燃氣熱水器能效提升的解決方案

鄧海燕

據統計，市場上已有1億多臺燃氣熱水器正在使用，并以每年800萬臺速度快速投向市場，作為如此大量的能源消耗產品，其節能效果將為國家節能減排作出重大貢獻。因此，能效的提高成為各大企業不斷追求重要的技術研究方向，誰能用最經濟的成本制造出性能更可靠、能效更高的產品必定在未來市場占有重要地位。

燃氣熱水器能效是衡量熱水器能源利用率的指標，家用燃氣熱水器采用GB20665-2006能效標準，其分級如下：一級能效要求全開（最大負荷）效率大于96%，半開效率大于94%；二級能效要求全開效率大于88%，半開效率大于84%；三級能效要求全開效率大于84%。通過標準對燃氣熱水器能效進行強制性要求，目前三級能效產品已逐漸退出市場。

能效提高并不是簡單增加熱交換器翅片，而應充分考慮到效率的提高是否帶來冷凝水對熱交換器的腐蝕，翅片（銅材）的增加是否造成原材料加工導致能源浪費等問題。因此，燃氣熱水器能效的提高需系統考慮能效影響因素，并針對不同因素提出相應的解決方案。

燃氣熱水器工作原理將燃氣燃燒釋放的熱量轉化到管路中水流中，使冷水變成熱水供用戶沐浴。燃氣熱水器能效就是整個工作過程中的能源轉換率，當然轉換率越高就越節能省氣。從整個能量轉換過程可以分析出：要提高熱水器能效，首先，需要使燃氣中能量盡可能釋放出來，即燃氣盡可能燃盡；其次，需將燃燒釋放出來的能量盡可能收集轉化到水中，即熱交換器的換熱能力；再者，整機工作過程中電能的消耗，如風機的功率、各控制閥及控制顯示的耗能、待機功耗等；最后，如何減少用戶洗浴過程中的浪費，如打開熱水器需等待較長時間出熱水，洗浴過程中水溫忽高忽低，這勢必導致無法洗浴而浪費的水、電、氣。根據對能效影響因素系統梳理，筆者提出以下解決方案。

1、充分燃燒。

眾所周知，燃氣燃燒是燃氣與空氣中的氧氣發生劇烈化學反應，這就要求必須提供充足的空氣，因此現代燃氣熱水器需擁有風機，而無風機的煙道機型已逐漸退出市場。選擇適當的風氣比例將影響熱水器能效重要因素，空氣過少，勢必造成燃氣不能充分燃燒，燃氣中的熱量不能完全釋放；空氣過多，燃氣尚未燃盡就被空氣帶走，也造成燃氣不能充分燃燒，過多的空氣還會更多的帶走燃燒釋放的熱量。

變頻燃燒技術是不同燃氣與相應空氣進行匹配燃燒，實現不同負荷下過剩空氣系數相差不大，使整個負荷段效率能基本保持一直（90%左右）；而定頻燃燒方式即風機風量不變，造成不同負荷過剩空氣系數相差較大，燃氣不能充分燃燒，因此，全開負荷90%時，半開效率低至84%或更低。另外，優秀的燃燒系統對燃氣充分燃燒也有重要影響。因此，選擇適當的過剩空氣系數和采用變頻燃燒將對熱水器能效提升產生較大影響。

2、高效換熱。

熱交換器是燃氣熱水器最核心部件之一，其性能直接決定燃氣熱水器能效。燃氣燃燒產生高溫煙氣，流經熱交換器翅片部位，熱量將傳遞給翅片，在由翅片傳遞到管中水流，實現能量的轉換。整個能量傳遞過程，不僅與翅片面積、翅片導熱系數有關，還與翅片的結構、翅片的焊接、管中紊流片有關。因此，并非盲目增加翅片面積來提高能效，而應通過系統設計，選擇最經濟方式來提高能效。

同時，能效不能盲目提高，若熱效率超過92%勢必導致冷凝水產生，冷凝水對熱交換器腐蝕非常嚴重。因此，若需進一步提高能效，需采用冷凝換熱器，進一步收集煙氣中的潛熱，效率可達到103%，這就是所謂冷凝燃氣熱水器，這也是目前市場主銷的一級能效產品。

3、變頻供風，開關電源。

強排型燃氣熱水器需風機進行供風，因此需消耗電能。采用直流變頻風機進行供風，可以使整機20W～35W之間變化；而采用定速交流風機，不管負荷大小整機功率維持在45W左右。同時，采用開關電源技術，可以降低整機待機功率，待機功率雖小，但它是全天24小時耗電，不可忽視。因此，采用直流風機供風、開關電源技術可以減少電能的損耗。

4、快速恒溫。

快速恒溫不僅對用戶使用沐浴產生直接影響（需等待熱水），同時也將導致能源浪費。即從用戶打開熱水龍頭到達到合適溫度這一過程中，以及水溫波動，將直接導致的水、電、氣能源浪費，目前歐盟已將指標納入到熱水器能效考核范圍中去。因此，通過研究提高熱水加熱速度以及熱水器恒溫性能對能源的節省也起著重要作用。endprint