楊 陽王 剛周星嵐湯 松（.湖南理工職業(yè)技術學院 管理工程學院，湖南 湘潭；. 中機國際工程設計研究院有限責任公司燃氣所，湖南 長沙）

冷凝式燃氣壁掛爐節(jié)能特點及應用分析

楊 陽1王 剛2周星嵐1湯 松2
（1.湖南理工職業(yè)技術學院 管理工程學院，湖南 湘潭；2. 中機國際工程設計研究院有限責任公司燃氣所，湖南 長沙）

隨著城市燃氣管網(wǎng)建設的逐步完善，燃氣壁掛爐的使用愈發(fā)廣泛，本文對冷凝式壁掛爐與普通壁掛爐進行了對比分析，闡述了冷凝換熱器研究的難點問題，最后介紹了冷凝式壁掛爐與地暖結合的推廣應用方式。

冷凝式燃氣壁掛爐；冷凝換熱器；全預混燃燒；地板輻射采暖

引言

隨著我國天然氣的廣泛使用，人類環(huán)保意識的不斷加強，在使用燃氣壁掛爐時，其消耗的能源成本以及廢氣的排放問題成為制約燃氣壁掛爐推廣的重大原因。因此，提高燃氣壁掛爐的燃燒熱效率及降低有害煙氣的排放是家用燃氣壁掛爐目前主要的研究方向。冷凝式壁掛爐則是解決該問題的方法之一。

1.冷凝式壁掛爐與普通壁掛爐比較

普通式壁掛爐和冷凝式壁掛爐的結構和性能均有所不同。普通壁掛爐內部結構主要包括比例調節(jié)閥、燃燒室、排煙風機、密閉式膨脹水箱、板式換熱器等部件。在燃氣壁掛爐正常工作情況下，比例調節(jié)閥調節(jié)燃氣量與風機吸入的空氣量，這個空燃比對于燃氣壁掛爐的燃燒效率的影響至關重要。選擇合適的空燃比能夠使燃氣壁掛爐的燃燒熱效率得到大幅度提高，完全燃燒也會使碳氧化物的含量明顯降低。普通壁掛爐的進風量不能依據(jù)實際情況進行自主調節(jié)，較高的過量空氣系數(shù)在部分負荷情況下，造成由煙氣帶走的熱損失提高。普通燃氣壁掛爐的排煙溫度達到了 120℃，通過廢氣所帶走的熱量損失是巨大的。在滿負荷的情況下，國產(chǎn)普通壁掛爐的熱效率不高于90%，在工作工況下一般為85%。其冷凝換熱器一般采用銅加鋁翅片的形式?？梢娖胀ū趻鞝t其技術含量并不高，所使用的材料也是比較低廉，但其銷售價格符合大眾水平。就目前來說，因其技術及價格原因，國內絕大部分家庭使用的是普通的燃氣壁掛爐。

冷凝式壁掛爐是基于普通燃氣壁掛爐研發(fā)出的新一代產(chǎn)品，其通過回收煙氣中的水蒸氣潛熱提高燃燒熱效率，熱效率能夠達到106%～111%，并且可以減少10%的氮氧化物和碳氧化物的排放。我國在冷凝式壁掛爐方面尚未出臺統(tǒng)一標準，但是歐洲國家已經(jīng)具備了成熟的技術。目前在歐盟國家冷凝式壁掛爐已經(jīng)得到了廣泛使用。

冷凝式壁掛爐的設計關鍵主要集中在全預混燃燒、傳統(tǒng)換熱器和冷凝換熱器一體化結構研究以及空燃比的無級調節(jié)。其中全預混燃燒是指可以達到完全燃燒的混合比；通過冷凝換熱器將煙氣中的余熱回收利用，并使水蒸氣冷凝，對其潛熱進行利用。冷凝式燃氣壁掛爐的排煙溫度可以從120℃降低至 40℃左右，燃燒熱效率大于100%，最高可達 110%。

表 1 普通燃氣壁掛爐與冷凝式燃氣壁掛爐特點對比

2.冷凝式壁掛爐研究難點

2.1 冷凝換熱器材料

通過增加二次換熱器，普通燃氣熱水器能夠獲得煙氣中的冷凝熱，但是對于普通燃氣熱水器，其換熱器的防腐蝕性能并不高。但冷凝式壁掛爐在采暖季節(jié)每天工作十個小時以上，大量的煙氣、冷凝水對換熱器的腐蝕性增強數(shù)倍。原本的冷凝換熱器滿足不了防腐要求。就目前研究來說，不銹鋼和鑄硅鋁作為冷凝換熱器的材料較為合適，但為了滿足換熱量的要求，同時受限于材料性能和加工工藝的水平，此種材料換熱器體積較大，這又與冷凝換熱器集成系統(tǒng)要求換熱器體積小相互矛盾。因此目前冷凝換熱器的選擇的材料主要是不銹鋼波紋管，其壁薄、容易成型并且耐腐蝕性強。

2.2 全預混燃燒方式

全預混燃燒是指在著火前燃氣和空氣首先按一定比例進行均勻混合，進入燃燒器瞬間燃燒完畢，將不再有空氣進入燃燒區(qū)域。這種全預混燃燒模式具有高強度容積熱以及低污染物排放的特點。

在開發(fā)全預混壁掛爐時，空燃比在全預混壁掛爐出廠前，生產(chǎn)廠家一般提前設置為1.2，用戶在進行使用的過程中是不能進行自主調節(jié)。提前設置的空燃比只適用于所設定的氣源，一旦氣源發(fā)生變化，燃氣的成分將改變，同時燃氣相關的指標包括熱值、密度、燃燒狀況等均發(fā)生變化，相應的最合理空燃比將與出廠前的設定值產(chǎn)生偏差，在全預混燃燒的過程中將達不到最佳燃燒熱效率，甚至可能出現(xiàn)點火噪聲大、燃燒噪聲大、CO 排放量升高等等異常情況 。由于各個城市地區(qū)的氣源種類差異大，每個城市的氣源也是不穩(wěn)定的，全預混壁掛爐的預先設定空燃比是其一大弊端。因此，全預混燃氣壁掛爐實現(xiàn)空燃比的無級調節(jié)是燃氣壁掛爐要解決的一個重大難題。

3.冷凝式壁掛爐與地暖結合應用

低溫熱水地板輻射采暖是較為舒適和節(jié)能的系統(tǒng)，其通過輻射換熱以及自然對流換熱實現(xiàn)對室內溫度的控制。冷凝式壁掛爐通過分集水器將40～60℃的采暖熱水輸送至敷設于地板下的盤管中。在采暖盤管中不斷循環(huán)的熱水，通過輻射和對流加熱地面，熱氣流從地板逐漸上升，室內溫度梯度較為合理，滿足人體熱舒適性要求，同時熱量主要聚集在人體所需高度范圍內，能源利用效率獲得提高。

散熱器采暖通過高溫對流散熱，人體熱舒適性差，同時普通散熱器的室內設計溫度需要比地板采暖高2℃。冷凝式壁掛爐結合地板輻射采暖系統(tǒng)相比于非冷凝式燃氣壁掛爐與普通散熱器的結合效率高30%以上。冷凝式壁掛爐與地板采暖系統(tǒng)的結合是個性采暖發(fā)展的趨勢，在夏熱冬冷的南方地區(qū)有較大的推廣空間。

結語

冷凝式燃氣壁掛爐燃燒熱效率、環(huán)保性能明顯優(yōu)于普通燃氣壁掛爐，目前冷凝式壁掛爐的全預混燃燒方式空燃比的確定，冷凝換熱器與顯熱換熱器的集成研究，以及換熱器材料的防腐性能都是研究的重點方向。冷凝式壁掛爐與地板輻射采暖系統(tǒng)的結合推廣空間極大。從節(jié)能性、環(huán)保性上來看，冷凝式壁掛爐均有很大的發(fā)展空間，具備巨大的推廣使用價值。

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1007-6344（2016）04-0103-01

湖南理工職業(yè)技術學院院級重大招標課題（課題編號：Lgy15zb002）