楊繩聰

摘要：對熱水器的冷凝段熱負荷、水的溫升特征以及排煙特征予以檢測，探明冷凝器的冷凝率及冷凝器效率，進一步分析這兩個參數(shù)的變化特征，從而確定冷凝式燃氣熱水器的冷凝器性能。

關鍵詞：冷凝式；熱水器；冷凝器

引言

冷凝式燃氣熱水器通過煙氣水蒸氣的潛熱和排煙余熱作用，極大的提高了熱效率，與傳統(tǒng)熱水器相比增加15%作用。目前，家用燃氣熱水器的市場開始向冷凝式的新型節(jié)能供熱方向發(fā)展。

1、理論分析

1.1冷凝換熱方法

冷凝換熱器主要為間接式換熱的改進方法，分別設置兩個獨立熱交換器，所以，整個的熱水器加熱水過程也有效分為兩段，即低溫段復合換熱及高溫段復合換熱。

主換熱器流入燃燒室內煙氣后，其排出的煙氣溫度較高，該過程不存在冷凝作用，冷凝器將會對主換熱器排出的氣體進行再利用，通過10℃-25℃進口冷水的作用下，將煙氣中水蒸氣的煙氣顯熱和部分潛熱予以吸收，最后將低溫煙氣排放到大氣環(huán)境中，溫度僅僅在30℃-50℃范圍內。

在這種換熱形式中，與普通間接換熱對比而言，制造難度更高，結構更加復雜，區(qū)分高低溫段之后，其相應的金屬材質防腐工作也顯得至關重要，需要進行針對性處理。該形式冷凝式燃氣熱水器在目前已經得到了廣泛生產應用，是本文研究的基礎所在。

1.2冷凝器性能

（1）冷凝率β

冷凝率主要是根據(jù)冷凝器中搜集的煙氣水蒸氣和冷凝水量之間的關系比例確定，表達冷凝器的水蒸氣凝結作用力。

2、試驗分析

本試驗中的冷凝式燃氣熱水器水產率預設為12L/min，結合GB6932-2015家用燃氣快速熱水器標準予以試驗。進口水壓間隔0.05MPa，變化范圍控制在0.05MPa -0.3MPa，通過進口水壓，對進口水量予以直接控制，預定水溫度變化范圍控制在36℃-49℃，通過溫度對熱負荷予以控制。

2.1冷凝率

（1）冷凝段熱負荷與冷凝率

根據(jù)圖1，煙氣水蒸氣的冷凝率和熱負荷呈現(xiàn)明顯的相關性，β隨著Q的變化而逐漸提升，水流量越高，則冷凝率越大。冷凝段熱負荷從600W逐漸攀升到2100W，冷凝率也逐漸從46%提升到65%。高于1900W的高負荷階段中，冷凝率漸趨平緩，不再持續(xù)上升，控制在60%左右，代表冷凝器工況達到飽和。

（2）熱水流量

根據(jù)圖2，煙氣水蒸氣冷凝率和水流量也呈現(xiàn)十分明顯的相關性，水流量越高，則水蒸氣冷凝率也就越高，所以，水流量也是決定冷凝率的關鍵因素之一。

2.2冷凝器效率

（1）冷凝段熱負荷與效率

根據(jù)圖3，隨著實際熱負荷的提升，冷凝器的效率也發(fā)生了根本性的變化。在小于1300W的中低段熱負荷區(qū)間，冷凝器的效率保持在較為穩(wěn)定的狀態(tài)，在51%-61%；在大于1300W的中高段熱負荷區(qū)間，冷凝器的效率則劇烈攀升至80%。即，高負荷點和高水流量使得冷凝器效率的工況點較高，低負荷點和低水流量使得冷凝器效率的工況點較低。

（2）冷凝水量與效率

根據(jù)圖4，冷凝水量和冷凝器的效率并未發(fā)生顯著的線性關系，但是其分布具有一定的階段性。冷凝水量處于低于20g/min的小區(qū)間時，冷凝器效率較低，絕大部分的冷凝器工況點均處于51%-61%區(qū)間；而當冷凝水量處于高于20g/min的區(qū)間時，冷凝器效率會受到水流量的作用而不發(fā)生區(qū)域分布狀態(tài)。

根據(jù)圖5，隨著冷凝器效率的提高，其總效率也存在有明顯的相關性。當冷凝器效率在45%-65%時，總效率保持低速持續(xù)上升（97%至103%），而當冷凝器效率高于65%時，總效率將不再上升，較為平穩(wěn)地處于105%左右。

3、總結

綜上所述，通過對冷凝式燃氣熱水器的冷凝器性能的理論分析和試驗分析，可以得到以下結論：

（1）冷凝器煙氣水蒸氣的冷凝率隨著冷凝段熱負荷的提升而持續(xù)增大，且在同種環(huán)境下，水流量越大，則冷凝器的冷凝效率越高，但不會超過65%這個工況上限。

（2）冷凝器效率將會間接影響到總熱效率，在一定范圍內，即冷凝器效率處于65%-75%時，冷凝式燃氣熱水器的總熱效率達到峰值，該區(qū)間是提高冷凝器總效率的最佳工況。

參考文獻：

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[2]楊斌.外置冷凝器在燃氣熱水器上的應用與探討[J].家用燃氣具，2011（7）：42-44.