(nèi)空間和搭建技術(shù)落后等弊端［1－3］，一些富裕起來的農(nóng)民不再愿意使用火炕，開始模仿城市居住模式，使用煤爐、土暖氣等方式采暖，不但熱效率低，而且存在很大的安全隱患、嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，不適宜作為長遠(yuǎn)的供熱模式。

因此，因地制宜、發(fā)展可再生能源和低品位能源在農(nóng)宅中的高效應(yīng)用，集成和開發(fā)適宜不同氣候特點(diǎn)的小城鎮(zhèn)節(jié)能技術(shù)和可再生能源利用技術(shù)，是解決農(nóng)村居住建筑的采暖與能源環(huán)境矛盾、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

1 太陽能炕

太陽能炕采暖系統(tǒng)就是在繼承并發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)炕采暖優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將輻射采暖與火炕相結(jié)合，利用太陽能低溫?zé)崴到y(tǒng)白天將過剩的太陽能熱量儲存起來供夜間采暖使用，以達(dá)到對能源的最大利用、縮小房間內(nèi)晝夜溫差、改善室內(nèi)熱舒適水平的目的。該系統(tǒng)由太陽能集熱器，循環(huán)水泵，太陽能炕，補(bǔ)燃燒設(shè)備等組成［4］。

大連理工大學(xué)的陳濱、同濟(jì)大學(xué)的競峰等［4－6］通過對東北地區(qū)太陽能炕系統(tǒng)的設(shè)計及其室內(nèi)熱環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行了實驗研究，表明:太陽能炕比傳統(tǒng)火炕炕頭與炕中溫差小5攝氏度，炕中與炕尾的溫差小于2攝氏度，炕面平均溫度提高3.4攝氏度，全天室內(nèi)溫度平均提高1.5攝氏度。同時，在太陽能炕表面的溫度一定的條件下(25攝氏度)，房間空氣溫度波動非常小，炕內(nèi)水管表面的溫度不超過40攝氏度。因此，太陽能熱水很適合作為炕的加熱能源。

2 陜北地區(qū)氣象條件

地處黃河中游的陜北黃土高原地區(qū)，位于東經(jīng)102°～112°、北緯35°～40°，總面積達(dá)62521.4平方公里，屬高原大陸性中溫帶～暖溫帶季風(fēng)氣候，冬冷夏熱、四季分明，最冷月1月平均氣溫－10～－4℃，冬季時間長達(dá)5個月，屬于冬季采暖地區(qū)。陜北地區(qū)城市集中供暖可以滿足城市居民冬季室內(nèi)采暖的需求，而在廣大農(nóng)村地區(qū)，由于受采暖技術(shù)落后、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低、農(nóng)民收入不高等因素的制約，農(nóng)居室內(nèi)的熱舒適度普遍較差，白天在室內(nèi)需穿著棉衣，夜間和清晨前后室內(nèi)甚至?xí)霈F(xiàn)冰凍現(xiàn)象，大大影響農(nóng)村人民的生活水平。

圖1 陜西省太陽能資源區(qū)劃圖

陜北地區(qū)具有豐富的太陽能資源，按資源豐富程度可以劃分為2個區(qū)(詳見圖1)，即:Ⅰ區(qū)為太陽能資源豐富區(qū)(年太陽能總輻射量為5040～5430 MJ/m2，全年日照時數(shù)為2600～2900 h)，主要包括陜北北部;Ⅱ區(qū)為太陽能資源較豐富區(qū)(年太陽能總輻射量為4500～5040 MJ/m2，全年日照時數(shù)為2100～2600 h)，主要包括陜北南部。太陽能資源空間分布特征是北部多于南部(南北相差約900MJ/ m2)。夏季太陽總輻射最大、冬季最小、春秋兩季介于其間;太陽能資源十分穩(wěn)定，具有較高的潛在利用價值，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)［7，8］計算僅榆林地區(qū)太陽能資源總儲量可達(dá)6.13×1013 KWh，太陽能資源可利用量可達(dá)1226 KWh，適宜利用低造價的太陽能采暖技術(shù)進(jìn)行采暖。

3 調(diào)研內(nèi)容及分析

太陽能炕采暖技術(shù)既然在東北地區(qū)可以使用，我們陜北地區(qū)也屬于寒冷地區(qū)，冬季也需要采暖，而且具有豐富的太陽能資源，太陽能炕能否在陜北地區(qū)推廣使用?我們課題組在陜北南部宜川縣、陜北中部安塞縣、陜北西北部吳起縣和陜北北部神木縣等地，就火炕的使用情況、太陽能產(chǎn)品的使用情況、對太陽能炕的看法等問題進(jìn)行了實地調(diào)研，共對不同年齡階段(如表1)發(fā)放調(diào)查問卷210份，收回200份。

表1 問卷發(fā)放對象一覽表

3.1 火炕使用

課題組從傳統(tǒng)火炕的使用情況、燃料、費(fèi)用、認(rèn)識等方面進(jìn)行了問卷調(diào)查，結(jié)果如下:

3.1.1 火炕的使用情況

接受調(diào)查的200人中，使用過火炕的198人，占99%。使用火炕在20年以上136人，占68%;10～20年的39人，占總數(shù)的19.5%;使用年限在10年以下或不太清楚的只有25人，占總數(shù)的12.5%。對傳統(tǒng)火炕非常喜愛的143人，占71.5%;一般喜歡42人，占21%;不喜歡和無所謂的15人，占總數(shù)的7.5%。

3.1.2 火炕燃料來源(見表2)

3.1.3 火炕費(fèi)用(見表3、4)

表2 火炕燃料取材來源

表3 火炕建造費(fèi)用(元)

表4 火炕燃煤費(fèi)用(元)

3.1.4 火炕的弊端

我們就傳統(tǒng)火炕燃料燃燒產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)也進(jìn)行了調(diào)研。認(rèn)為對環(huán)境有影響的93人(占46.5%)，沒有考慮的117人(占53.5%);認(rèn)為燃料燃燒產(chǎn)生的煙霧會影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的135人(占67.5%)，不會影響的65人(占33.5%);認(rèn)為燃料燃燒產(chǎn)生的煙霧對家人健康有影響的116人(占58%)，沒有影響的84人(占42%)。

可見，火炕因其安全、耐用、舒適、經(jīng)濟(jì)、功能多等優(yōu)點(diǎn)，頗得陜北地區(qū)農(nóng)民廣泛喜歡，在他們生活中具有非常重要的地位。但是，目前陜北地區(qū)農(nóng)村居民的環(huán)保意識不強(qiáng)，且火炕的燃料以煤為主，既加大了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也加大了國家的能源和環(huán)境負(fù)擔(dān)。

3.2 太陽能產(chǎn)品使用情況

通過發(fā)放問卷，就陜北地區(qū)農(nóng)村居民對太陽能產(chǎn)品使用情況及感受進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)果只有36人(占接受調(diào)查200人的18%)使用過太陽能產(chǎn)品。其中28人(占77.8%)感覺太陽能產(chǎn)品使用起來很方便，有7人(占19.4%)感覺一般，只有1人(占2.8%)任為不怎么樣;感覺太陽能產(chǎn)品很省錢的19人(占52.8%)，感覺一般的17人(占47.2%)，很費(fèi)錢沒有。

這些數(shù)據(jù)說明，陜北地區(qū)農(nóng)村居民對太陽能缺乏認(rèn)識，使用人數(shù)很少，但使用過的大多數(shù)認(rèn)為方便、經(jīng)濟(jì)。

3.3 對太陽能炕的看法

項目組在調(diào)研過程中開展了太陽能炕原理、特點(diǎn)的宣傳，并就居民對太陽能炕的認(rèn)識及可接受范圍等進(jìn)行了問卷調(diào)查。結(jié)果如下:

(1)是否會去嘗試一種新的太陽能產(chǎn)品:會去嘗試的155人，占77.5%;不想去嘗試的45人，占22.5%。

(2)是否會接受太陽能炕:愿意接受的144人，占72%;不愿意接受的56人，占28%。

(3)如果建造太陽能炕，你能接受的價格:在1000元以下的40人，占20%;1000～2000元的11人，占5.5%;2000～5000元的40人，占20%;5000～10000元的41人，占20%;不知道的69人，占34.5%。

這些表明，只要做好宣傳工作，讓老百姓明白太陽能炕的好處，我們再從技術(shù)和造價上把好關(guān)的話，大多數(shù)群眾還是愿意使用太陽能炕的。

4 結(jié)論

通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，我國陜北寒冷地區(qū)農(nóng)村住宅冬季室內(nèi)熱環(huán)境較差，能源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，合理選擇供暖熱源，改進(jìn)供暖方式，改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能及提高用戶的節(jié)能意識，給人們創(chuàng)造一個舒適、節(jié)能、健康的室內(nèi)熱環(huán)境是民心所向。另一方面，部分農(nóng)村居民對建筑節(jié)能重要性認(rèn)識不足，政府應(yīng)對此予以高度重視，并將其作為一項日常的重要工作來抓，大力宣傳建筑節(jié)能有利于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境及保證國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要性，從而提高人民群眾的節(jié)能意識。

總之，火炕對于陜北地區(qū)的農(nóng)村居民(特別是中老年人)來說，已經(jīng)成為一種生活習(xí)慣，根深蒂固。因此，在尊重當(dāng)?shù)鼐用裆盍?xí)慣的前提下，加大太陽能產(chǎn)品的宣傳工作，做好太陽能炕本地化研究，選擇合適的材料和構(gòu)造設(shè)計，在陜北地區(qū)推廣使用太陽能炕是完全可行的。

［1］陳麗，吳寶真，栗學(xué)鑫，等.寒冷地區(qū)小城鎮(zhèn)住宅供熱模式調(diào)研與分析［J］.節(jié)能，2011，30(11):103－106.

［2］張玲.寒冷地區(qū)農(nóng)居太陽能炕采暖系統(tǒng)設(shè)計研究［D］.山東:山東建筑大學(xué)，2010.

［3］Chen B，Zhang Z.Chen X，etal.Field survey on indoor thermal environment of rural residences withcoupled Chinese Kang and passive solar collecting wall heating in Northeast China［J］.Solar Energy，2007，81:781－790.

［4］竟峰，王婧，張旭.寒冷地區(qū)太陽能炕采暖系統(tǒng)［J］.低溫建筑技術(shù)，2006(3):113－115.

［5］馮國會.太陽能炕采暖系統(tǒng)的試驗研究［D］.沈陽:沈陽建筑大學(xué)，2013.

［6］劉更生.太陽能炕熱工程動態(tài)模擬［J］.綠色科技，2013 (5):307－309.

［7］肖斌，范小苗，鄭嵐.陜西省太陽能資源的開發(fā)利用［J］.西北水電，2011(5):89－93.

［8］吳林榮，杜莉麗，王娟敏，等.陜北榆林地區(qū)太陽能資源空間分布特征及資源潛力評估［J］.水土保持通報，2013 (2):238－242.

［責(zé)任編輯 賀小林］

Reserch on the Feasibility of Spreading Use of Solar KANG in Northern Shaanxi

YANG Hong－xia，F(xiàn)ENG JI，YANG Yu－h(huán)uan ZHAO XU，LIXUAN

(Architecture Engineering Institute，Yan'an University，Yan'an 716000，China)

KANG as the primary heating，measure of the cold region in North China，has a long history.Because of its difficult to control temperature，large energy consumption，low thermal efficiency，environmental pollution and other reasons，in recent years，KANG is used less and less in rural areas.According to theworking principle of solar KANG，combined with themeteorological conditions in Northern Shaanxi，we has carried on the field investigation and study on the usage，the usage of solar energy products，knowledge of solar KANG in Northern Shaanxiarea.The results of the survey show that Chinese KANG is very popular with the rural residents in Northern Shaanxi area，mainly using coal as fuel，large energy consumption and serious environmental pollution，do not agree with the requirement of green ecological building;energy conservation and environmental protection consciousness is not strong，the understanding of the importance of building energy conservation is not lack，the use range of solar products is smaller;However，when the farmers understand the principles and characteristics of solar KANG，72%of people are willing to accept.Therefore，it is completely feasible to promote and use of solar KANG in North of Shaanxi.

Chinese KANG;solar KANG;Northern Shaanxi

TU832.12

A

1004－602X(2015)03－0033－04

10.13876/J.cnki.ydnse.2015.03.033

2015 -03 -15

延安大學(xué)引導(dǎo)科研項目(YD2014－07);2014陜西省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目

楊紅霞(1972—)，女，陜西富縣人，延安大學(xué)副教授。