燃氣熱水器能效提升的解決方案

鄧海燕

據(jù)統(tǒng)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(chǎn)品，其節(jié)能效果將為國家節(jié)能減排作出重大貢獻。因此，能效的提高成為各大企業(yè)不斷追求重要的技術(shù)研究方向，誰能用最經(jīng)濟的成本制造出性能更可靠、能效更高的產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換率，當然轉(zhuǎn)換率越高就越節(jié)能省氣。從整個能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jù)對能效影響因素系統(tǒng)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(fā)生劇烈化學反應，這就要求必須提供充足的空氣，因此現(xiàn)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?shù)娘L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(shù)是不同燃氣與相應空氣進行匹配燃燒，實現(xiàn)不同負荷下過?？諝庀禂?shù)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?？諝庀禂?shù)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(yōu)秀的燃燒系統(tǒng)對燃氣充分燃燒也有重要影響。因此，選擇適當?shù)倪^?？諝庀禂?shù)和采用變頻燃燒將對熱水器能效提升產(chǎn)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(chǎn)生高溫煙氣，流經(jīng)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(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。整個能量傳遞過程，不僅與翅片面積、翅片導熱系數(shù)有關(guān)，還與翅片的結(jié)構(gòu)、翅片的焊接、管中紊流片有關(guān)。因此，并非盲目增加翅片面積來提高能效，而應通過系統(tǒng)設計，選擇最經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)品。

3、變頻供風，開關(guān)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(guān)電源技術(shù)，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(guān)電源技術(shù)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(chǎn)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(jié)省也起著重要作用。endprint