互动科普

用于发展中国家的炉灶

Daniel M. Kammen

传统的柴灶，木炭灶与煤炉用在数亿个家庭中。它们的重新设计能够对能源利用，环境与公共卫生产生奇迹般的影响。

有将近60亿人的世界人口的一半用煤与传统的生物质燃料，即畜粪，作物残余，木材与木炭蒸煮食物与取暖。这些燃料的获取与消耗对许多发展中国家内的日常生活的特点有很大影响。

在农村地区，妇女与儿童可能一天要花几小时的时问去搜集柴火或烧制木炭，这些繁重的工作导致了森林被砍伐与土壤侵蚀。更糟的是，从屋内柴火上冒出的令人室息的烟引起呼吸系统疾病（主要是肺炎）。在发展中国家，它是健康的主要危险，在世界范围内每年会导致四至五百万儿童死亡。

住在城市并不能得到庇护。城市贫民常常要将他们收入的很大一部分花在购置木炭与木柴上。燃烧生物燃料有助于形成笼罩在发展中国家城市上空的雾蒙蒙的烟幕。从煮饭的火上发出的二氧化碳，甲烷与其它温室气体也可以促使全球变暖。

自从70年代的能源危机以来，国际援助组织已将改进传统的蒸煮方法作为目标。它是一条简单而担负得起的途径，可解决家庭烧火带来的环境、经济与能源问题。遍及几十个国家的数百个项目促进了“改良”灶的推广使用——它能够更有效地与世界上的许多家庭每天在它上面煮饭的金属器具或陶器相匹配。这些努力包括在中国引进1亿2千万个灶到农村家庭的全国性计划到东非的乡村培训计划。在此计划中一批又一批的妇女将学会建造与维修她们自己的灶具。

改良灶的计划完全遵循已故的英国经济学家E. F. Schumacher在他的1973年出版的经典著作《小的好》一书中建立的技术开发与选用模型。Schumacher为能够担负得起与当地就能生产与维修的“实用技术”树立了一个有力的使人信服的实例。但是不幸的是，许多Schumacher的早期追随者的热情掩盖了技术实践知识的缺乏与其想法的天真。实际上每一个发展中国家都能够举出既不起作用，也不能用当地材料修理的破烂不堪的风力泵或光伏发电系统的例子。

现代化的炉灶的体积常常过大，或者仅仅在理想的条件下才能节省燃料，而这些条件在现场是难找到的。在发展中国家，虽然90%的炊事工作都是由妇女承担的，但是炊事培训课程往往是为男人开设。

过去十多年来，政府计划、开发援助小组与团休作基础的组织者对成功地推广炉灶技术的要求作了彻底的考察。新一代的炉灶计划现正在贯彻落实这些来之不易的教训。这些努力包括从考查灶具的热力学与材料科学到市场调查与基层教育运动等等。

肯尼亚的灶具

在东非可以找到从早期失策到最后认可的开发灶具的事件史。几乎有一百万个家庭现在用肯尼亚的陶瓷Jiko煮饭。Jiko——这个字的斯瓦希里语的意思是“灶”——由一个金属外壳与陶瓷衬里组成，陶瓷衬里有助于将25%到40%的热从火焰传到煮饭的锅上。被陶瓷Jiko取代的传统金属灶仅仅将所产生的10%至20%的热传到锅上，而无遮盖的煮饭的火产生的热效率可低到10%。

第一批改良灶开始出现于80年代初期，并且是由如像UNICEF与CARE-肯尼亚这样的救援小组所设计的。来自灶具用户的反应最好也不过是各式各样的。设计者们主要是美国与欧洲人（这是主张用户至上的地方），他们忘记了关于销售的第一个意义，现场试验的时间都太短新了，有时得到的结果很可怜。在第一批型号中，有一种型号的灶的开口甚至不能与大多数锅的尺寸相匹配。

一些早期原型存在着若干更基本的问题。设计者们好像在做初等练习一样来提高普通金属灶的效率，这种金属灶是一种简单得靠不住的像罐头一样的盒子，木炭或木柴就是放进里面点燃的。事实上，经过许多次试验和犯了许多次错误以后，得出的结论是需要对灶具的物理学与工艺设计进行广泛的研究。这一分析揭示，火的大约50%至70%的最大热损失发生于通过金属壁的辐射与传导。第一批灶具中某些灶具的制造者们采取措施使火焰中更多的能里直接传送到锅上。他们的工作有时也取得了一点成效。

一个早期的改良Jiko灶的设计是在称为“肯尼亚可再生能源开发计划”的援助小组发起到泰国去调查一种改良灶——泰国吊桶（bucket）的研究考察后出现的。最后所得到的Jiko设计具有像泰国灶一样的向内倾斜的金属壁，以及由陶瓷与称为蛭石的云母制成的绝热衬里。衬里的内壁从顶到底部都涂有水泥，它使过量的热得以保存在楔形的容器内。金属疲劳是由于暴露于积聚在容器的热气体引起的，它使结构部分破裂。

最初的一系列现场试验没有提供足够的数据资料来阻止第一代改良的Jiko在市场上销售，它从买主那里得到的反应是模棱两可的。但是政府与国际援助小组和称为Juakali（即“Hot Sun”)的设计人员联合体一起继续研究，设法矫正这些问题。

在80年代中期逐渐出现了一些较好的灶具设计。在那个时候，许多研究人员开始发表了一些认真分析灶具燃烧最佳温度与陶瓷衬里材料绝热特性的文章。对改进设计的最值得注意的贡献之一来自于围绕如像公共卫生与环境保护这样的问题组成的几个妇女组织的反馈信息。这些小组是遍及发展中国家的男女平等运动的一部分。在肯尼亚，正是妇女提出了将具有不稳定的狭小基座的金属桶设计改进成为沙漏形。这种改变使新灶不至于翻倒，当用力在受泰国影响制成的桶形用具中搅拌食物时，常常发生这样的危险。它也意味着，绝热的衬里只需要从上部唇状物扩展到灶的中部最狭窄的部分——这种楔形使衬里稳定地粘合到上部金属壁，而不致落进灶的底腔中。因为衬里只覆盖了灶的内侧的一半，所以它不会引起早期的型号所曾经遇到过的过热与随着发生的裂缝问题。

这些设计上的改变以及援助小组和妇女组织制定的广泛的培训计划对人们接受更有效的灶具起了惊人的作用。学校，教堂与企业是它的第一批所有者，并且有助于激发个体买主的兴趣。现在，有数百家Jua Kali制造商每月向大约20000个买主供应灶具。

Jiko的效益

陶瓷Jiko对家庭经济状况有相当大的影响。一年一般可节约1300磅燃料，相当于每个家庭少花大约65美元——多达城市居民年收入的五分之一。妇女们受益于她们掌握的家庭收入的份额小得不成比例，然而又是燃料的主要购买者。肯尼亚陶瓷Jiko大大地改善了她们的命运。许多人将少购买燃料所省下的钱用来做小生意或给她们的孩子交学费。

现在肯尼亚有一半以上的城市家庭拥有陶瓷Jiko，买主包括穷人与富人。需求集中在城市地区着重说明了实施早期的灶计划有另一个困难，因为它的目标一般是农村用户。城市以外地区（住着肯尼亚70%以上人口）的计划似乎是有理由的，因为它们满足了社会最贫穷阶层的需要。但是，2美元到5美元的灶具价格对可以选择去拣柴火与直接在火上煮饭的许多家庭来说证明是太高了。对设法减少他们的不能取消的燃料费用的城市居民，效率更高的灶具有更大的诱惑力。

为生产灶建立永久性基地开始对住在城市以外的群众带来好处。乡村居民几乎没有能力买得起价格可能达5美元的陶瓷Jiko。但一些观察者断定，他们可能愿意付出比5美元少一些的钱。毕竟，对将会减少连续不停地拣数小时柴火的繁重劳动与减少煮饭的棚屋内的呛人的烟雾的用具来说，它有无可否认的好处。这些烟雾可以使人们接触到的微粒是世界卫生组织认为会严重危害健康的水平的20倍。

陶瓷Jiko在内罗毕与蒙巴萨的成功，没有被农村地区组织的许多妇女团体所忽视。在内罗毕的主要政府与援助组织和妇女团体（最著名的是Maendeleo ya Wananake，字面上的意思是“妇女的发展”）间的联合发展起来了。通过这些努力产生出了简化的与人们买得起的陶瓷Jiko的变型。

Maendeleo灶采用陶瓷Jiko的绝热部件，但是没有金属外壳。陶瓷衬里被安设在开式火炉的中间，然后用泥土与石块增强。放在灶顶上的锅受热几乎和在肯尼亚陶瓷Jiko上的锅一样快。室内的烟由于更有效的燃烧而大大减少，而且，通常将Maendeleo灶放在棚屋的墙壁附近，这样烟就能够沿着墙壁上升，并且更容易排出去。

Maendeleo灶的售价少至80美分；迄今已售出100,000多台。在农村的这一成功史有助于大量生产第三代灶具，即Kun Mbili（“两束”）灶，它具有较大的炉膛以容纳木柴而不是在城市环境中通常使用的木炭。

改良灶继续流行的其它许多非洲国家仿效了肯尼亚计划。肯尼亚陶瓷Jiko的变型已经在坦桑尼亚获得推广，它现在有54000台这样的灶；苏丹有28000台；乌干达有25000台；赞比亚与布隆迪各有5000-10000台。

中国与印度的计划

所有发展中国家都采用效率较高的灶。中国有世界上最广泛的计划，安装好的灶有1亿2千万台——10个农村家庭中就有7个拥有这些型号的灶。

燃烧木柴，作物残余与煤的中国灶是由砖与灰浆结构和安装在一个家庭中主要的生活区的烟囱组成。将如像灰与灰浆这样的隔热材料充填在装得下一个锅的圆形铸铁开口的周围。

中国政府认识到一个成功的灶计划不能由上面发布命令来实现，它必须满足当代人民的需要。除了进行灶的研究外，政府只限于清除官僚主义的障碍，让地方能源办公室去负责技术培训与制订制造生产的标准。最重要的是，人们自己决定是否买灶，政府不直接向购置者提供补贴。

可是，在印度的计划中，政府对分配的8百万个灶的成木补贴50%，它导致有一半的灶闲置未用。政府忽略了在炊事习惯中重要的地区差异。跟踪调查的回答者常常抱怨，这种灶没有真正节约能量，或去掉烟雾。幸好在过去5年间政府进行的改革与开展的新研究计划已经开始纠正这些问题。

改良灶计划的教训可以作为更为彻底摆脱传统炊事方法的基础——可以利用太阳能而不用燃料。太阳灶是《科学美国人》在一世纪前就报导过的一种想法，它基本是一种用来蒸煮食物的温室。它由用木材、金属、塑料或纸板制成的一个隔热箱构成，敞开的顶盖有一块或两块玻璃。

截集阳光

太阳灶设计就像一般的炉具一样多种多样。但是正如人们所知道的，一个“箱形灶”一般装有带反射涂层的壁（如像铅板或铝箔）和一块金属底板来吸收阳光。于是能量作为红外线热在箱内被再辐射，因为有玻璃的阻挡，热不会逸散出去。在金属底板上的锅可以将几升水或食物在一小时内加热到300多度。

这些灶大部分用于瓮锅型蒸煮。它们可以供在有盖的锅中慢慢煮沸与烘烤之用。在晴天，2至5小时内将会把盘中装的米，炖的食品，鸡肉或菜豆完全烧好。

太阳能箱形灶在制备食物的速度上绝不能和微波炉竞争，在雨天，它们必须用一个柴灶作补充。但是除了太阳的光线外，它们不需要燃料——并且它们不会放出对健康有害的烟。通过采用这种技术，在非洲，拉丁美洲与其它地方的一些家庭已经将用于炊事的燃料支出减少50%。

正如早期的灶计划一样，接受率仍然是较低的：早期选用了大约2500个太阳灶的肯尼亚家庭中仅仅有20至40%仍在使用它们。每个灶20至40美元的价格对许多家庭来说仍然是太高了。但是，掌握了大量生产陶瓷Jiko的Jua kali工匠也能够制造大量的太阳灶，它的价格只是原价格的一半。一旦陶瓷Jiko大量生产，它的价就显著下降，从12美元降到了2美元。在许多地方，已经开始出现了能够把价格降下来的制造基地。在100多个国家中的妇女团体，匠人与几个大规模的商品化产业正在生产多种型号的太阳灶（除肯尼亚外，正在使用的太阳灶中国与印度各有100000多个）。

灶具计划的突出成就使它可作为开发一系列可再生能源计划的样板，这些可再生能源计划包括风能系统与光伏发电机。适用技术运动的蹒跚的第一步现在正在转变成整体研究与更重实效的制作。这些计划可以使Schumacher的幻想成为现实：对世界范围内的每两个人中的一个人来说，他们的炊事手段的改进能够对其健康与经济福利的改善带来巨大的好处。

【胡天其/译  郭凯声/校】