燃氣熱水器的節能探討

【摘 ?要】本文以冷凝式燃氣熱水器為例，通過分析冷凝式熱水器結構特點，探究熱效率、節氣率計算方法，開展性能對比試驗。試驗結果表明，與普通熱水器相比，冷凝式熱水器耗氣量變化較小，在熱負荷、熱水產率方面優勢較大，排煙溫度降低幅度較大，降低幅度為95℃，有助于顯熱量和潛熱量的增加，熱效率達到了97.1%。

【關鍵詞】燃氣熱水器;熱效率;節能;冷凝式燃氣熱水器

一、燃氣熱水器熱效率分析

隨著我國經濟的不斷提升，加大了的能量消耗需求，并呈現出不斷增長趨勢，因此，節約能源、降低能源消耗是當前重點研究內容。據統計，家用燃氣灶、電冰箱等能源消耗均有明顯降低，熱效率明顯提升[2]。其中，家用燃氣灶熱效率從55%提升至60～65%，電冰箱能耗從80%降低至60～65%。在未來發展中，能源消耗控制將成為必然發展趨勢。

而燃氣熱水器結構復雜，熱效率控制范圍在80～85%，很難提升到95%以上。經過多年研制，開發了冷凝式燃氣熱水器，熱效率及節氣率均有所改善，本文將對其節能效果展開研究分析。

二、冷凝式燃氣熱水器研究

1、結構特點

與普通熱水器相比，冷凝式燃氣熱水器采用的換熱器不同，利用此裝置可以吸收更多熱量，凝結大量水蒸氣，經過二次換熱處理，提高能源利用率，減少能耗。該裝置主要由冷凝換熱器和顯熱換熱器兩部分組成，前者安裝于上方，后者安裝于下方，高溫煙氣經過下方換熱器顯熱被吸收，而后經過上方換熱器潛熱被吸收，煙氣溫度降低至常溫，而后從煙道排出[3]。考慮到低溫煙氣可能對換熱器正常運行造成影響，采取強制排煙方式控制煙氣排出。

2、熱效率

三、冷凝式燃氣熱水器節能特性及試驗分析

1、冷凝式燃氣熱水器節能特性

普通型熱水器排煙溫度的控制需要在煙氣露點以上，按照此標準調控，減少煙氣中水蒸氣凝結情況發生[4]。由此可以推斷，普通型熱水器在作業過程中，無法實現水蒸氣潛熱。而經過多年研發的冷凝式燃氣熱水器無需通過調節溫度控制煙氣水蒸氣凝結，相反，此裝置需要水蒸氣的凝結獲取凝結熱，以此吸收熱量，提高能源利用率。當排煙溫度較低時，煙氣凝結水將隨之增加[5]。與此同時，被加水熱吸收的顯熱量和潛熱量也將隨之增加，展現出良好的節能效果。

與普通熱水器相比，冷凝式熱水器充分利用了排煙損失熱量，將此部分熱量轉換為有用熱，其節能效果取決于排煙損失熱量利用程度，主要影響因素有兩個，即空氣系數和排煙溫度。空氣系數與煙氣露點密切相關，露點隨著空氣系數的增加而下降，阻礙了煙氣水蒸氣凝結[6]。相反，如果空氣系數逐漸減小，露點就會隨之上升，有利于煙氣水蒸氣凝結，為燃氣熱水器提供更多可用熱量，提高節能效果。當空氣系數和排煙溫度發生變化時，冷凝式熱水器的氣節率及熱效率均會發生不同程度的變化。如表1所示為不同環境下冷凝式熱水器氣節率及熱效率變化統計結果。

在表1中，T代表排煙溫度;F代表熱效率; 代表節氣率， 代表空氣系數。

2、試驗分析

為了驗證冷凝式熱水器在節能方面存在一定優勢，本次研究對冷凝式熱水器與普通熱水器各項性能參數進行對比分析，以平均值作為評價依據，得出相應結論。

本次試驗選取2臺10L/min普通天然氣熱水器作為試驗裝置，其中1臺作為對照組，另外1臺進行改造得到冷凝式熱水器，按照GB6932-2015標準測試熱工性能。此次對比試驗條件為：大氣壓力0.10033MPa，空氣濕度67%，天然氣壓力2.0kPa，環境溫度25℃，天然氣低熱值35.40MJ/m3。在此環境下開展熱水器性能測試，得到如表2所示的測試結果。

通過觀察表2中性能測試結果可知，與普通熱水器相比，冷凝式熱水器耗氣量與普通熱水器相近，熱負荷略高一些，熱水產率較高，排煙溫度明顯降低，較普通熱水器溫度下降95℃，熱效率達到了97.1%，而普通熱水器熱效率僅有84.6%。由此可以推斷，冷凝式熱水器性能更好一些，具有較好節能功效。

總結

本文圍繞燃氣熱水器節能問題展開研究，以普通燃氣熱水器為對照組，冷凝式燃氣熱水器為實驗組，對兩者性能進行對比分析。試驗結果表明，經過結構改造后的冷凝式熱水器耗氣量變化較小，熱負荷、熱水產率有所提高，排煙溫度明顯降低，與普通熱水器相比，溫度下降95℃，熱效率提升明顯，達到了97.1%，具有較好節能效果。

參考文獻：

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[2]袁朝陽，陶樂仁，虞中旸.初始水溫對空氣源熱泵熱水器系統性能的影響[J].制冷學報，2017（06）：76-82.

[3]汪興東，周水平，楊蓉.太陽能熱水器采納意愿影響因素研究——基于江西972個樣本的調查[J].企業經濟，2017（11）：150-156.

[4]楊坤，黃磊，錢雪峰，等.基于Simulink的循環加熱式熱泵熱水器動態仿真研究[J].低溫與超導，2018，46（10）：81-86.

[5]劉華斌，王春芳.DC/DC單管諧振式變換器在光伏電熱水器中的應用[J].可再生能源，2018，36（11）：49-54.

[6]胡業龍，林力.天然氣摻氫對煙道式家用燃氣快速熱水器性能的影響研究[J].中國五金與廚衛，2018（4）：50-53.

作者簡介：

李錦盈，學歷：本科。

（作者單位：廣東萬家樂燃氣具有限公司）