冷凝式燃?xì)獗趻鞝t節(jié)能特點(diǎn)及應(yīng)用分析

楊 陽(yáng)王 剛周星嵐湯 松（.湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 管理工程學(xué)院，湖南 湘潭；. 中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司燃?xì)馑?，湖?長(zhǎng)沙）

冷凝式燃?xì)獗趻鞝t節(jié)能特點(diǎn)及應(yīng)用分析

楊 陽(yáng)1王 剛2周星嵐1湯 松2
（1.湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 管理工程學(xué)院，湖南 湘潭；2. 中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司燃?xì)馑?，湖?長(zhǎng)沙）

隨著城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)的逐步完善，燃?xì)獗趻鞝t的使用愈發(fā)廣泛，本文對(duì)冷凝式壁掛爐與普通壁掛爐進(jìn)行了對(duì)比分析，闡述了冷凝換熱器研究的難點(diǎn)問(wèn)題，最后介紹了冷凝式壁掛爐與地暖結(jié)合的推廣應(yīng)用方式。

冷凝式燃?xì)獗趻鞝t；冷凝換熱器；全預(yù)混燃燒；地板輻射采暖

引言

隨著我國(guó)天然氣的廣泛使用，人類(lèi)環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，在使用燃?xì)獗趻鞝t時(shí)，其消耗的能源成本以及廢氣的排放問(wèn)題成為制約燃?xì)獗趻鞝t推廣的重大原因。因此，提高燃?xì)獗趻鞝t的燃燒熱效率及降低有害煙氣的排放是家用燃?xì)獗趻鞝t目前主要的研究方向。冷凝式壁掛爐則是解決該問(wèn)題的方法之一。

1.冷凝式壁掛爐與普通壁掛爐比較

普通式壁掛爐和冷凝式壁掛爐的結(jié)構(gòu)和性能均有所不同。普通壁掛爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括比例調(diào)節(jié)閥、燃燒室、排煙風(fēng)機(jī)、密閉式膨脹水箱、板式換熱器等部件。在燃?xì)獗趻鞝t正常工作情況下，比例調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)燃?xì)饬颗c風(fēng)機(jī)吸入的空氣量，這個(gè)空燃比對(duì)于燃?xì)獗趻鞝t的燃燒效率的影響至關(guān)重要。選擇合適的空燃比能夠使燃?xì)獗趻鞝t的燃燒熱效率得到大幅度提高，完全燃燒也會(huì)使碳氧化物的含量明顯降低。普通壁掛爐的進(jìn)風(fēng)量不能依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，較高的過(guò)量空氣系數(shù)在部分負(fù)荷情況下，造成由煙氣帶走的熱損失提高。普通燃?xì)獗趻鞝t的排煙溫度達(dá)到了 120℃，通過(guò)廢氣所帶走的熱量損失是巨大的。在滿(mǎn)負(fù)荷的情況下，國(guó)產(chǎn)普通壁掛爐的熱效率不高于90%，在工作工況下一般為85%。其冷凝換熱器一般采用銅加鋁翅片的形式?？梢?jiàn)普通壁掛爐其技術(shù)含量并不高，所使用的材料也是比較低廉，但其銷(xiāo)售價(jià)格符合大眾水平。就目前來(lái)說(shuō)，因其技術(shù)及價(jià)格原因，國(guó)內(nèi)絕大部分家庭使用的是普通的燃?xì)獗趻鞝t。

冷凝式壁掛爐是基于普通燃?xì)獗趻鞝t研發(fā)出的新一代產(chǎn)品，其通過(guò)回收煙氣中的水蒸氣潛熱提高燃燒熱效率，熱效率能夠達(dá)到106%～111%，并且可以減少10%的氮氧化物和碳氧化物的排放。我國(guó)在冷凝式壁掛爐方面尚未出臺(tái)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但是歐洲國(guó)家已經(jīng)具備了成熟的技術(shù)。目前在歐盟國(guó)家冷凝式壁掛爐已經(jīng)得到了廣泛使用。

冷凝式壁掛爐的設(shè)計(jì)關(guān)鍵主要集中在全預(yù)混燃燒、傳統(tǒng)換熱器和冷凝換熱器一體化結(jié)構(gòu)研究以及空燃比的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。其中全預(yù)混燃燒是指可以達(dá)到完全燃燒的混合比；通過(guò)冷凝換熱器將煙氣中的余熱回收利用，并使水蒸氣冷凝，對(duì)其潛熱進(jìn)行利用。冷凝式燃?xì)獗趻鞝t的排煙溫度可以從120℃降低至 40℃左右，燃燒熱效率大于100%，最高可達(dá) 110%。

表 1 普通燃?xì)獗趻鞝t與冷凝式燃?xì)獗趻鞝t特點(diǎn)對(duì)比

2.冷凝式壁掛爐研究難點(diǎn)

2.1 冷凝換熱器材料

通過(guò)增加二次換熱器，普通燃?xì)鉄崴髂軌颢@得煙氣中的冷凝熱，但是對(duì)于普通燃?xì)鉄崴鳎鋼Q熱器的防腐蝕性能并不高。但冷凝式壁掛爐在采暖季節(jié)每天工作十個(gè)小時(shí)以上，大量的煙氣、冷凝水對(duì)換熱器的腐蝕性增強(qiáng)數(shù)倍。原本的冷凝換熱器滿(mǎn)足不了防腐要求。就目前研究來(lái)說(shuō)，不銹鋼和鑄硅鋁作為冷凝換熱器的材料較為合適，但為了滿(mǎn)足換熱量的要求，同時(shí)受限于材料性能和加工工藝的水平，此種材料換熱器體積較大，這又與冷凝換熱器集成系統(tǒng)要求換熱器體積小相互矛盾。因此目前冷凝換熱器的選擇的材料主要是不銹鋼波紋管，其壁薄、容易成型并且耐腐蝕性強(qiáng)。

2.2 全預(yù)混燃燒方式

全預(yù)混燃燒是指在著火前燃?xì)夂涂諝馐紫劝匆欢ū壤M(jìn)行均勻混合，進(jìn)入燃燒器瞬間燃燒完畢，將不再有空氣進(jìn)入燃燒區(qū)域。這種全預(yù)混燃燒模式具有高強(qiáng)度容積熱以及低污染物排放的特點(diǎn)。

在開(kāi)發(fā)全預(yù)混壁掛爐時(shí)，空燃比在全預(yù)混壁掛爐出廠(chǎng)前，生產(chǎn)廠(chǎng)家一般提前設(shè)置為1.2，用戶(hù)在進(jìn)行使用的過(guò)程中是不能進(jìn)行自主調(diào)節(jié)。提前設(shè)置的空燃比只適用于所設(shè)定的氣源，一旦氣源發(fā)生變化，燃?xì)獾某煞謱⒏淖?，同時(shí)燃?xì)庀嚓P(guān)的指標(biāo)包括熱值、密度、燃燒狀況等均發(fā)生變化，相應(yīng)的最合理空燃比將與出廠(chǎng)前的設(shè)定值產(chǎn)生偏差，在全預(yù)混燃燒的過(guò)程中將達(dá)不到最佳燃燒熱效率，甚至可能出現(xiàn)點(diǎn)火噪聲大、燃燒噪聲大、CO 排放量升高等等異常情況 。由于各個(gè)城市地區(qū)的氣源種類(lèi)差異大，每個(gè)城市的氣源也是不穩(wěn)定的，全預(yù)混壁掛爐的預(yù)先設(shè)定空燃比是其一大弊端。因此，全預(yù)混燃?xì)獗趻鞝t實(shí)現(xiàn)空燃比的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)是燃?xì)獗趻鞝t要解決的一個(gè)重大難題。

3.冷凝式壁掛爐與地暖結(jié)合應(yīng)用

低溫?zé)崴匕遢椛洳膳禽^為舒適和節(jié)能的系統(tǒng)，其通過(guò)輻射換熱以及自然對(duì)流換熱實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的控制。冷凝式壁掛爐通過(guò)分集水器將40～60℃的采暖熱水輸送至敷設(shè)于地板下的盤(pán)管中。在采暖盤(pán)管中不斷循環(huán)的熱水，通過(guò)輻射和對(duì)流加熱地面，熱氣流從地板逐漸上升，室內(nèi)溫度梯度較為合理，滿(mǎn)足人體熱舒適性要求，同時(shí)熱量主要聚集在人體所需高度范圍內(nèi)，能源利用效率獲得提高。

散熱器采暖通過(guò)高溫對(duì)流散熱，人體熱舒適性差，同時(shí)普通散熱器的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度需要比地板采暖高2℃。冷凝式壁掛爐結(jié)合地板輻射采暖系統(tǒng)相比于非冷凝式燃?xì)獗趻鞝t與普通散熱器的結(jié)合效率高30%以上。冷凝式壁掛爐與地板采暖系統(tǒng)的結(jié)合是個(gè)性采暖發(fā)展的趨勢(shì)，在夏熱冬冷的南方地區(qū)有較大的推廣空間。

結(jié)語(yǔ)

冷凝式燃?xì)獗趻鞝t燃燒熱效率、環(huán)保性能明顯優(yōu)于普通燃?xì)獗趻鞝t，目前冷凝式壁掛爐的全預(yù)混燃燒方式空燃比的確定，冷凝換熱器與顯熱換熱器的集成研究，以及換熱器材料的防腐性能都是研究的重點(diǎn)方向。冷凝式壁掛爐與地板輻射采暖系統(tǒng)的結(jié)合推廣空間極大。從節(jié)能性、環(huán)保性上來(lái)看，冷凝式壁掛爐均有很大的發(fā)展空間，具備巨大的推廣使用價(jià)值。

[1] JGJ142—2004，地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程[S]. 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，中華人民共和國(guó)建設(shè)部.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

[2]陳耀華．經(jīng)濟(jì)型冷凝壁掛爐設(shè)計(jì)探討[J]．中國(guó)建設(shè)信息：供熱制冷，2010 （6）：40-41.

[3]郭全．燃?xì)獗趻戾仩t及其應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

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1007-6344（2016）04-0103-01

湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)重大招標(biāo)課題（課題編號(hào)：Lgy15zb002）