我國是燃氣灶具產(chǎn)銷大國,產(chǎn)量占全球70%,國內(nèi)用戶超過1.8億。燃氣消耗總量巨大。家用燃氣灶具經(jīng)過三十年的快速發(fā)展,其安全性能,使用性能、結(jié)構(gòu)、材料等方面都取得了長足的進步,我國的燃氣灶具技術水平已達到全球的領先水平。
燃氣灶具的性能提高,不單是可以改善用戶的使用安全、可靠性、便利性更重要是能達到環(huán)保節(jié)能的效果。如果燃氣灶具的熱效率能夠提高20%,相當于再造一個西氣東輸首期工程。近兩三年,特別是新的國家能效等級標準規(guī)范的出臺,家用燃氣灶具的性能又得到了進一步提升,相對過去,有了十分鮮明的特點。燃氣灶在新時期也變得更加“高、大、尚”。
燃氣灶具的“高”是指灶具的高熱效率。燃氣灶具的高熱效率是衡量燃氣灶使用性能的重要熱工性能之一,也是目前國家的能源政策要求控制的項目,GB16410-2007《家用燃氣灶具》中規(guī)定為強制性條款。
2014年國家出臺了GB30720-2014《家用燃氣灶具能效限定值及能效等級》標準。一方面規(guī)定了燃氣灶具的熱效率限定值(即最低值),另一方面又規(guī)定為灶具節(jié)能產(chǎn)品的能效要達到二級或二級以上。此標準的頒布和實施,迫使同時也激發(fā)了企業(yè)研發(fā)、制造、推廣燃氣灶具節(jié)能產(chǎn)品的熱情和愿望。經(jīng)過三年多的時間,各大中型企業(yè)八仙過海、各顯其能,企業(yè)產(chǎn)品的熱效率取得突飛猛進的提升,實現(xiàn)燃氣灶具的“高”。
GB16410-2007標準規(guī)定燃氣灶的熱效率,臺式不低于55%,嵌入式不低于50%,在GB30720-2014中,熱效率值的限定值提高,且明確了節(jié)能產(chǎn)品的要求。根據(jù)全國部分企業(yè)產(chǎn)品的能效檢驗不完全統(tǒng)計結(jié)果來看,大型企業(yè)的產(chǎn)品均為一級能效,中型企業(yè)二級能效以上的產(chǎn)品占比超過90%,三級能效的產(chǎn)品只有小型企業(yè)生產(chǎn)。整個灶具行業(yè)的產(chǎn)品是高效、節(jié)能的。
熱效率的高低由其燃燒系統(tǒng)決定。近年節(jié)能灶具產(chǎn)品的研發(fā),主要集中在燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計和散熱損失的減少措施上。主要解決的途徑包括:①采用全預混紅外無焰燃燒技術,該類產(chǎn)品有多孔紅外陶瓷板的全預混燃燒器和金屬網(wǎng)格聚能燃燒器兩大類(見圖1,圖2),它們都是采用全預混的燃燒方式,通過減少過??諝?,大幅提高輻射換熱量,減少排煙熱損失。因全預混不需要考慮燃燒所需的二次空氣,可有效降低鍋支架高度,輔助以聚能環(huán)等措施,減少散熱損失,因此可大幅度提高熱效率。目前這種類燃燒器的熱效率是灶具中最高的。行業(yè)中大企業(yè)的全預混燃燒器產(chǎn)品熱效率均達到75%以上。遠高于國家標準中的一級能效。②采用旋流燃燒技術,其中以訊達和超人的產(chǎn)品為代表(見圖3,圖4)。這類燃燒器的火孔采用條形傾斜火孔,使燃燒火焰產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),強化了傳熱,增長了換熱時間,有效地提高了換熱系數(shù),達到了提高熱效率的目的。經(jīng)過近年來不斷地改進,該產(chǎn)品的主要缺點,熱負荷偏低的問題得到妥善解決,額定熱負荷已大大提高。③采用特殊結(jié)構(gòu)的燃燒器,其中包括多管射流式和單管直噴式雙螺旋火孔燃燒器等。下圖5中是一種異型擴壓高效混合結(jié)構(gòu)的燃燒器,這種特殊的結(jié)構(gòu)采用異型引射管和混合腔,有效降低燃燒器引射管的阻力,形成二次擴壓,提高了一次空氣系數(shù),使燃燒更充分,同時改良換熱條件,減少熱損失,達到提高熱效率的目的。目前有不少企業(yè)配有特種燃燒器灶具的熱效率可達到70%,熱工性能遠優(yōu)于五年前的產(chǎn)品。
圖1 多孔陶瓷紅外輻射燃燒器
圖2 金屬網(wǎng)格紅外聚能燃燒器
圖3 不銹鋼旋流燃燒器
圖4 內(nèi)旋聚焰燃燒器
圖5 異型擴壓式引射器
國外的燃氣灶具產(chǎn)品,對于熱效率的要求較低,美國、歐洲地區(qū)的產(chǎn)品熱效率要求很低,通過對歐洲知名品牌灶具的熱效率測試可知,多數(shù)產(chǎn)品只能達到限定值的要求,沒有產(chǎn)品能夠達到一級能效的要求。
燃氣灶的“大”是指灶具的“大”熱負荷。近三年來,燃氣灶具的熱負荷設計值大幅提高,可達到國家標準規(guī)定的上限。這是灶具產(chǎn)品性能提高的一個顯著特點。
二十年前家用燃氣灶具的熱負荷設計很少超過4.2kW,行業(yè)內(nèi)著名企業(yè)的熱負荷達到4.17kW,即冠以“超級猛火”的稱號,在市場上十分暢銷。五年前灶具的主流產(chǎn)品的熱負荷為3.8kW到4.2kW之間。GB16410-2007《家用燃氣灶具》標準中為了體現(xiàn)中國餐飲文化的猛火需求,對熱負荷有以下規(guī)定:“兩眼和兩眼以上的燃和氣電兩用灶應有一個主火,其實測折算熱負荷,普通型灶≥3.5kW,紅外線≥3.0kW?!庇纱藯l要求可以看出,十年前主流產(chǎn)品的熱負荷不高,此條的制定原因基于熱負荷3.8kW負偏差-10%取整的技術原因。由于紅外線灶是采用全預混燃燒,其熱負荷增大,燃燒器結(jié)構(gòu)體積會更加龐大,同時考慮其有較高的熱效率,故限定紅外線灶的熱負荷≥3.0kW。經(jīng)過10年的發(fā)展,特別是近三年的技術革新,燃氣灶的燃燒技術取得顯著突破,熱負荷設計值大輻提高,普通大氣式灶產(chǎn)品的熱負荷設計值為4.2kW以上,主要為4.5kW(液化氣),4.8kW(天燃氣),紅外線灶主流的產(chǎn)品至少有熱負荷為4.0kW,紅日、華帝等公司的紅外線灶產(chǎn)品的熱負荷可達到4.5kW(液化氣),4.8kW(天然氣),熱負荷的提升十分顯著。目前至少有超過二十家企業(yè)上市產(chǎn)品的熱負荷達到5.0kW以上,達到GB16410-2007《家用燃氣灶具》標準規(guī)定的上限。不少中型企業(yè)都已具備生產(chǎn)大負荷灶具產(chǎn)品的能力。
提高燃氣灶的熱負荷,必須通過燃燒器的設計改進和燃燒技術的革新。燃氣灶具主要采用部分預混式燃燒,因此熱負荷的提高正常情況下是增大燃燒器的結(jié)構(gòu)尺寸,保證燃燒器具有足夠多的引射空氣能力,即具有不低于0.5的過??諝庀禂?shù)。事實上目前大負荷燃氣灶的燃燒器只有少部分采用此種方式,更多是采用全新設計的燃燒器。通過改變?nèi)紵鞯膬?nèi)部結(jié)構(gòu),增大引射管喉部尺寸和減少混合段、擴壓斷的阻力,大幅度提高一次空氣系數(shù)到0.7以上,保障燃燒所需空氣量,有效降低煙氣總量,有利于提高熱效率,同時通過改變?nèi)紵黝^部火孔的結(jié)構(gòu)和尺寸來提高火孔總面積,提高火孔熱強度,強化二次空氣補充,使燃燒更加充分。
目前采用新型的燃燒器結(jié)構(gòu)有三引射管燃燒器,此燃燒器由三個引射管組成,較正常的燃燒器增加一個中尺寸引射管,同等條件下可增加30%到40%左右的熱負荷,還有異型擴壓管高效引射混合技術的燃燒器,引射管采用異形混合腔,大大降低引射阻力,提高一次空氣系數(shù),除上述結(jié)構(gòu)的燃燒器外,還有逆向雙旋流結(jié)構(gòu),這些燃燒器通道混合燃燒結(jié)構(gòu),多級增壓,多次分流結(jié)構(gòu)等技術類型的燃燒器設計宗旨均是提高燃燒器引射器的引射能力,即提高一次空氣系數(shù),保障大負荷燃燒器有充足的空氣量,使燃燒充分,提高熱效率。
燃氣灶具的“尚”實際是其時尚元素。即產(chǎn)品是在滿足其烹飪的基本性能的基礎之上,融入更多的時尚元素,體現(xiàn)出更多時代痕跡的特點。我國的燃氣灶的時尚體現(xiàn)在以下幾個方面:
①集成灶的異軍突起
集成灶一般是集吸油煙機、燃氣灶、消毒柜、儲藏柜或蒸箱等多種功能于一體的廚房設備。集成灶經(jīng)過十五年的發(fā)展,近兩年集成灶的市場銷量大幅度上升。其以灶具的烹飪功能為核心,輔以油煙排除、廚房用具的消毒、儲藏等功能,具有節(jié)能空間、排除油煙效果好且易實現(xiàn)人機互動等智能功能,是廚房器具發(fā)展的一個創(chuàng)新,也使灶具更有(修改為“具備”)新時代的時尚元素,符合互聯(lián)網(wǎng)時代的智能進化。下圖6和圖7是兩種常見的集成灶。
圖6 帶儲物柜的集成灶
圖7 帶蒸箱的集成灶
②面板材料結(jié)構(gòu)的多樣化
燃氣灶面板材料,由原來的不銹鋼已發(fā)展到以不銹鋼和鋼化玻璃為主,又有陶瓷、大理石等非金屬材料、金屬材料還有彩色不銹鋼、物氯隆不粘油、以及冷軋板的彩色噴涂處理等。正現(xiàn)百花齊放遠景。這些材料的使用大大豐富了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)款式,滿足了不同消費者的審美觀念和使用要求。
③智能功能的應用
家用燃氣灶已就安全性、使用功能等方面,做到智能化控制和熄火報警、油溫過高后控制、火力調(diào)節(jié)、自動定時、預約開機以及物聯(lián)網(wǎng)人機溝通等技術的應用,使得燃氣灶的使用更加人性化和便捷化。
④結(jié)構(gòu)形式的變化
這些產(chǎn)品類似于其他工業(yè)產(chǎn)品中的“概念產(chǎn)品”,如“概念跑車”等。現(xiàn)介紹兩種形式產(chǎn)品,第一是華帝股份公司的“魔碟灶”見下圖8,這是一款大氣式灶具的革新性創(chuàng)新,該灶采用新型懸浮式燃燒器,把灶頭置于灶具面板之上,解決了燃燒學在灶具上的很多技術難點,同時設計了燃燒器,自動翻轉(zhuǎn)機構(gòu),燃氣灶在不用時燃燒器翻轉(zhuǎn),直立于灶面板之上,可解決清潔等一系列問題。該產(chǎn)品儼然是廚房中的一件工藝品。第二是迅達科技集團股份有限公司的平板灶見圖9,該灶顯著的特點是燃燒器整體置于灶具面板的上方,灶的主體結(jié)構(gòu)超薄,旋塞閥主體厚度就由普通灶的50mm減薄至18mm。該產(chǎn)品的隱藏式底殼面板結(jié)構(gòu),解決了其它產(chǎn)品安裝損傷櫥柜、置換困難等缺點,與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的灶具存在很大差異,體現(xiàn)出時代多元化的特色。
圖8 自動翻轉(zhuǎn)的魔碟灶
圖9 上置燃燒器的平板灶
中國家用燃氣灶具經(jīng)過三十年的快速發(fā)展,已經(jīng)走在世界各國的前列,無論是安全性能、使用性能、工藝、新材料的應用,還是互聯(lián)網(wǎng)的應用都具有十分明顯的優(yōu)勢。家用燃氣灶的“高、大、尚”體現(xiàn)了我國燃氣灶具近期的發(fā)展特點,也是我國燃氣灶具近年發(fā)展的亮點,是引領全球燃氣灶具發(fā)展的核心能力體現(xiàn)。