家用新型节能炕及其与暖气管组合的技术

2024年10月1日发(作者：1米8乘2米2的榻榻米效果图)

马新龙，等：家用新型节能炕及其与暖气管组合的技术　科技教育　

家用新罂节髓炕及其与暖气管组合的技术　

马新龙，高道伟，张萍，胡文胜，李长喜　

（中国石油大学（北京），北京　１０２２４９）　

［摘　要］家用新型节能炕是托传统旧式炕灶基础上改进研制而成的，具有结构合理、炕体散热均匀、烟气带走的　

热量少、热量利用率高、节煤省柴、能量利用率高和干净卫生等优点。新型节能炕与暖气管组合是一项具有独特的创　

见性改进技术，将节能炕和暖气炉两个供热体结合为一体，它的独特之处在于将农村的家用暖气管通在了炕的里面，　

在每天的烧炕过程中顺便将家里的暖气管烧热来提高室内温度，节约了人力和财力。家用新型节能炕及其与暖气管　

组合的技术的成功研制，大大降低了我国农村的煤炭与秸秆能源的消耗，对我国社会主义新农村的建设以及我国节　

能减排工作起了很大的推动作用。　

［关键词］新型节能炕；组合技术；新农村建设；节能减排　

１　前言　

和环境问题日渐成为制约我国实现可持续发展的突出问题。据　

中国科学院｛２０１２年中国社会形式分析与预测》蓝皮书显示：我　

２００５年，中国共产党十六届五中全会提出扎实推进社会主　

国现约有６．５７亿人生活在农村地区。这就使得我国农村的能源　

义新农村建设的要求。提出生产发展、生活宽裕、乡风文明、村　

消耗问题成为了我们不可忽略的重要方面。而北方农村能源消　

容整洁、管理民主是发展农村经济，改善农村面貌的根本。而随　

耗占全国农村总能耗的５６％，且超过８０％的农村能源消耗用于　

着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，能源　

取暖。炕．是我国北方农村地区最普遍也是最重要的家庭取暖　

卡的号码被窍取，一般是通过电话订货，然后使用用户的信用　承担着公钥体系中公钥的合法性检验的责任。ＣＡ的数字签名　

卡进行付款。现在人们开始用ＲＳＡ（一种公开／私有密钥）的加　

使得攻击者不能伪造和篡改证书，ＣＡ还负责吊销证书及发布　

密技术，提高信用卡交易的安全性，从而使电子商务走向实用　

证书吊销列表，并负责产生、分配和管理所有网上实体所需的　

成为可能。　数字证书，因此，它是安全电子商务的核心环节。　

ＮＥ　ＣＡＰＥ公司是Ｉｎｔｅｍｅｔ商业中领先技术的提供者，该　ＣＡ安全认证体系的主要功能包括：签发数字证书、管理下　

公司提供了一种基于ＲＳＡ和保密密钥的应用于因特网的技术，　

级审核注册机构、接受下级审核注册机构的业务申请、维护和　

被称为安全套接层（Ｓｅｃｕｒｅ　Ｓｏｃｋｅｔｓ　Ｌａｙｅｒ，ＳＳＬ）。ＳＳＬ的主要功能　

管理所有证书目录服务、向密钥管理中心申请密钥、实体鉴别　

是通过用户的浏览器及主机端的Ｗｅｂ服务器，所共同提供的一　

密钥器的管理，等等。在实际操作中，ＣＡ由贸易各方信任的机　

大安全机制。其主要目的是让用户在网络上所传输的每一份数　

构担当。　

据．都能受到安全的保护。　随着网络用户增加以及网络资源的不断扩大，使得电子商　

加密技术是实现电子商务安全所采用的一种最常用也是　务安全的预防与保护问题也越来越艰难。因为技术不断在发展　

最重要的手段之一。通过数据加密技术，可以在一定程度上提　着，计算机网络攻击性增强，再加上几种恶意行为串联一起，严　

高数据传输的安全性。保证传输数据的完整性和机密性，同时　

重破坏了计算机与网络的安全集密性。研究电子商务的网络与　

还可以提供身份验证。　

交易安全行为是我们长远的任务。作为公民我们所应该做的就　

３．２．２数字签名技术。数字认证也称数字签名，就是通过某种　

是提高用户网络防范意识，做好对恶意软件的防护措施。对于　

密码运算生成一系列符号及代码组成电子密码进行签名，来代　政府来说．营造公平、公正的电子商务交易环境的监督工作是　

替书写签名或印章，对于这种电子式的签名还可进行技术验　

重点，建立健全相应的法律体系，使得网络安全问题得到充分　

证，其验证的准确度是一般手工签名和图章的验证而无法比拟　的保障。　

的。数字签名采用数字串，难伪造，通过公正的第三方ＣＡ支持，　

参考文献：　

接收方便，可通过网络在线验证。正是由于数字签名的众多优　

［１　Ｊ顾巧论，高铁杠，贾眷福．计算机网络安全［Ｍ］．北京：清华大学出　

点，目前已经在电子商务中得到广泛应用。数字认证技术具有　

版社．２００６．　

广阔的应用前景，它将直接影响电子商务的发展。　

［２］　闵敏，吴凌娇．电子商务实用基础［Ｍ］．北京：清华大学出版社，　

３．２．３　ＣＡ安全认证系统。认证机构ＣＡ（ｃｅｒｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）　

２００５　

指提供交易双方数字签名及电子认证服务的公正、公开的第三　

作者简介：　

者代理组织，使用户间的交易具有身份识别鉴定、防止窜改、防　

唐宜英（１９６８一），女，本科学历，研究方向：计算机应用。　

止事后否认等安全保证。ＣＡ具有权威性、公证性和可依赖性，　

一

１１５—　

科技教育　

设施．如果在炕的热量利用率、向室内传热效率等性能方面的　

技术方面进行技术革新，那么势必会给北方农村地区能源消费　

农村经济与科技２０１２年第２３卷第０３期（总第２８９期）　

理，可使炕梢烟气不能直接进入烟囱内，降低烟气流速，延长烟　

气在炕内的停留时间，尤其是烟囱进口的烟气由急流变成缓　

流．延长了炕梢烟气的散热时间，降低了排烟温度。（　吊炕为了　

使火炕保温，减少热量损失，在火炕炕梢出烟口处必须安装烟　

插板．在灶口设置灶门．停火时关闭。　

结构和生活方式产生深远影响。传统火炕热量利用率低，仅为　

２０％、内部结构不合理、储热性能差等缺点。在原有传统火炕的　

基础上成功改进而研发出新型节能炕就具有结构合理、干净卫　

生、节煤省柴和能量利用率高等优点，再将改进出来的新型节　

能炕与家用暖气管组合代替家中传统暖气炉，达到热量利用的　

节能炕较传统火炕的主要优点为：①炕体散热均匀，保温　

时间长。②灶膛与大气通风良好，氧气供应充足，燃料的化学能　

最大化、能源利用的最优化，减少了煤炭和薪柴秸秆资源的燃　

烧．减少了温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护　

基本完全转化为热能。③高温烟气在炕灶里流速慢，与炕体传　

热时间较长，烟气带走的热量少，热量利用率由传统的２０％提　

双赢的一种经济发展形态。从更深层的意义上来讲对于我国的　

节能减排和环境保护工作具有举足轻重的意义。　

２新型节能炕的设计原理　

节能炕。俗称吊炕。所谓吊炕，就是将炕底部利用支柱架　

空．利用蓄热性能和传热性能好的水泥板取消原来的炕洞垫　

土，使炕体由原来的一面散热变成上下两面散热，而且把原落　

地式火炕炕洞垫土导热损失的热量也散人室内，提高了室温，　

也提高了火炕的热效率。节能炕的结构和特点是：新型节能吊　

炕的结构由炕下支柱、炕底板、炕墙、炕内支柱、炕梢阻烟墙、炕　

内冷墙保温层、炕梢烟插板、炕面板、炕面泥、炕檐以及炕墙瓷　

砖等组成。新型节能吊炕经过科学的炕内结构调整与实践检　

验，具有炕体热能利用率高、传热快的升温性能；热量能迅速扩　

散到整个炕体内部并与炕体进行热交换．使烟气在炕体内分布　

均匀．具有炕上、炕下、炕头、炕梢热度适宜的匀温性能；利用吊　

炕的灶门和烟插板。停火后，关闭灶门和烟插板，阻止烟气与外　

界大气对流，使炕体形成一个封闭的热力系统，炕上下两面及　

侧面向室内散热．具有延长散热时间的保温性能。这三项性能　

特点是架空火炕高效节能的根本原因。　

３节能炕的节能技术及其效果　

节能炕灶是在传统旧式炕灶基础上改进研制而成的，一般　

都保留了旧炕灶的基本外型，改进和去掉了内部不合理的结　

构．搭建节能炕时要注意以下四个关键技术。①在传统火炕基　

础上利用几个支柱与导热与储热性能好的水泥板将火炕支撑　

起来将下炕板架空至离地面１５～２０ｅｍ．不仅隔潮好烧。而且还　

增加了不少的散热面积。立柱要选择机械强度好的水泥立柱或　

钢筋立柱，同时也要保证地面平整，若出现地面局部下沉，将会　

导致炕体坍塌，出现裂缝，烟气进入室内造成环境的污染，严重　

的还会导致烟气中毒。所以吊炕下地面的处理是搭建整个节能　

炕的基础。②炕墙的砌筑要求吊炕炕墙砌筑类型分平板式、上　

下出沿中间缩进等。砌炕墙必须拉线砌，砌筑时要事先将红砖　

浸湿，确定类型、高度；镶瓷砖要事先选好瓷砖的尺寸，使之符　

合炕体的要求。③合理设计炕内后阻烟墙的尺寸，吊炕炕梢增　

设后阻烟墙，采用炕梢缓流式人字分烟墙的结构。这种分烟处　

一

１１６一　

高到了８０％。　

根据调查和实测．在保证相同的燃料消耗量和不增加任何　

辅助供暖设施的条件下．吊炕比落地式火炕可多提高室温５～　

６℃．而且新型吊炕在夜间维持较高温度的时间比以前的落地式　

炕明显增加。从前一天下午６点钟烧炕后到第二天的早上１Ｏ　

点钟．炕面一直维持一个相对舒适的温度。这究其根本是因为　

炕的保温效果良好，散热时间长，热量不易散失到大气当中。　

４节能炕与暖气管组合技术　

家用暖气炉也是北方农村家庭取暖的主要设施之一，是在　

屋外利用煤炭燃烧制热的一个供热装置。将节能炕与暖气管组　

合是一项具有独特的创见性改进技术。将节能炕和暖气炉两个　

供热体结合为一体，在给炕体加热的同时就把暖气炉也加热了。　

它的独特之处在于将农村的家用暖气管通在了炕的里面．在每　

天的烧炕过程中顺便将家里的暖气管烧热来提高室内温度。　

４．１　节能炕与暖气管的搭建组合　

在搭建节能炕时．将水泥板铺在支柱上．然后选取直径８～　

１２ｅｍ的铸铁管１２～２Ｏ根，管长约２ｍ（可根据炕的大小来选择），　

将灶口处两侧保温墙和炕梢阻烟墙砌好后，选取４根铁管（带　

９０度弯头）分别搭建在保温墙两侧，并用铁丝固定住，水泥板的　

上面平铺４根管，这时将灶口上侧的保温墙触４个洞，将４根铸　

铁管插于其中，这４根管也要有９０度弯头，以便这１６根管最终　

能够焊接在通往室内的一根管子上。在炕梢阻烟墙处将插在灶　

口上侧洞内的４根管用铁丝固定住，并用支柱将这４根管支撑　

起来．起到双重固定的作用。当这些基础工作都做好后。下面将　

这１６根管焊接于一根管子上是最重要的环节．这些管不能同时　

焊接，一定要逐根焊接，为了防止有焊接缺口，在焊接完成后将　

管中通入水，至少观察两天的时间，看其是否漏水（简称试漏）。　

如果未进行试漏工作而焊接处恰有缺口，那么带来很大的麻烦，　

管道漏水将造成灶里的柴点不着．且要不断填水，会降低炕洞里　

的温度。最严重的是如果漏水过多将会导致整个炕体坍塌。１６　

根管子的安置方向和烟道的方向是一致的，这也应用了对流传　

热的原理将烟气中的热量尽可能的被水吸收．减少了热量向大　

气中的散失。最后的工作就是将石棉瓦平搭在炕两侧的保温墙　

上，因为石棉瓦相对较薄，这时最好在石棉瓦下面垫上几块木　

板，起支撑炕面的作用。一定要用水泥将石棉瓦搭接在保温墙　

马新龙．等：家用新型节能炕及其与暖气管组合的技术　

上．因为水泥的粘度大，且几个小时就可以凝固。将和好的泥平　

铺在石棉瓦上。用瓦刀将其抹平，尤其是炕与三面墙的接口处，　

大约铺３￣５ｅｒａ厚．在与墙的接口处千万不能有裂缝．否则的话　

以后在烧炕时烟气会从缝处跑出，污染室内环境。这样新型节　

科技教育　

烧２０００ｋｑ左右，也就是２ｔ，目前煤的市场价格在１８００元／ｔ左　

右，这样在冬季取暖中村民就要花费３６００元左右．这对于村民　

的日常开支可是一笔不小的数目。而采刖了这种改进技术以　

后，只需要每天在烧炕的过程中额外的填一些薪柴秸秆或者　

煤，用于烧热暖气管中的水，而薪柴的价格要比煤便宜得多。　能炕与暖气管的组合就完成了。　

４．２组合的热量利用、理论分析及效果　

经过实测检验，这种节能炕与暖气管组合的效果确实可以　

５结语　

使室内的温度和以前靠烧暖气炉达到的温度相差不多。为此我　

们进行一下理论的分析：首先，从火源来分析，在烧火时，火是　

直接给暖气管和炕体加热，在这个阶段热量基本全部被水和炕　

社会主义新农村建设体现在农村的多个方面。农村的能源　

消耗在我国能源消费结构中具有极其重要的地位．在农村能源　

消耗这一方面是农民经济支出的一部分。农村能源消耗主要是　

以煤炭和薪柴秸秆资源消耗为主，而这两种资源燃烧起来对大　

气的污染很大，ＣＯ：等温室气体排放量很大。新型节能炕是在原　

有传统火炕的基础上改进研制成功的，有效地减少了薪柴秸秆　

的燃烧量，大幅度地提高了能量利用率。而且秸秆是有效的土　

壤肥料，将秸秆还田来增加土壤肥料，实现农业良性循环，增加　

体吸收。从传热原理来看，Ｑ＝ＫＳＡＴｍ，Ｋ为传热系数，而铸铁管　

的传热系数很大，有利于传热的实现，而且铸铁的价格不高，农　

民可以接受。Ｓ为传热面积，选取直径稍大和数量较多的管子，　

一

方面是为了增大传热面积．另一方面是为了让在火源处的管　

子多盛放一些水。以便不会使管子局部的温度过高而损坏管　

子，也给整个暖气管中的水循环提供了更大的动力。这就是为　

什么在加热处我们用多根管子去受热．然后再汇集于一根主管　

社会财富。新型节能炕与家用暖气管的组合技术是一项具有独　

特的创见性改进技术，将农村家用最重要的两种取暖设施组合　

起来，综合提高了能量利用率且降低了人力消耗，利用这项组　

合工艺尽可能地将能源的有效利用率达到最大值．较大地减少　

道的原因。其次，从烟道方面看，烟是从灶口处流向炕梢阻烟　

墙，然后再拐向另一个烟道１２１，从这个烟道口出来后再流向最　

后的烟道，最终流向烟囱。在烟气流动的过程中不断的给炕体　

加热．烟道越长．烟气所带走的热量就越少。但由于炕体积的限　

了我国农村冬季尤其取暖过程中的浪费．切实有效地减少了农　

民的取暖支出。新型节能炕的改进研制成功推动力我国社会主　

义新农村的建设并对我国的节能减排做出来很大贡献。　

参考文献：　

［１］王冬梅，推广高效节能炕灶实现秸秆合理利用，可再生能源，２００３　

（３）：５２．　

制．搭建三个烟道最适宜。　

暖气管中完成一次水循环大约需要４５分钟（普通的４—５　

问屋子），在烧完炕后灶口处的炭火仍给炕体加热，这时关闭灶　

口门．将烟插板插人烟囱中。阻止热量向外扩散。这时炕体从宏　

观上看是一个保温体系，炕洞内的温度很高，里面的水箱（暖气　

管）和炕体保持相同的温度，这样就有不断的热量从炕体输出进　

入室内。这个阶段一般能维持５—６个小时，而炕体中水泥板和　

［２］　简保权，“炕王”谈“炕”一专访节能炕灶专家郭继业，农业工程技　

术。２００９（１１）：１—３．　

石棉瓦中储存的热量还是很多的，在夜间人们休息时不断的散　

发出来，早上起来时炕面的温度还是很合适的。　

暖气炉主要是靠烧煤来制热的，每天都要花费时间和人力　

去点暖气炉，整日烟熏火燎的。将暖气管与节能炕的组合就代　

替了家用暖气炉，可以为农民省下可观的人力和物力成本。北　

方从１１月初开始进入冬季，一直到明年的３月中旬才开始进　

入春天，这期间有４个半月的时间。一般，烧暖气炉每天需要填　

两次煤。在刚入冬的时候．天气不是很冷，一次要填５ｋｇ左右的　

煤。一天下来需要１０ｋｑ，但随着天气逐渐变冷，每天的填煤量要　

［３］郭继业，吊炕的结构和材料选择，新农业，２０Ｏｌ（３）：４２－４３．　

［４］　陈彩平，民用吊炕的特点及建造，农业工程，２００８，（２８）：４９．　

【５］郭继业，吊炕砌筑要点，新农业。２ＯＯｌ（５）：４９—５０．　

［６］环保能源，新型节能炕一预制组装架空炕，农村实用工程技术，　

１９９６（７）：３Ｏ．　

［７］　张洪流主编，化工原理（上册），上海：华东理工大学出版社，　

２００６。２１６．　

作者简介：　

马新龙（１９８８一），男，汉族，北京市顺义区人，现在中国石油大学（北京）　

逐渐增多，冬天每天平均下来需要烧１５ｋｑ左右，整个冬天需要　

化学工程学院攻读硕士学位，研究方向为：石油与天然气催化转化。　

（上接Ｐ２９）下，给予治疗。　

恶性口蹄疫除局部治疗外．可用强心剂安钠咖和葡萄糖生　

理盐水补液。用结晶樟脑口服，每天两次，每次５￣６ｇ可收良效。　

本病发生和流行时．人要注意自身防护。　

作者简介：　

尚宗民（１９７２一），男，襄阳市职业技术学院生物工程学院兽医师实验师。　

加强护理：给病畜柔软草料和多饮清洁水．喂以糠麸稀粥　

或其他糊状食物。　

对症治疗：口腔用１０％食醋或０．１％高锰酸钾溶液冲洗，溃　

疡面用１％～３％硫酸铜、或５％碘甘油涂擦。蹄部用３％来苏尔洗　

涤后用碘甘油或磺胺软膏涂抹，绷带包扎。乳房病变，用肥皂水　

洗净后涂磺胺软膏等。　

一

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