燃氣熱水器的技術革新方向研究

吉家弟

摘??要：熱水器是日常生活中不可或缺的一部分。近年來，隨著社會經濟的快速發展，燃氣熱水器不斷更新換代。分析了燃氣熱水器技術，并在此基礎上簡要敘述了在燃氣熱水器技術革新方向上的觀點和認識，以期為相關工作提供參考。

關鍵詞：燃氣熱水器;技術革新;能源消耗;節能減排

中圖分類號：TU822+.2????????????文獻標識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.030

據調查發現，在現代家庭能源消耗中，主要集中在熱水、暖通兩方面，二者的能源耗損占到了家庭能源總消耗的七成以上。哥本哈根會議后，歐盟就指令對熱水器進行節能改造，并要求逐年淘汰那些低效率的熱水設備和供熱設備。在全球化節能減排的時代背景下，熱水器行業尤其是在燃氣熱水器技術方面面臨著重大的變革。

1??燃氣熱水器主要技術

1.1??燃燒技術

對燃氣熱水器而言，其主要是利用氣體燃料的燃燒釋放化學能，并將其有效地轉化為熱能加熱水。在此過程中，燃燒技術是關鍵，從某種意義上講，燃燒狀況直接決定著燃燒效率，如果燃燒不充分，就會對燃料化學能的釋放效果產生不利的影響，而且燃燒還關系著環境保護問題。因為燃燒不充分會釋放大量的一氧化碳等有害氣體，對人體健康產生危害。對燃氣熱水器而言，燃燒系統不同，其結構也不同，但基本上是一致的，最重要的是不能忽略燃氣火排的均勻分配、噴射等問題，同時，還要注意燃氣、空氣的合理混比、點火傳火的安全性和可靠性。當燃氣閥調節形成流量時，會從火排噴出來，所以，火排結構非常重要，要求設計合理、工藝精密，以免影響火焰的清晰度、對稱性和燃燒效率。對火排結構而言，它是由火排形狀、尺寸決定的，同時，也關系著正常燃燒后的火焰形狀。如果出口較窄、氣流快，火焰的噴射高度就會較高;如果出口設計得比較寬，則火焰的高度就會相對較低。對長火排而言，比較容易設計和安裝，然而其燃氣分配不均勻;短火排的燃氣分配雖然比較均勻，但是，在點火傳火過程中存在著一定的安全隱患。

1.2??換熱技術

燃氣熱水器主要是利用燃氣燃燒過程釋放的能量加熱冷水。在此過程中，換熱技術非常重要，在很大程度上決定著換熱效率。其中，最重要的就是熱交換器材質、內部構造、水管結構和位置等，而且熱交換器在一定程度上影響著熱傳遞的效果。對熱交換器而言，其構成材料是以銅為主，主要是因為銅材料的熱傳導系數非常高，因此，在同等條件下，其熱傳導性

較好。在實踐過程中，因為燃氣熱水器采用的是明火加熱的方式，所以，熱交換器會直接暴露在高溫火焰下燒烤，雖然銅材料的化學穩定性較強，但是，長期存在于高溫條件下，難免會發生化學反應，進而影響換熱效果?；诖?，在工藝上，可在熱交換器上鍍更為活潑的金屬物，形成保護膜，保持較強的換熱性。同時，進水管也是采用銅材制成的，水在進入熱交換器之前，環繞其表面，吸收熱交換器的熱量而實現散熱。對熱交換器而言，它通常安裝在燃燒器上方的位置，火焰直接對其加熱。

1.3??恒溫技術

恒溫技術主要是利用控制技術手段，實時控制與溫度相關的變量、參數，比如進水、出水溫度和燃氣閥開度、流量等。基于單片機程序管控，調整燃氣閥開度，切換燃燒方式，從而實現短時間內恒溫的目的。對恒溫燃氣熱水器而言，需功能非常強大的指揮中心，即恒溫控制設備，通過電路設計，可以把與燃燒和恒溫相關的用電信號聯結在一起。與燃燒相關的火焰信號、開關和驅動風機等聯系起來，所有的制約因素都將由控制器全盤計劃、協調管控。在此過程中，水流傳感器能夠將水流信號送至單片機，同時，進出水傳感器可以將水溫信號送至單片機，后者根據溫度比較計算，然后決定燃氣閥的開度，使之逐漸趨于恒溫。

1.4??冷凝技術

冷凝技術是一種節能、環保型熱水器技術。冷凝式熱水器可以有效吸收燃氣燃燒時所釋放的熱能，節能效果非常顯著。冷凝熱水器的關鍵技術可以概括為提高熱效率和防腐能力。利用強化燃燒技術、模糊控制技術控制過?？諝庀禂?，提高燃燒效率和煙氣溫度。燃燒冷凝式燃氣熱水器結構如圖1所示。

同時，冷凝式熱水器可以有效吸收和處理煙氣中的有毒氣體，實現環保減排的目的。對冷凝式熱水器而言，其主要是基于二次換熱機理，結構上與一般的熱水器有不同之處，即在熱交換器外另設1個冷凝設備，外界的冷水要先經冷凝器進行換熱，降低煙氣溫度。這樣，其中的水蒸氣就會凝結成小水珠，從而實現降低煙氣溫度的目的。冷凝水可以充分、有效地吸收C、N、S?等酸性氧化物，冷凝液經過冷凝管再處理。通過這一途徑，可以有效降低排出的煙氣污染物的含量，減小對環境造成的污染。

2??基于消費需求的燃氣熱水器技術變革

2.1??低碳節能技術

在新能源的時代背景下，面臨著嚴峻的資源危機，節能、環保型熱水器已經成為了呼聲最高的產品，而市場消費熱點也升級為了節能產品。就燃氣熱水器來講，熱效率數值的提升意味著可以有效節約燃氣資源，并且產生了一定的效益。對于熱效率相對較高的節能熱水器而言，它不僅體現了技術價值和品牌，也符合現代消費群眾的根本利益，因此，這成為了現代燃氣熱水器技術的主流發展方向。從燃燒技術層面來看，應當著力創新和改進燃燒技術和系統，以此提高燃燒器、火排和引射預混等部件的合理性，提高控制的精密性，不斷優化和改善燃燒效率。從換熱技術層面來看，應當著力研發新型的換熱器結構，利用新材料、新工藝不斷創新和改進換熱技術。在技術創新的過程中，還出現了很多比較典型的節能技術，比如上文所述的冷凝技術和全預混燃燒技術。

2.2??安全強排技術

分析了燃氣熱水器的發展情況后發現，以較早的直排式熱水器為例，因為其功能、結構相對比較簡單，未對煙氣作任何處理，導致大量廢氣直接進入室內，所以，存在比較大的安全隱患。發展到了煙道式熱水器，雖然增設了防倒風排氣罩，但是，煙道式燃氣熱水器依然只能依靠自然方式排氣，一旦遇到大風天氣，廢氣就無法有效排出室外，安全隱患依然非常嚴重。值得一提的是，早期的群眾消費需求相對比較單一，而且相應的技術設備也不夠成熟，熱水器僅滿足生產熱水的需求即可。隨著社會經濟的快速發展和人們生活水平的不斷提高，再加上傳統熱水器事故頻發，基于對安全因素的考慮，廣大消費者在選擇燃氣熱水器時，著重強調其安全性和可靠性。在傳統煙道式熱水器基礎上，采取強排技術可以有效解決上述問題。與傳統的直排式產品相比，現代強排式燃氣熱水器是在密閉的空間內工作，利用風機，采取鼓風和抽風方式將廢氣強制排出，能夠有效避免廢氣污染，降低有毒氣體對人體造成危害的可能性。對強制平衡式熱水器而言，在其運行過程中，空氣與室內是相互隔絕的，而且多取用于室外。也就是說，燃燒所產生的大量廢氣會被強制排出，強排技術是一種比較典型的應用技術手段。基于安全性考慮，強排技術成為了未來燃氣熱水器技術變革的一個重要發展方向，不僅可以有效降低煙氣排放指標，還可以有效改善外界風對燃燒產生的干擾，大大提高了燃氣熱水器的應用效率。

2.3??智能化發展

對燃氣熱水器而言，其技術變革除了節能環保、安全可靠外，還應當朝著智能化的方向發展。燃氣熱水器相關技術的智能化發展，主要體現在水量、恒溫控制，同時，也表現在熱水供應模式的多樣性上。智能化熱水器的恒溫技術，從原來的手動控制逐步朝著現在的自動化管控模式轉變。比如，萬家樂新開發的智能浴熱水器，實現了根據應用環境條件的變化適當調整和控制其內部工作，有效地滿足了不同熱水應用的需求，同時，該熱水器也可以針對不同的用水對象、用水習慣進行自主選擇和調控。

3??結束語

總而言之，基于人們對生產生活的需求，以市場發展為導向，未來燃氣熱水器必然會朝著智能化、多元化的方向發展。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕

Technological?Innovation?Research?Direction?of?Gas?Water?Heater

Ji?Jiadi

Abstract：?The?water?heater?is?an?integral?part?of?everyday?life.?In?recent?years，?with?the?rapid?development?of?social?economy，?gas?water?heater?constantly?upgrading.?Analysis?of?the?gas?water?heater?technology，?and?on?this?basis，?a?brief?description?of?the?gas?water?heater?in?the?direction?of?technological?innovation?perspective?and?understanding，?in?order?to?provide?a?reference?for?related?work.

Key?words：?gas?water?heater;?technological?innovation;?energy?consumption;?energy?saving