火炕與火牆內部構造示意圖
火炕炕體設計應符合下列規定:
1 火炕內部煙道應遵循“前引後導”的佈置原則。熱源強度大、持續時間長的炕體宜採用花洞式煙道;熱源強度小、持續時間短的炕體宜採用設後分煙板的簡單直洞煙道。
2 煙氣入口的喉眼處宜設置火舌,不宜設置落灰膛。
3 煙道高度宜為180mm~400mm,且坡度不應小於5‰;進煙口上簷宜低於炕面板下表面50mm~100mm。
4 炕面應平整,抹面層炕頭宜比炕梢厚,中部宜比裡外厚。
5 炕體應進行氣密性處理。
6.2.4 煙囪的建造和節能設計應符合下列規定:
1 煙囪宜與內牆結合或設置在室內角落;當設置在外牆時,應進行保溫和防潮處理;
2 煙囪內徑宜上面小、下面大,且內壁面應光滑、嚴密;煙囪底部應設回風洞;
3 煙囪口高度宜高於屋脊。
6.2.5 與火炕連通的爐灶間歇性使用時,其灶門等進風口應設置擋板,煙道出口處宜設置可啟閉閥門。
6.2.6 灶連炕的構造和節能設計應符合下列規定:
1 煙囪與灶相鄰佈置時,灶宜設置雙喉眼;
2 灶的結構尺寸應與鍋的尺寸、使用的主要燃料相適應,並應減少攔火程度;
3 炕體煙道宜選用倒捲簾式;
4 灶台高度宜低於室內炕面100mm~200mm。
6.2.7 火牆式火炕的構造和節能設計應符合下列規定:
1 火牆燃燒室淨高宜為300mm~400mm,燃燒室與炕面中間應設50mm~100mm空氣夾層。燃燒室與炕體間側壁上宜設通氣孔。
2 火牆和火炕宜共用煙囪排煙。
6.2.8 火牆的構造和節能設計應符合下列規定:
1 火牆的長度宜為1.0m~2.0m,高度宜為1.0m~1.8m;
2 火牆應有一定的蓄熱能力,砌築材料宜採用實心黏土磚或其他蓄熱材料,砌體的有效容積不宜小於0.2m3;
3 火牆應靠近外窗、外門設置;火牆砌體的散熱面宜設置在下部;
4 兩側面同時散熱的火牆靠近外牆佈置時,與外牆間距不應小於150mm。
6.2.9 地炕的構造和節能設計應符合下列規定:
1 燃燒室的進風口應設調節閥門,爐門和清灰口應設關斷閥門;煙囪頂部應設可關閉風帽;
2 燃燒室後應設除灰室、隔塵壁;
3 應根據各房間所需熱量和煙氣溫度佈置煙道;
4 燃燒室的池壁距離牆體不應小於1.0m;
5 水位較高或潮濕地區,燃燒室的池底應進行防水處理;
6 燃燒室蓋板宜採用現場澆築的施工方式,並應進行氣密性處理。
條文說明
6.2 火炕與火牆
6.2.1 農村居住建築應首先考慮充分利用炊事產生的煙氣餘熱供暖。火炕具有蓄熱量大、放熱緩慢等特點,有利於在間歇運行的情況下維持整個房間的溫度。將火炕和灶或爐具結合形成灶連炕是一種有效的充分利用能源的方式。對於沒有灶或爐具等產生高溫餘熱的設施,可考慮只設火炕,利用炕腔作為燃燒室,但注意避免局部過熱。
6.2.2 炕體按與地面相對位置關係分為三種形式,即落地炕、架空炕(俗稱吊炕)和地炕,其主要的構造原理如圖12所示。
架空炕上下兩個表面可以同時散熱,散熱強度大,但蓄熱量低,供熱持續能力較弱,熱得快,涼得也快,比較適合熱負荷較低,能夠配合供暖爐等運行間歇較短、執行時間比較靈活的熱源。當選用架空炕時,其下部空間應保持良好的空氣流通,使下表面散熱能有效地進入人員活動區,因此,架空炕的佈置不宜三面靠牆。炕面板採用整體型鋼筋混凝土板,可減少炕內支座數量。
對於運行間歇較長的柴灶等熱源形式,適合使用具有更強蓄熱能力的落地炕、地炕。落地炕應在炕洞底部和靠外牆側設置隔熱層,炕洞底部宜鋪設200mm~300mm厚的幹土,提高蓄熱保溫性能。地炕(俗稱地火龍)是室內地面以下為燃燒空間,地面之上設置火炕炕體的一種將燃燒空間與火炕結合起來的採暖設施。
火炕的構造示意
單純依賴火炕難以滿足房間供暖需求時,可以選擇火牆式火炕,或者輔以熱水供暖系統、火爐等較靈活的供暖方式。火牆式火炕(也稱炕火牆)是將傳統落地炕靠近炕沿的內部設置燃燒室和煙道,使炕前牆的垂直壁面變成火牆的一種改進火炕形式。該採暖形式使火炕和火牆互相取長補短,提高了炕面溫度的均勻性,解決炕下區域較涼的問題,同時提高了散熱強度,可以迅速提高室溫,靈活地滿足室內採暖需求。
6.2.3 靠近喉眼的煙氣入口處煙氣溫度過高,如不能迅速擴散,將對其附近炕面的加熱強度過大,造成局部過熱,為此宜取消落灰膛和前分煙板,正對喉眼的附近不要設置支柱,這樣可以避免各種阻擋形成的煙氣渦流,熱量擴散快。為防止高溫煙氣甚至火焰直接穿過喉眼,衝擊炕面板,造成局部溫度過高,可以在喉眼後方加設一向下傾斜的火舌,將高溫煙氣導向前方,降低此處換熱強度,從而有效解決局部過熱問題。另外為了前方有一定的擴散量,引洞的磚可以適當排開一些。
熱源強度小、持續時間短的火炕,在煙氣入口處儘量減少阻礙,可將熱煙帶大量引向炕的中部,使煙氣迅速流到炕梢部分。在炕梢部分增設後阻煙牆能使煙氣儘量充分擴散,並與炕板換熱,可減少排煙口的氣流收縮效應,保證了煙氣擴散至整個炕腔內部,使炕面溫度更均勻;並可降低煙氣流速,使煙氣與火炕進行充分換熱,這樣炕的後部溫度就可以明顯提高,炕面溫度均勻性也隨之提高。熱源強度大、持續時間長的火炕,宜採用複雜的花洞式煙道,延長煙氣與火炕的換熱流程和充分發揮炕體蓄熱性能,從而提高能量利用效率,但要避免炕頭過熱。
火炕進煙口低於排煙口,並且在鋪設炕面板時保證一定坡度,炕頭低炕梢高,通過抹面層找平。一方面保證煙氣流動順暢,同時保證煙氣與炕體的流動換熱效果,另一方面也避免炕頭炕梢溫差過大。炕體進行氣密性處理時,可採用炕面抹草泥,將碎稻草與泥土混合,防止表面乾裂,抹完一層後,待火烤半幹後再抹一層,並將裂縫膩死,然後慢火烘乾,最後用稀泥將細小裂縫抹平。
6.2.4 整個系統煙氣流動受煙囪內煙氣形成的熱壓動力和室外風壓共同作用影響。為此,煙囪需要進行保溫防潮處理,避免煙囪內溫度過低,造成煙氣流動緩慢,爐膛或灶膛內沒有充分的空氣參與燃燒,發生點火難、不好燒的問題。
當室外風力變化時,煙囪出口若處於正壓區,將阻礙煙氣正常流動,甚至有可能發生空氣倒灌進入煙囪內,產生返風倒煙現象。民間流傳的煙囪“上口小、下口大、南風北風都不怕”之說,煙囪口高於屋脊,以及煙囪底部設置回風洞,形成負壓緩衝區,都是避免產生此問題的有效措施。煙囪砌築時,下部可用實心磚砌築成200mm×200mm方形煙道(或採用Φ200mm缸瓦管),出房頂後採用Φ150mm缸瓦管。
6.2.5 灶門設置擋板,停火後關閉灶門擋板和煙道出口閥,使整個炕體形成了一個封閉的熱力系統,使熱量只能通過炕體表面向室內散發,減少熱氣流失,提高其持續供熱能力。煙道的出口閥需要待灶膛內火全部燃燼後,方可關閉,避免不完全燃燒煙氣進入室內,造成煤氣中毒或煙氣污染。
6.2.6 灶的位置會直接影響燃燒效果、使用效果和廚房美觀,應根據鍋的尺寸、間牆進煙口的位置以及廚房的佈局要求綜合考慮確定。
灶可分別砌出兩個喉眼煙道。一個喉眼煙道通往炕,另一個可直接通往煙囪,兩個喉眼煙道分別用插板控制(圖13)。冬季煙氣通往火炕的喉眼煙道,室內炕熱屋暖;夏季煙氣可直接通往煙囪的喉眼煙道,不用加熱炕。春秋兩季可交替使用兩個喉眼煙道。
灶膛要利於形成最佳的燃燒空間,空間太大,耗柴量增加,灶膛溫度低;空間太小,添柴次數增加,且影響燃燒放熱。其形狀大小應根據農戶日常所燒燃料種類確定。例如燒煤、木柴類就可以小一些,燒稈類的就適當增大一些。在灶內距離排煙口近的一側多抹一層泥,相反的另一側少抹一層;鍋沿處留出一定空間使灶膛上口稍微收斂成缸形。內壁光滑、無裂痕。
灶內攔火強度大,雖然灶的熱效率上去了,但由於灶攔截熱量過多,不僅灶不好燒,同時使炕內不能獲得足夠熱量造成炕不熱。爐箅平面到鍋臍之間的距離為吊火高度。吊火過高利於燃燒,但耗柴量增加,過低添柴勤,不利於燃燒。
6.2.7 火牆式火炕是一種將普通落地炕進行了結構優化,與火牆相結合的新型複合供暖方式,如圖14所示。火牆擁有獨立的燃燒室,其一側散熱面為火炕前牆。此種供暖方式,充分利用了火炕蓄熱性和火牆的即熱性、靈活性,互相取長補短,適合嚴寒和寒冷地區,熱負荷大且需要持續供暖的房間。如果將火牆燃燒室上方設置集熱器還可作為重力迴圈熱水供暖系統的熱源,供其他房間供暖使用。
火牆式火炕內部構造
6.2.8 火牆以輻射換熱為主,為使其熱量主要作用在人員活動區,其高度不宜過高,應控制在2m以下,宜為1.0m~1.8m。如果火牆位置過高,則在人員呼吸帶以下1.0m的空間溫度過低,室內頂棚下溫度過高,人員經常活動範圍內將起不到供暖作用。火牆長度根據房間合理設置,為了保證煙氣流動的充分換熱,長度宜控制在1.0m~2.0m之間。火牆的長度過長,在受到不均勻加熱時引起熱脹冷縮,易產生裂縫,甚至噴出火花引起火災。
火道截面積的大小依據應用場所而定,如用磚砌,一般可選用120mm×120mm~240mm×240mm;煙道數根據火牆長度而定,一般為3~5個洞,各煙道間的隔牆採用1/4磚厚。