為什么一組暖氣比三組暖氣還費氣？

申國強

壁掛爐到底費不費氣這是每個消費者關(guān)心的問題，但對這個問題很難用一句話來說清楚。貴州一個用戶只用了一組暖氣片卻發(fā)現(xiàn)每個月燃氣費高達1500元，后來開了三組暖氣費用反而更低，這是為什么呢？我們這一講談談背后的原因以及如何做壁掛爐的系統(tǒng)方案才能讓系統(tǒng)更節(jié)能。

有些朋友可能有疑問：為什么自己做的客戶面積差不多，用的爐子末端等也差不多，但客戶反映耗氣量相差很大？

一個典型的例子就是某個用戶家里安裝了一臺壁掛爐帶6組暖氣片的簡單采暖系統(tǒng)，用戶反映在12月份一個月耗氣費用是800元，到了1月份突然變成2800元，找暖通公司說壁掛爐壞了，要求更換一臺壁掛爐，暖通公司認為不可能，因為壁掛爐的效率90%左右，再怎么出問題也不可能把效率降低到20%呀，但用戶家里確實用了那么多燃氣，沒辦法給客戶解釋，只好同意換爐子，結(jié)果是換了同樣型號的新壁掛爐上去后耗氣量還是一樣大。用戶家里采暖面積沒變，散熱器也沒變，爐子也沒問題怎么會耗氣量相差3.5倍呢？

上面這個問題的根源在于我們沒有分清楚壁掛爐的設備效率和系統(tǒng)效率的差別，壁掛爐的設備效率沒變，各個品牌合格的產(chǎn)品都幾乎差不多，但是系統(tǒng)效率可能相差數(shù)倍之多，而這個案例中的原因就是系統(tǒng)效率發(fā)生變化造成的。

設備效率：設備效率是在標準測試工況下壁掛爐有效利用的熱量的能力。

在壁掛爐上我們都可以看到這樣一個標簽，上面標稱不同級別的能效。

燃氣壁掛鍋爐效率的定義公式是：

η=Q1/B×QDWy×100（%）

效率=鍋爐有效利用熱÷輸入鍋爐的熱量的百分數(shù)。

式中，Q1表示鍋爐有效熱，B表示燃料的消耗量，QDWy表示燃料的應用基低位發(fā)熱量，其中Q表示燃料的發(fā)熱量。

壁掛爐效率是在穩(wěn)定工況下測試得到，代表壁掛爐燃燒效率和吸收輸配效率。這個效率在能效測試報告中已經(jīng)提供給我們了，即使三級能效至少要達到82%效率，北京強制的一級能效，效率達到95%以上。不同品牌的壁掛爐在設備效率上相差不大，同一臺壁掛爐短時間內(nèi)設備效率也很難有劇烈的變化。

有些細心的朋友會發(fā)現(xiàn)，上面有一個標簽的效率標識是100.7%，意味著壁掛爐利用的熱量比天然氣蘊含的熱量還多，是不是標錯了呢？其實沒有標錯，因為我們進行效率標注的時候依據(jù)的是天然氣的低位發(fā)熱值為基礎的，相對于高位發(fā)熱值肯定任何鍋爐效率都是低于100%的，但對低位發(fā)熱值可以超過100%，理論上冷凝爐最高效率110%左右。

燃氣高位發(fā)熱值：所謂高位熱值是指一標準立方米CH4完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，而其中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)排出時所放出的熱量QH= 890943kJ/kmol，其熱值為39842kJ/Nm3。

燃氣低位發(fā)熱值：所謂低位熱值是指一標準立方米CH4完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸氣狀態(tài)時所放出的熱量Q L= 802932kJ/kmol，其熱值為35906kJ/Nm3。

燃氣的高位熱值在數(shù)值上大于其低位熱值，差值3936kJ/Nm3為水蒸氣的汽化潛熱。 在工業(yè)與民用燃氣應用設備中，燃氣中的水蒸氣通常是以氣體狀態(tài)排出，因此實際應用工程中常用燃氣低位熱值進行計算。

冷凝鍋爐由于采用低溫回水將煙氣中的水蒸氣進行冷凝，將其中蘊含的汽化潛熱進行回收利用，因此效率比普通鍋爐更高，通常在99%-109%之間，而普通鍋爐不進行煙氣冷凝回收，因此效率一般最高不超過95%。

壁掛爐的真實效率：如果按燃氣的高位發(fā)熱值為基礎的話，冷凝爐真正效率大概在90%-95%左右，常規(guī)爐的效率在75%-85%左右。

但是需要注意的是冷凝鍋爐采用特殊材質(zhì)的換熱器及冷凝水搜集器等方式可以允許冷凝產(chǎn)生，但普通壁掛爐沒有這些措施，是需要嚴格防止冷凝現(xiàn)象的產(chǎn)生，否則會對換熱器和壁掛爐火排等部件產(chǎn)生嚴重危害。避免普通壁掛爐產(chǎn)生冷凝的最重要手段是控制回水溫度不低于55℃。這也是系統(tǒng)設計中需要考慮的問題。

系統(tǒng)效率：系統(tǒng)效率是在實際應用工況下通過末端散發(fā)到用戶室內(nèi)的有效熱量。

η”=Q2/B×QDWy×100（%）

效率=系統(tǒng)有效利用熱÷輸入鍋爐的熱量的百分數(shù)。

式中Q2表示系統(tǒng)有效熱，B表示燃料的消耗量，QDWy表示燃料的應用基低位發(fā)熱量，其中Q表示燃料的發(fā)熱量。

系統(tǒng)效率是將熱源、傳輸控制、末端結(jié)合在一起，動態(tài)工況情況下系統(tǒng)獲得的真實效率。

系統(tǒng)效率才是對用戶有意義的，和表征系統(tǒng)是否高效節(jié)能的。

那么有個問題：如果壁掛爐設備效率90%，系統(tǒng)效率怎會很低？天然氣燃燒的熱量去哪里了呢？

系統(tǒng)效率最低可能是0，那么我們用下面這個例子說明一下壁掛爐的系統(tǒng)效率問題：

圖中壁掛爐通過一個板換與二次側(cè)散熱器構(gòu)成一個采暖系統(tǒng)，正常工作的時候壁掛爐產(chǎn)生的熱量通過換熱器進入二次系統(tǒng)，然后通過散熱器散發(fā)到房間里，不考慮管道熱損失的情況下，系統(tǒng)效率等于壁掛爐本身的設備效率，但是我們將二次側(cè)水泵關(guān)閉，則末端不再散熱，進入采暖系統(tǒng)的熱量是0，但是壁掛爐還是會根據(jù)回水溫度降低到一定程度。壁掛爐執(zhí)行前吹掃然后開始點火，但是由于輸出的熱水經(jīng)過板換后沒有降溫就回到壁掛爐中，壁掛爐很快就會超溫熄火，然后執(zhí)行后吹掃，如此反復點火熄火。

在上面這個過程中房間沒有得到一點熱量，但是壁掛爐仍然在消耗燃氣，從整個系統(tǒng)來說系統(tǒng)效率就是0%。

當然這是一個極端的例子，實際使用中很少出現(xiàn)這種情況，但是既然系統(tǒng)效率可以是0，那么實際系統(tǒng)中系統(tǒng)效率是10%、20%、50%等等都不是不可能的，這也可以解釋為什么同一臺壁掛爐在使用過程中耗氣量會相差甚遠的原因。

系統(tǒng)效率是如何降低的？這個問題要從壁掛爐本身的工作特性說起。

壁掛爐有一個額定功率，指滿負荷工作時能夠輸出的功率，還有一個最小功率，就是火焰能夠穩(wěn)定燃燒時輸出的最小功率，對于常規(guī)鍋爐來說，這個數(shù)值是額定功率的30%-40%，24千瓦的壁掛爐大概7.2-9.6之間，也就是說壁掛爐只要點火至少要產(chǎn)生這么大的熱量，這些熱量要靠水流及時帶走，否則會導致出水溫度過高出現(xiàn)超溫停爐。

一般壁掛爐出水溫度超過設定值5℃熄火，當壁掛爐出水溫度設定75℃，溫差20℃時，水溫升高到80℃熄火，回水溫度低于55℃時點火，如果水流過小點火后水流經(jīng)過換熱器溫升超過25℃出水溫度將達到80℃，壁掛爐會直接熄火。

我們計算一下，按壁掛爐最低負荷7.2千瓦計算，則流量小于：7200/1.163/25=247.6升時，壁掛爐出水溫度直接超溫，則不等熱量送到末端壁掛爐將達到溫度熄火，執(zhí)行完后吹掃后由于回水溫度較低再次點火，如此反復頻繁啟停。

為了保證壁掛爐的安全性，每次壁掛爐點火前都要進行前吹掃，通過風機對壁掛爐爐腔進行換氣，將里面殘存的燃氣帶走，當然同時也將熱量帶走;每次熄火后要進行后吹掃，將爐腔里殘存的燃氣帶走，同時也將熱量帶走，這些帶走的熱量都沒有進入房間，對于系統(tǒng)效率來說是無效的。

正常情況下壁掛爐的能效標識是在嚴格限定的條件下測試滿負荷、30%負荷下的效率得到的，測試狀態(tài)下工況穩(wěn)定，燃燒穩(wěn)定，流量符合要求，沒有擾動因素影響，也不會出現(xiàn)上述頻繁啟停的問題，因此效率相對穩(wěn)定。但是如果系統(tǒng)設計不合理產(chǎn)生上述頻繁啟停后，則導致壁掛爐的熱量根本無法送入系統(tǒng)，都被風機帶走，從而導致房間能夠有效利用的熱量大大降低，壁掛爐非常費氣用戶家里還可能不熱。

為什么一組散熱器比三組散熱器還費氣？

其實很多實際應用中耗氣量高都是因為這個原因造成的：有一個客戶壁掛爐帶了6組暖氣片，暖通公司調(diào)試好之后客戶為了省錢只開啟一組散熱器，但是一個月下來發(fā)現(xiàn)燃氣費達到1500元，投訴到暖通公司后派技術(shù)人員去檢查，連續(xù)測試了幾天發(fā)現(xiàn)都是14小時耗氣量10立方，簡單換算平均理論輸出功率達到6千瓦，而這個房間安裝的散熱器實際散熱量只有1千瓦左右，也就是每小時5千瓦的熱量都被浪費了，系統(tǒng)效率只有16%。

客戶向博容咨詢后我們建議他開啟三組散熱器后再試試，結(jié)果經(jīng)過幾天的運行發(fā)現(xiàn)開啟三組散熱器后每14小時的耗氣量反而降低到9立方。

上述這個案例就是典型的流量不足導致的耗氣量異常升高，開啟三組暖氣后避免了壁掛爐頻繁的啟停，提高了系統(tǒng)效率。

如何避免散熱器采暖系統(tǒng)效率過低？

對于壁掛爐帶散熱器采暖系統(tǒng)來說，通常暖通公司會給把各組暖氣片調(diào)好，所謂的調(diào)好就是通過回水閥的限制讓每一組暖氣片都能熱起來，調(diào)試的方式是將最遠的回水閥全開，越靠前開度越小，第一組回水只開啟一點點。調(diào)試完成后告訴用戶回水閥不要動，如果哪個房間不用了就把進水閥關(guān)閉，用的時候再開開。

但是恰恰是這個原因給暖通公司造成大量的售后工作，也讓業(yè)主承受更高的采暖費用。

調(diào)試的時候由于所有暖氣都開啟所以壁掛爐流量是能夠滿足要求的，但是當用于使用的時候關(guān)閉部分房間甚至只開啟一個房間時流量就可能低于壁掛爐最小流量，特別是如果用戶只開啟第一組散熱器，回水閥開度很小，過流量嚴重低于需要流量會造成頻繁啟停，嚴重的時候熱水根本到不了散熱器末端，出現(xiàn)用戶不熱壁掛爐氣耗還很高的現(xiàn)象。

但是如果我們要求用戶不管房間用不用采暖都要一直開著也不合理，解決這個問題要改變散熱器調(diào)試的方式。

散熱器應該采用比例流量調(diào)節(jié)閥進行進水調(diào)節(jié)：1.選用針對散熱器流量特性設計的比例流量調(diào)節(jié)閥作為進水閥調(diào)節(jié)流量平衡，回水閥只做開關(guān)之用，用戶可以根據(jù)開啟散熱器多少改變流量，避免流量過小問題。2.當散熱器開啟組數(shù)較多時適當關(guān)小調(diào)節(jié)閥，避免流量失衡冷熱不均;當散熱器開啟組數(shù)小于3組時將調(diào)節(jié)閥全開，即使只開啟一路也是全開保障最小流量的實現(xiàn)。3.壁掛爐配置一臺無線溫控器，放置在需要采暖的房間內(nèi)，利用室溫變化比較緩慢的特點，通過溫控器減少壁掛爐的啟停次數(shù)。

目前適合用于散熱器流量調(diào)節(jié)的溫控閥不太多，博容公司虎牢關(guān)溫控閥可以實現(xiàn)上述目的。

在使用散熱器恒溫閥的時候要特別注意，由于散熱器需要將流量降低到額定流量50%以下時才能比較有效的降低散熱量，因此恒溫閥起作用的時候通過的流量很小，一般只有幾十公斤甚至十幾公斤，非常容易導致壁掛爐工作失常，結(jié)果達不到節(jié)能的效果，因此要謹慎使用，或者做好壓差旁通閥等輔助措施。

如何避免地暖系統(tǒng)效率過低：在地暖中常見的分室溫控會造成同樣的問題，如果壁掛爐直帶地暖建議不要做分室溫控，或者保留兩路不進行控制，避免出現(xiàn)流量過低現(xiàn)象。

常規(guī)壁掛爐如果通過混水系統(tǒng)帶地暖，要特別注意混水系統(tǒng)的流量轉(zhuǎn)換作用會讓壁掛爐的流量更小，導致問題更加嚴重，因此要選擇針對壁掛爐設計的專用混水系統(tǒng)，提供足夠的流量保障。

無論對于散熱器還是地暖如果進行分室溫控等變流量變負荷的控制，推薦中間加裝蓄能水箱，通過水箱的水流去耦和熱量存貯作用，避免壁掛爐出現(xiàn)上述問題，從而提高系統(tǒng)效率。

溫控器對壁掛爐的節(jié)能作用：無論對于地暖還是散熱器都強烈推薦加裝溫控器，可以有效地提高效率和室溫舒適性，每個壁掛爐配置一個無線溫控器即可。

溫控器的壁掛爐的節(jié)能作用通過三個方面得到體現(xiàn)：1.室溫每升高1℃房間采暖能耗增加8%左右，通過溫控器控制房間溫度不超過需要溫度，避免室溫過高的浪費。2.當家里沒人的時候或者晚上入睡后可以降低室溫獲得節(jié)能，通過定時自動控制提前升溫和降溫，在保障舒適性的前提下降低能耗。3.當室溫達到設定溫度后，溫控器控制壁掛爐停止工作，由于室溫變化比較慢，直到溫度降低到下限時才再次啟動壁掛爐，避免壁掛爐根據(jù)水溫快速變化而出現(xiàn)的多次啟停，進一步降低能耗。

綜合上面三個方面的作用，一臺溫控器可以讓壁掛爐實現(xiàn)30%的節(jié)能效果，是非常有價值的配件，應該作為每個用戶的標準配置。

小結(jié)：壁掛爐的節(jié)能要從系統(tǒng)考慮提升系統(tǒng)效率。我們往往將壁掛爐是否節(jié)能看作壁掛爐本身的問題，實際上壁掛爐本身標準工況下的效率相差不大，但是將其放到實際運行中，由于外部工況超出設計工況，導致壁掛爐工作異常，整體系統(tǒng)效率大幅度降低，這才是壁掛爐費氣的真正原因，責任不是壁掛爐廠家承擔，而應該是給用戶設計和安裝采暖系統(tǒng)的暖通公司承擔，因此做一個對客戶負責任的暖通公司必須能夠設計高效穩(wěn)定的采暖系統(tǒng)。

（作者單位：鄭州博容節(jié)能設備有限公司）

【文獻標識碼】D

【文章編號】1671-3362（2020）03-0074-03