太阳能炕在陕北地区推广使用的可行性调查研究

杨红霞，冯 骥，杨玉环，赵 旭，李 炫

(延安大学 建筑工程学院，陕西 延安 716000)

太阳能炕在陕北地区推广使用的可行性调查研究

杨红霞，冯 骥，杨玉环，赵 旭，李 炫

(延安大学 建筑工程学院，陕西 延安 716000)

炕作为我国北方寒冷地区冬季采暖的主要措施，历史悠久，但因其温度难控制、能耗大、热效率低、污染环境等原因，近年来在农村地区使用的越来越少。课题组根据太阳能炕的工作原理，结合陕北地区气象条件，就火炕的使用情况、太阳能产品的使用情况、对太阳能炕的认识等问题在陕北地区进行了实地调研。发现陕北地区农村居民非常喜爱火炕，目前主要以煤为燃料，能耗大且环境污染严重，与绿色生态建筑的要求不一致;居民的节能环保意识不强，对建筑节能重要性认识不足，太阳能产品使用范围较小;但是，当农民了解太阳能炕的原理及特点后，有72%的人愿意接受。因此，在陕北地区推广使用太阳能炕是完全可行的。

火炕;太阳能炕;陕北地区

火炕采暖是广大劳动人民智慧的历史结晶，在我国已经有2500多年的历史了。因其热舒适性好、经济性好、养生性好、使用功能多等优点［1－3］，已经成为我国北方寒冷地区农居冬季最重要、最有效的采暖措施，也成为了他们生活中不可分割的组成部分。但是，随着中国农村经济的发展，农民生活水平日益提高，他们对住宅舒适性要求也日益提高。传统火炕由于温度难以控制、燃料消耗量大、热效率低、污染环境、烟道占用室内空间和搭建技术落后等弊端［1－3］，一些富裕起来的农民不再愿意使用火炕，开始模仿城市居住模式，使用煤炉、土暖气等方式采暖，不但热效率低，而且存在很大的安全隐患、严重污染大气环境，不适宜作为长远的供热模式。

因此，因地制宜、发展可再生能源和低品位能源在农宅中的高效应用，集成和开发适宜不同气候特点的小城镇节能技术和可再生能源利用技术，是解决农村居住建筑的采暖与能源环境矛盾、实现可持续发展的重要途径。

1 太阳能炕

太阳能炕采暖系统就是在继承并发扬传统炕采暖优点的基础上，将辐射采暖与火炕相结合，利用太阳能低温热水系统白天将过剩的太阳能热量储存起来供夜间采暖使用，以达到对能源的最大利用、缩小房间内昼夜温差、改善室内热舒适水平的目的。该系统由太阳能集热器，循环水泵，太阳能炕，补燃烧设备等组成［4］。

大连理工大学的陈滨、同济大学的竞峰等［4－6］通过对东北地区太阳能炕系统的设计及其室内热环境指标进行了实验研究，表明:太阳能炕比传统火炕炕头与炕中温差小5摄氏度，炕中与炕尾的温差小于2摄氏度，炕面平均温度提高3.4摄氏度，全天室内温度平均提高1.5摄氏度。同时，在太阳能炕表面的温度一定的条件下(25摄氏度)，房间空气温度波动非常小，炕内水管表面的温度不超过40摄氏度。因此，太阳能热水很适合作为炕的加热能源。

2 陕北地区气象条件

地处黄河中游的陕北黄土高原地区，位于东经102°～112°、北纬35°～40°，总面积达62521.4平方公里，属高原大陆性中温带～暖温带季风气候，冬冷夏热、四季分明，最冷月1月平均气温－10～－4℃，冬季时间长达5个月，属于冬季采暖地区。陕北地区城市集中供暖可以满足城市居民冬季室内采暖的需求，而在广大农村地区，由于受采暖技术落后、经济发展水平较低、农民收入不高等因素的制约，农居室内的热舒适度普遍较差，白天在室内需穿着棉衣，夜间和清晨前后室内甚至会出现冰冻现象，大大影响农村人民的生活水平。

图1 陕西省太阳能资源区划图

陕北地区具有丰富的太阳能资源，按资源丰富程度可以划分为2个区(详见图1)，即:Ⅰ区为太阳能资源丰富区(年太阳能总辐射量为5040～5430 MJ/m2，全年日照时数为2600～2900 h)，主要包括陕北北部;Ⅱ区为太阳能资源较丰富区(年太阳能总辐射量为4500～5040 MJ/m2，全年日照时数为2100～2600 h)，主要包括陕北南部。太阳能资源空间分布特征是北部多于南部(南北相差约900MJ/ m2)。夏季太阳总辐射最大、冬季最小、春秋两季介于其间;太阳能资源十分稳定，具有较高的潜在利用价值，根据相关文献［7，8］计算仅榆林地区太阳能资源总储量可达6.13×1013 KWh，太阳能资源可利用量可达1226 KWh，适宜利用低造价的太阳能采暖技术进行采暖。

3 调研内容及分析

太阳能炕采暖技术既然在东北地区可以使用，我们陕北地区也属于寒冷地区，冬季也需要采暖，而且具有丰富的太阳能资源，太阳能炕能否在陕北地区推广使用?我们课题组在陕北南部宜川县、陕北中部安塞县、陕北西北部吴起县和陕北北部神木县等地，就火炕的使用情况、太阳能产品的使用情况、对太阳能炕的看法等问题进行了实地调研，共对不同年龄阶段(如表1)发放调查问卷210份，收回200份。

表1 问卷发放对象一览表

3.1 火炕使用

课题组从传统火炕的使用情况、燃料、费用、认识等方面进行了问卷调查，结果如下:

3.1.1 火炕的使用情况

接受调查的200人中，使用过火炕的198人，占99%。使用火炕在20年以上136人，占68%;10～20年的39人，占总数的19.5%;使用年限在10年以下或不太清楚的只有25人，占总数的12.5%。对传统火炕非常喜爱的143人，占71.5%;一般喜欢42人，占21%;不喜欢和无所谓的15人，占总数的7.5%。

3.1.2 火炕燃料来源(见表2)

3.1.3 火炕费用(见表3、4)

表2 火炕燃料取材来源

表3 火炕建造费用(元)

表4 火炕燃煤费用(元)

3.1.4 火炕的弊端

我们就传统火炕燃料燃烧产生的负效应也进行了调研。认为对环境有影响的93人(占46.5%)，没有考虑的117人(占53.5%);认为燃料燃烧产生的烟雾会影响室内空气质量的135人(占67.5%)，不会影响的65人(占33.5%);认为燃料燃烧产生的烟雾对家人健康有影响的116人(占58%)，没有影响的84人(占42%)。

可见，火炕因其安全、耐用、舒适、经济、功能多等优点，颇得陕北地区农民广泛喜欢，在他们生活中具有非常重要的地位。但是，目前陕北地区农村居民的环保意识不强，且火炕的燃料以煤为主，既加大了农民的经济负担，也加大了国家的能源和环境负担。

3.2 太阳能产品使用情况

通过发放问卷，就陕北地区农村居民对太阳能产品使用情况及感受进行了调研，结果只有36人(占接受调查200人的18%)使用过太阳能产品。其中28人(占77.8%)感觉太阳能产品使用起来很方便，有7人(占19.4%)感觉一般，只有1人(占2.8%)任为不怎么样;感觉太阳能产品很省钱的19人(占52.8%)，感觉一般的17人(占47.2%)，很费钱没有。

这些数据说明，陕北地区农村居民对太阳能缺乏认识，使用人数很少，但使用过的大多数认为方便、经济。

3.3 对太阳能炕的看法

项目组在调研过程中开展了太阳能炕原理、特点的宣传，并就居民对太阳能炕的认识及可接受范围等进行了问卷调查。结果如下:

(1)是否会去尝试一种新的太阳能产品:会去尝试的155人，占77.5%;不想去尝试的45人，占22.5%。

(2)是否会接受太阳能炕:愿意接受的144人，占72%;不愿意接受的56人，占28%。

(3)如果建造太阳能炕，你能接受的价格: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%。

这些表明，只要做好宣传工作，让老百姓明白太阳能炕的好处，我们再从技术和造价上把好关的话，大多数群众还是愿意使用太阳能炕的。

4 结论

通过调查研究发现，我国陕北寒冷地区农村住宅冬季室内热环境较差，能源浪费现象严重。因此，合理选择供暖热源，改进供暖方式，改善围护结构的保温性能及提高用户的节能意识，给人们创造一个舒适、节能、健康的室内热环境是民心所向。另一方面，部分农村居民对建筑节能重要性认识不足，政府应对此予以高度重视，并将其作为一项日常的重要工作来抓，大力宣传建筑节能有利于节约能源、保护环境及保证国民经济可持续发展的重要性，从而提高人民群众的节能意识。

总之，火炕对于陕北地区的农村居民(特别是中老年人)来说，已经成为一种生活习惯，根深蒂固。因此，在尊重当地居民生活习惯的前提下，加大太阳能产品的宣传工作，做好太阳能炕本地化研究，选择合适的材料和构造设计，在陕北地区推广使用太阳能炕是完全可行的。

［1］陈丽，吴宝真，栗学鑫，等.寒冷地区小城镇住宅供热模式调研与分析［J］.节能，2011，30(11):103－106.

［2］张玲.寒冷地区农居太阳能炕采暖系统设计研究［D］.山东:山东建筑大学，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，张旭.寒冷地区太阳能炕采暖系统［J］.低温建筑技术，2006(3):113－115.

［5］冯国会.太阳能炕采暖系统的试验研究［D］.沈阳:沈阳建筑大学，2013.

［6］刘更生.太阳能炕热工程动态模拟［J］.绿色科技，2013 (5):307－309.

［7］肖斌，范小苗，郑岚.陕西省太阳能资源的开发利用［J］.西北水电，2011(5):89－93.

［8］吴林荣，杜莉丽，王娟敏，等.陕北榆林地区太阳能资源空间分布特征及资源潜力评估［J］.水土保持通报，2013 (2):238－242.

［责任编辑 贺小林］

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

YANG Hong－xia，FENG JI，YANG Yu－huan 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

延安大学引导科研项目(YD2014－07);2014陕西省大学生创新训练项目

杨红霞(1972—)，女，陕西富县人，延安大学副教授。