居民戶內(nèi)熱水器燃燒應(yīng)用安全性研究

重慶燃氣集團股份有限公司 龍治強 李福華 謝坤孝

居民戶內(nèi)熱水器燃燒應(yīng)用安全性研究

重慶燃氣集團股份有限公司 龍治強 李福華 謝坤孝

通過模擬廚房環(huán)境，掌握不同燃氣壓力、通風(fēng)條件、燃燒時間、空間高度等條件下戶內(nèi)空氣中CO含量變化的數(shù)據(jù)，找到這些因素與燃氣熱水器CO排放量之間的相互關(guān)系。

模擬試驗 燃氣熱水器 CO 安全

隨著城鎮(zhèn)化率和燃氣化率的提高，燃氣灶具和熱水器的使用已經(jīng)普遍的應(yīng)用于市民百姓家中。燃氣使用的便利性大大提高了生活品質(zhì)，但是因燃氣使用不當(dāng)所帶來的安全事故也時有發(fā)生，特別是在冬季，由于不安全使用燃氣熱水器導(dǎo)致的人員傷亡事故屢見不鮮。為此，我們對居民戶內(nèi)熱水器燃燒應(yīng)用的安全性進行了實驗研究。

1 試驗裝置及測試設(shè)備

模擬家庭廚房的結(jié)構(gòu)，建造一個面積6 m2(2×3×2.4 m容積14.4 m3、門1 850×800 mm、窗1050×600 mm)的房間，在三種不同的通風(fēng)(自然通風(fēng)、全密閉、強制抽風(fēng))狀態(tài)下，分別將燃氣熱水器在不同的壓力下燃燒，通過對模擬廚房內(nèi)的空氣取樣分析，做了一系列實驗。

測試設(shè)備采用testo340煙氣分析儀、ey3-2A電子微風(fēng)儀、濕式流量計6 m3/h、U型壓力表、精密壓力表0.4級、電子秒表和家用排氣扇(功率36 W)等，見圖1～3。

圖1 試驗房

圖2 室內(nèi)取樣環(huán)

圖3 分析儀器

2 測試方案

對煙道式燃氣快速熱水器和強排式燃氣快速熱水器在不同通風(fēng)條件下和不同燃氣壓力(2 kPa、3kPa)下進行燃燒，在房間內(nèi)按左、右兩個點高度設(shè)置為1.2、1.5和1.8 m的取樣環(huán)，對室內(nèi)CO、O2含量進行測試。

2.1 自然通風(fēng)狀態(tài)下測試方案

自然通風(fēng)狀態(tài)分三種：

(1)門、窗全開保持對流通風(fēng)。

(2)門關(guān)閉，窗全開。

(3)門全開，窗關(guān)閉。

測試房間按上述三種通風(fēng)狀態(tài)，分別開啟房間內(nèi)合格的燃氣熱水器和人為將燃氣熱水器的燃燒工況惡化的不合格燃氣熱水器，用儀器檢測房間內(nèi)CO、O2含量并作好CO、O2含量和對應(yīng)的時間記錄。

2.2 全密閉狀態(tài)下測試方案

(1)保證測試房間處于相對密封狀態(tài)，開啟房間內(nèi)燃氣熱水器(合格品)，用儀器檢測房間內(nèi)CO、O2含量并作好CO、O2含量和對應(yīng)的時間記錄。

(2)重點關(guān)注并記錄CO、O2含量快速變化的時間段和相對應(yīng)的CO、O2含量。

2.3 強制抽風(fēng)狀態(tài)下測試方案

(1)保證測試房間處于相對密封狀態(tài)，開啟房間內(nèi)換氣扇并開啟燃氣熱水器(合格品)，用儀器檢測房間內(nèi)CO、O2含量并作好CO、O2含量和對應(yīng)的時間記錄。

(2)保證測試房間處于相對密封狀態(tài)，開啟房間內(nèi)換氣扇并開啟燃氣熱水器(人為將燃燒工況惡化以及安裝不合格的燃氣熱水器)，用儀器檢測房間內(nèi)CO、O2含量并作好CO、O2含量和對應(yīng)的時間記錄。

3 數(shù)據(jù)分析及圖表

本實驗設(shè)計了17種情景模式，其中重點情景下的測試情況如下：

3.1 自然通風(fēng)狀態(tài)下的測試

(1)模式1：房間自然通風(fēng)條件下(門或窗全開狀態(tài))，在2 kPa壓力下使用燃燒煙道式燃氣快速熱水器，并將煙氣排出室外，通過數(shù)據(jù)分析可以看出房間1.2、1.5和1.8 m三層高度的CO含量基本沒有變化，見圖4。

圖4 模式1房間內(nèi)不同高度CO濃度隨時間變化曲線

(2)模式2：房間自然通風(fēng)條件下(門或窗全開狀態(tài))，在3 kPa壓力下使用燃燒煙道式燃氣快速熱水器，并將煙氣排出室外，通過數(shù)據(jù)分析可看出房間1.2 m、1.5 m、高度的CO含量基本沒有變化，1.8 m高度的CO含量略有增加，見圖5。

圖5 模式2房間內(nèi)不同高度CO濃度隨時間變化曲線

(3)模式3：房間自然通風(fēng)條件下(門或窗全開狀態(tài))，在2 kPa壓力下使用燃燒煙道式燃氣快速熱水器(煙道安裝不合格)，將煙氣排至室內(nèi)，通過數(shù)據(jù)分析可以看出房間1.2 m、1.5 m、高度的CO含量基本沒有變化，1.8 m高度的CO含量基本沒有變化，見圖6。

圖6 模式3房間內(nèi)不同高度CO濃度隨時間變化曲線

3.2 全密閉狀態(tài)下測試

(1)模式1：房間在全密封條件下(門和窗全關(guān)狀態(tài))，在2 kPa壓力下使用燃燒煙道式燃氣快速熱水器，并將煙氣排出室外，通過數(shù)據(jù)分析可看出房間1.2 m、1.5 m、1.8 m高度的CO含量隨著時間的增加而明顯增加，見圖7。

圖7 模式1房間內(nèi)不同高度CO濃度隨時間變化曲線

同時，可以看出房間1.2 m、1.5 m、1.8 m高度的O2含量隨著時間的增加下降顯著，見圖8。

圖8 房間內(nèi)不同高度O2濃度隨時間變化曲線

(2)模式2：房間在全密封條件下(門和窗全關(guān)狀態(tài))，在2 kPa壓力下使用燃燒煙道式燃氣快速熱水器(煙道安裝不合格)，將煙氣排至室內(nèi)，通過數(shù)據(jù)分析可以看出房間內(nèi)的CO含量隨著時間的增加而明顯增加，見圖9。

圖9 模式2房間內(nèi)1.5 m高度CO隨時間變化曲線

3.3 強制抽風(fēng)狀態(tài)下的測試

(1)模式1：房間在全密封條件下(門和窗全關(guān)狀態(tài))，打開換氣扇，在2 kPa壓力下使用燃燒煙道式燃氣快速熱水器，并將煙氣排至室內(nèi)，通過數(shù)據(jù)分析可以看出房間1.2 m、1.5 m、1.8 m高度的CO含量沒有變化，見圖10。

圖10 模式1房間內(nèi)不同高度CO濃度隨時間變化曲線

(2)模式2：房間在全密封條件下(門和窗全關(guān)狀態(tài))，在2 kPa壓力下使用燃燒強排式燃氣快速熱水器，將煙氣排至室外，通過數(shù)據(jù)分析可以看出房間1.2 m、1.5 m、1.8 m高度的CO含量變化不明顯，見圖11。

圖11 模式2房間內(nèi)不同高度CO濃度隨時間變化曲線

(3)模式3：房間在全密封條件下(門和窗全關(guān)狀態(tài))，在2 kPa壓力下使用燃燒強排式燃氣快速熱水器(煙道安裝不合格)，將煙氣排至室內(nèi)，通過數(shù)據(jù)分析可以看出房間內(nèi)的CO含量變化顯著，見圖12。

圖12 模式3房間內(nèi)1.5m高度CO濃度隨時間變化曲線

(4)模式4：房間在全密封條件下(門和窗全關(guān)狀態(tài))，開啟換氣扇，在2 kPa壓力下，使用燃燒強排式燃氣快速熱水器(煙道安裝不合格)，將煙氣排至室內(nèi)，通過數(shù)據(jù)分析可以看出房間內(nèi)的CO含量沒有變化，見圖13。

圖13 模式4房間內(nèi)1.5 m高度CO濃度隨時間變化曲線

(5)模式5：房間在全密封條件下(門和窗全關(guān)狀態(tài))，在3 kPa壓力下，使用煙道式燃氣快速熱水器(煙道安裝不合格)。當(dāng)室內(nèi)CO和O2濃度分別為11500×10-6和11.9%時，燃燒熄滅，開啟換氣扇，測試室內(nèi)CO和O2濃度的變化。通過數(shù)據(jù)分析可看出房間1.8 m高度的CO含量25 min左右下降到室內(nèi)CO濃度最低允許值(100×10-6)，40 min左右室內(nèi)CO濃度低于10×10-6，見圖14。

圖14 模式5房間內(nèi)1.8 m高度CO濃度隨時間變化曲線

同時觀察到在8 min左右O2含量上升到室內(nèi)最小允許濃度(19.6%)，12 min左右室內(nèi)O2濃度達到20.9%。

4 結(jié)語

通過對17個情況進行了25組測試，對1024個測試數(shù)據(jù)進行分析，并結(jié)合室內(nèi)O2含量和CO含量變化對人體的影響分析，得出如下結(jié)論：

(1)室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞與室內(nèi)通風(fēng)換氣直接相關(guān)，試驗表明CO臨界值在通風(fēng)不良的情況下很容易達到。從安裝規(guī)范和不規(guī)范的熱水器燃燒情況看，只要通風(fēng)良好，室內(nèi)空氣質(zhì)量對人體基本無影響。

(2)在相對密閉房間使用燃具時，燃具的種類、安裝規(guī)范和燃氣供應(yīng)壓力對室內(nèi)環(huán)境均影響顯著，對人體存在安全影響。

(3)在相對密閉房間使用燃具時，強排式熱水器的安全性明顯強于煙道式熱水器；

(4)在相對密閉房間使用燃具時，安裝不規(guī)范的熱水器具有重大安全隱患；

(5)燃氣供應(yīng)壓力高于額定壓力時，壓力值越高，燃燒煙氣中的CO含量越高，室內(nèi)空氣環(huán)境越惡化。

(6)在相對密閉房間使用燃具時，強制通風(fēng)效果明顯，將極大地改善室內(nèi)空氣環(huán)境，提高燃具使用的安全性。

(7)房間高度對燃具燃燒的影響。房間高度越高，室內(nèi)人體活動區(qū)域空氣質(zhì)量越好。

Study on Combustion Safety of Indoor Water Heater for Residents

Chongqing Gas (Group) Co., Ltd. Long Zhiqiang Li Fuhua Xie Kunxiao

By simulating the kitchen environment，grasp the datum of the variation of carbon monoxide in indoor air under the conditions of different gas pressure, ventilation condition, burning time, space height. Then find out the relationship between these factors and the carbon monoxide emissions of the gas water heater。

rsimulation test, gas water heater, carbon monoxide, safety