严冬的狂想

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辽宁省阜新市公官村是一个普通的小村庄，冬季的一天，一群人的到来让村里变得热闹起来。

原来，大连理工大学建筑环境与新能源研究所所长陈滨和她的研究生们带来很多先进仪器，要对这里的一所房子进行室内环境检测。（图1）

陈滨教授说，这次主要检测室内环境温度，室内空气品质。另外，建筑热工特性也要测一下。

学生们忙着安装测试仪器，房子的设计者刘兴山显得有些不安。

老刘是从小生长在这个村子的普通农民，他心灵手巧，整栋房子都是自己设计的。在南方报业传媒集团主办，南方都市报、中国石油报承办的“南都低碳时代十大年度人物”评选活动中，老刘成为年度十大低碳人物。由此看来，他设计的房子绝对不是一般的房子。老刘家在辽宁，冬天很冷，若家里没有暖气，怎么也得有炕、灶，否则冬天没法过。老刘家也有炕有灶，不同的是老刘设计的这套房子，完全不用烧煤就能解决灶、炕的取暖问题。老刘是怎样做到的呢？一个普通农民怎么能当选为年度十大低碳人物呢？（图2）

刘兴山早年一直跟着父亲帮助村里人搭炕搭灶，别看他文化不高，搭出的灶、炕既好烧又保暖。在村民们的眼里，老刘可是个能人。

可是，活干得越多，老刘越感到农村住房条件太差。拿烧灶呛烟这个在农村中再常见不过的事说，妇女们是最大的受害者，经常被弄得满脸是灰，有时甚至让火把头发燎了。由于长期在灶前做饭加上呛烟，许多妇女都患有哮喘病。烧火做饭，为什么会出现倒烟这种情况呢？

董仁杰是中国农业大学能源工程与低碳技术研究室教授，他在农村灶炕结构及取暖设施等方面颇有研究。

董仁杰说，因为高温烟气必须往上走，它的热压，如果低于室外跟室内的压差，烟就排不出去，甚至倒烟。

怎样才能避免倒烟呢？老刘反复试验，为了方便拆建，他干脆就在室外垒起了试验用灶台。（图3）

灶台拆拆建建，有一天，当老刘把灶的整体向下降低了30厘米后，他期待的结果终于出现了，灶很好烧，还一点都不呛烟了。

为什么加大了灶、炕之间的高差，倒烟的情况就好转了呢？这和农村传统的炕灶结构有关。

“七层（砖）锅台八层（砖）炕”是农村传统的炕灶结构。尽管这样的结构用起来比较方便，但最大的问题就是燃烧产生的烟进入烟道后，受到阻力，就会快速地从灶门倒回来。（图4）

董仁杰说，这是排烟过程阻力分布的问题，七层锅台八层炕的结构，炕虽然高于灶台一点，但高度不够。如果把炕再抬高点，会使灶台排烟口的局部阻力大大减小，使烟对外排放比较顺畅。

更让家人感到惊喜的是，灶、炕经过一番调整，屋里的温度升高了，这是老刘完全没有想到的。为什么会出现这样的情况呢？

原来，老刘加大了灶、炕的高差，烟道的坡度也就从原来的2度增加到15度。坡度的增加和室温的提升又有什么联系呢？

董仁杰说，倾角改为15度，使连接灶和炕之间烟道的表面积增加了，所以散热能力也提高了。

呛烟的问题终于得到解决，可新的难题又摆在老刘面前，建在地坑中的灶，使人得蹲着做饭，带来了不小的麻烦。

老刘面对难题不甘心，这天，他经过村中一座荒坡时，突然迸发出一个想法。

原来，老刘是看中了这块坡地恰好能帮助自己加大灶炕的高差。于是，老刘竟用卖掉自家房子的钱买下这处荒坡，家里人都被他气坏了，但也说服不了他。

不久，山坡上出现了一座土砖房，老刘如愿完成了自己对灶炕结构的设计。满怀怨气的妻子只好跟着他住了进来，然而几天后，妻子的态度就有了不小的转变。因为灶既不呛烟冒烟，也好烧多了，添一把火，饭就熟了。

新家虽然简陋，但在老刘的精心设计下，却也十分舒适实用。（图5）

就在大家都认为老刘从此能踏下心 来过日子时，一次从城里回来，老刘一连几天都很沉默，原来他想起城里人烧暖气过冬，心里十分羡慕。

在我国北方农村，冬季取暖采用传统的灶炕取暖，只能使室温保持在5度左右，面对这样的难题，农民们都十分无奈。有的家烧土暖气，熏得屋子里乌七燎黑的。而且土暖气费煤，一冬需要两、三吨煤，又带来沉重的经济负担。

让农村人花最少的钱温暖越冬，是老刘多年的梦想，用什么办法能够实现这个愿望呢？

1984年，老刘在一本太阳能杂志上认识了太阳能，当时便萌生了一个大胆的想法，如果能把处处可见的太阳能应用到住房中来，取暖的问题不就解决了吗？

建造太阳能房的想法在老刘心中越来越强烈。为此，他阅读了大量相关书籍，从书中了解到增大采光面积、采用深色墙面材料，都有助于吸收太阳能；而冷热空气的上下循环也可以改变室内温度。

有了一些理论做保障，老刘决定开始着手实现自己建造太阳能房的梦想。那阵子他心中只有这一件事，有时画图画得一夜都不睡。

然而，事情不像老刘想的那样容易，他设计的太阳能墙对提升室温所产生的作用微乎其微。

费尽心思造出的太阳能集热墙，为什么不能提升室内温度呢？

董仁杰说，白天循环空气把热量向室内循环；夜间室内热空气循环到玻璃、墙上，空气变冷，使室内温度很快降下来。

苦心造出的太阳能集热墙根本起不到作用，老刘倍受打击，难道自己真的建不成太阳能房了吗？

有一天，到邻村施工的老刘，在一所小学校里看到了一个正方形的叫作燃池的取暖设施，这是他以前从来没听说过的。（图6）

董仁杰说，燃池是一个相对封闭的储存燃料的空间，里面的燃料缓慢燃 烧，向室内不断释放热量。

燃池所用的燃料，是一些农业废料，如秸秆、木屑甚至动物粪便等。

这个偶然的发现使老刘如获至宝，如果把它用到房子的设计中，室温不高的难题能不能解决呢？

然而，当老刘试图把图纸变为现实时，遇到了不小的阻力。因为大家不接受这种房屋采暖设计。

老刘身揣图纸在外面四处碰壁，妻子在家的日子也不好过。有时家里生活断顿了，老刘都不管；妻子反而还要向别人借钱，给他买火车票。

面临日益窘迫的生活，刘兴山丝毫没有想过要放弃。终于，有人对他的设计予以了肯定。（图7）

一个叫范守贵的农民认为刘兴山的设计行，因为有两个燃池，就像老百姓说的，大火盆搁在了房底下。

有了信任，老范的房子很快破土动工了，老刘觉得自己离梦想也越走越近了。然而，更大的考验正等待着他。

为老范新建的房子屋里气味太大，往屋里冒烟呛人。

其实，燃池的燃烧方式，人们并不陌生，过去烧煤炉子，到了晚上，得把火封上，让它处在缓慢燃烧状态，又不至于火灭了，第二天早上通一通，火又能重新燃起来；这种方式让燃烧持续时间长，使火种一直保存下去。但它有一个非常不利的因素，会产生大量一氧化碳气体，人吸入大量一氧化碳，会导致人体缺氧，甚至造成死亡。而少量长期地吸入一氧化碳，也会给人的身体带来影响，导致出现大脑缺氧，视神经出现问题等。老刘想到长此以往，大家对一氧化碳也受不了啊。怎么办呢？单凭老刘，确实解决不了这个问题，只能求助于专业人士。

在当地科协介绍下，老刘找到了阜新矿业集团，技术人员决定对房子的安全性进行全面检测。（图8）

检测结果，指标低于安保规程规定，可以使用。老刘悬着的心放了下来，然而，房子存在的隐患，引起了技术人员的注意。他们告诉老刘，地面的通风孔必须封掉，整个室内地面不允许有泄漏一氧化碳的地方。

在技术人员指导下，老刘将房子存在的问题一一进行了改正。在此基础上，他对燃池又做了进一步的安全设计。

在燃池的顶板上，老刘做了一层十几厘米厚的防护层，使燃池内的有害气体不能穿透顶板渗漏到房间里。

一座集太阳能集热墙以及燃池为一体的生态建筑，在老刘的手中应运而生。

这年冬天，范守贵一家终于能享受跟城里人一样温暖的生活，屋里的地面比炕上还热，始终在21度左右。

很快，阜新市出现了30多座老刘设计的新楼房。老刘更忙了，越来越多的人希望他去帮忙指导盖房。

就在老刘忙得不亦乐乎时，不幸却突然降临到他身上。由于长时间过度劳累，老刘患了脑血栓。

令妻子想不到的是，刚刚出院不久，老刘又画起了图纸。

老刘设计建造楼房的事，很快在当地传开了。大连理工大学的陈滨教授对他的设计十分感兴趣。

陈滨说，编制中的《关于村镇住宅节能设计标准》马上就要出台了，其中包括关于农村住宅室内环境设计温度、湿度，建筑的耗热量等一些评价指标。

2010年12月，陈滨教授带着她的师生考查团来到阜新市，对老刘设计的多功能房进行全方位检测.。面对精密的仪器，老刘设计的房子能经得起检测吗？

陈滨说，燃池采暖的住宅，室内温度昼夜波动的范围在15度到22度之间。从室内舒适度角度讲，燃池采暖住宅已经完全达到了要求。

老刘设计的新型楼房不仅使室温提高了十多度，家里也变得更加整洁舒适了。

刘兴山大胆地把所掌握的可再生能源利用技术，集成在自己设计的房子里。通过资源再利用，解决了北方农村冬季采暖问题，尽管房子还存在一些需要改良的地方，可对于普通农户来说，能有这么一套价钱不贵，只用一点秸秆类的东西，就能解决冬季取暖的房子，何乐而不为呢？所以，老刘能被评选为十大低碳人物，人们都希望像老刘这样的人越多越好，毕竟地球的资源是有限的，而我们是要生活在这里的。