燃氣采暖熱水爐產(chǎn)品性能統(tǒng)計分析(下)

摘 要

2.2.4氣流監(jiān)控GB 25034-2010《燃氣采暖熱水爐》根據(jù)器具不同的設(shè)計原理制定了給排氣壓力監(jiān)測、給排氣流量監(jiān)測、燃氣、空氣比例控制器等檢驗方法和判定指標(biāo),解決了在惡劣的氣候

224氣流監(jiān)控

GB 25034-2010《燃氣采暖熱水爐》根據(jù)器具不同的設(shè)計原理制定了給排氣壓力監(jiān)測、給排氣流量監(jiān)測、燃氣、空氣比例控制器等檢驗方法和判定指標(biāo),解決了在惡劣的氣候條件下器具的合理使用問題。氣流監(jiān)控要求無論是煙道堵塞還是電壓波動等外部因素發(fā)生異常,燃氣采暖熱水爐都必須在φCO超標(biāo)之前關(guān)閉,既保證了用戶的人身財產(chǎn)安全,又為檢驗企業(yè)的產(chǎn)品是否合格提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。非冷凝爐氣流監(jiān)控φCO統(tǒng)計見表l4,冷凝爐氣流監(jiān)控φCO統(tǒng)計見表15。

 

由表l4可以得到,歐洲進口產(chǎn)品中,836%的產(chǎn)品φCO0040%,只有66%的產(chǎn)品φCO0120%。國產(chǎn)產(chǎn)品中,只有51%的產(chǎn)品φCO0040%,l89%的產(chǎn)品φCO0120%。再一次證明簡單的模仿將來無法滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

由表l5可以得到,歐式進口產(chǎn)品中96%產(chǎn)品φCO小于0080%,國產(chǎn)產(chǎn)品中75%產(chǎn)品φCO小于0080%,韓式進口產(chǎn)品中71%產(chǎn)品φCO小于0080%。   

氣流監(jiān)控的測試目的主要是檢測器具在進排氣不暢的情況下,安全關(guān)閉時煙氣中φCO是否小于020%,或在其臨界狀態(tài)下燃燒時煙氣中φCO是否小于010%。

目前市場上的產(chǎn)品主要通過兩種方式實現(xiàn)氣流監(jiān)控,第一種方式:非冷凝爐和煙氣回收式產(chǎn)品是通過器具內(nèi)安裝的風(fēng)壓開關(guān)實現(xiàn)氣流監(jiān)控。第二種方式:全預(yù)混冷凝爐是通過監(jiān)控風(fēng)機轉(zhuǎn)速的方式實現(xiàn)氣流監(jiān)控。對于裝有風(fēng)壓開關(guān)的器具,風(fēng)壓開關(guān)啟、閉時的壓力值對測試結(jié)果有決定性的作用,當(dāng)該壓力值過低時φCO往往會很高。國產(chǎn)機器該項目試驗時φCO偏高與選用的風(fēng)壓開關(guān)有直接的關(guān)系,進口的風(fēng)壓開關(guān)質(zhì)量好,重現(xiàn)性好,但價格高(每個約80多元人民幣);而大部分國內(nèi)企業(yè)為了降低成本,選用價格低的風(fēng)壓開關(guān)(每個幾元錢,高的l020多元),這種風(fēng)壓開關(guān)動作點漂移嚴重,重現(xiàn)性不好。并且燃燒室密封性能對該項試驗也有很大的影響,在完全相同的情況下,密封性能好的產(chǎn)品φCO小于密封性能差的產(chǎn)品。

裝有燃氣、空氣比例控制器的器具,能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測風(fēng)機轉(zhuǎn)速,進空氣量減少的同時燃氣量也相應(yīng)減少,負荷逐漸降低,器具關(guān)閉時φCO一般都較低。因此冷凝產(chǎn)品φCO比非冷凝產(chǎn)品φCO低。

225 N0x排放等級

氮氧化物(N0x)種類很多,造成大氣污染的主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(N02),在高溫燃燒條件下,N0x主要以N0的形式存在,最初排放的N0xNO約占95%,l t天然氣完全燃燒后,產(chǎn)生635 kgN0x。但是,NO在大氣中極易與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng),生成N02,故大氣中N0x普遍以N02的形式存在。二氧化氮溶于水時生成硝酸和一氧化氮。在溫度較高或有云霧存在時,N02與水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸(HN03)。在有催化劑存在時,如加上合適的氣象條件,N02轉(zhuǎn)變成硝酸的速度加快。特別是當(dāng)N02S02同時存在時,可以相互催化,形成硝酸的速度更快。

GB 25034-2010《燃氣采暖熱水爐》在制定時考慮了國家節(jié)能減排的政策及全球性酸雨問題,制定了N0x排放等級(見表l6)。

 

16中,l級最差,5級最好。非冷凝爐N0x排放統(tǒng)計見表l7,冷凝爐N0x排放統(tǒng)計見表1 8

 

由表l7可以得到,只有23%的非冷凝爐N0x排放等級<3級,好于熱水器產(chǎn)品,主要原因是燃氣采暖熱水爐排煙溫度低,平均排煙溫度<140℃,而熱水器產(chǎn)品平均排煙溫度在150℃以上。

由表l8可以得到,國產(chǎn)產(chǎn)品與歐式進口產(chǎn)品冷凝爐N0x排放等級均為5級,韓式進口產(chǎn)品N0x排放等級比較均勻分布在34級范圍內(nèi)。

 N0x是高溫下空氣中N202發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。因此要減少N0x的產(chǎn)生,應(yīng)降低燃燒溫度和過??諝饬俊HA(yù)混冷凝爐燃燒前將燃氣和空氣充分混合,優(yōu)化燃燒過程,從而使燃燒排放煙氣中的N0x大大降低。非冷凝產(chǎn)品由于過??諝庀禂?shù)較大,N0x排放量比冷凝產(chǎn)品高。

226 燃燒系統(tǒng)密封性能

GB 25034-2010標(biāo)準(zhǔn)的第622條規(guī)定了燃燒系統(tǒng)密封性,在規(guī)定的試驗條件下,器具給、排氣系統(tǒng)泄漏量應(yīng)小于表19的規(guī)定值。

 

這里燃燒系統(tǒng)指的就是將燃燒器、換熱器等部件封閉起來的密閉空間。燃燒系統(tǒng)密封性能的好壞直接影響到過??諝庀禂?shù)、氣流監(jiān)控風(fēng)壓開關(guān)動作值、燃燒用空氣的來源和廢氣排放等問題。密閉式燃燒系統(tǒng)的優(yōu)點就是燃燒用空氣取自室外,燃燒產(chǎn)生的煙氣直接排到室外。以30 kW的天然氣采暖爐為例,l h燃燒需要消耗3 m3的天然氣,按過??諝庀禂?shù)為l計算,3 m3的天然氣完全燃燒需要6 m3的氧氣,折合成空氣就是30 m3,但非冷凝爐實際的平均過??諝庀禂?shù)為16,也就是實際需要的空氣量為48 m3,冷凝爐的實際需要的空氣量為40 m3左右。如果燃燒系統(tǒng)密封性能不好,就造成采暖爐從室內(nèi)吸收空氣供給燃燒,北方冬季關(guān)閉門窗,如門窗的密閉性能好,容易出現(xiàn)缺氧的現(xiàn)象。

非冷凝爐燃燒系統(tǒng)密封性統(tǒng)計見表20,冷凝爐燃燒系統(tǒng)密封性統(tǒng)汁見表21。

 

歐式產(chǎn)品面板不起密封作用,打開產(chǎn)品面板后,看不到燃燒器、換熱器、風(fēng)機等部件,燃燒室還有單獨的“燃燒室面板”將其隔開。氣閥、水泵、控制器、水路組件在燃燒室外;排煙管是同軸式給排氣管。韓式產(chǎn)品面板起到燃燒室密封作用,打開面板后就可以看到全部的零部件,排煙管室外端是同軸的,室內(nèi)是分離式的。從表20看出,85%的韓式產(chǎn)品最大漏氣量>5 m3h。歐式產(chǎn)品由于其密封室小,密封范圍小,結(jié)構(gòu)合理,易于密封,其最大漏氣量低于韓式產(chǎn)品。國產(chǎn)產(chǎn)品由于鈑金件加工精度和一致性差,并且部分氽業(yè)選用的板材硬度差、穩(wěn)定性差,以及安裝質(zhì)量控制不嚴格等問題的共同作用,最大漏氣量普遍高于歐洲進口產(chǎn)品。

冷凝爐屬于高端產(chǎn)品,并且全預(yù)混燃燒的空氣量需要嚴格控制,選用的板材和密封材料好于非冷凝爐。冷凝爐最大漏氣量低于非冷凝爐。

227最高熱水溫度

68 25034--2010標(biāo)準(zhǔn)第7831款規(guī)定的試驗條件下,生活熱水最高溫度應(yīng)低于95℃

該項試驗的目的是通過逐漸減小供水壓力,直到燃燒器熄滅,模擬在實際使用過程中水壓突然降低,或者水壓剛好能夠保證器具運行的情況下,熱水最高出水溫度應(yīng)低于95℃。也就是在器具的正常使用狀態(tài),熱水最高出水溫度應(yīng)低于95℃。

樣品最高熱水溫度統(tǒng)計見表22。

 

由表22,我們可以得出以下結(jié)論:全部樣品最高熱水溫度分布范圍為5777℃,其中在6272℃范圍分布比例較大。冷凝產(chǎn)品和非冷凝產(chǎn)品在6272℃范圍分布比例較大,國內(nèi)產(chǎn)品在5772℃范圍分布比例較大,進口產(chǎn)品在6277℃范圍分布比例較大。

最高熱水溫度是在將生活熱水出水溫度設(shè)定在最高值的情況下,逐漸降低進水壓力直至器具熄滅時測得的最高熱水溫度。影響最高熱水溫度的因素有器具的最高熱水溫度設(shè)定值、生活熱水溫度探頭的安裝位置及安裝形式等。器具的最高熱水溫度設(shè)定值一般為60℃或者65 ℃,因此樣品分布區(qū)間也集中分布在這兩個值附近。溫度探頭安裝位置是否靠近熱水出口,是浸入式安裝還是貼在管壁表面,對探頭的反應(yīng)速度與準(zhǔn)確性都有很大的影響。

228生活熱水過熱溫度

GB 25034-2010標(biāo)準(zhǔn)第785條規(guī)定的試驗條件下,生活熱水過熱溫度應(yīng)低于等于95℃

該項目測試目的是冬天供暖期,器具供暖系統(tǒng)連續(xù)燃燒很長時間后,需要使用生活熱水時,在打開熱水的一瞬間出水溫度不能過高。

樣品生活熱水過熱溫度統(tǒng)計見表23。

 

 

由表23,我們可以得出以下結(jié)論:全部樣品生活熱水過熱溫度分布范圍為4272℃,其中在4762℃范圍分布比例較大。冷凝產(chǎn)品在4757 ℃范圍分布比例較大,非冷凝產(chǎn)品、國內(nèi)產(chǎn)品與進口產(chǎn)品分布趨勢與總樣品趨勢基本相同。

影響生活熱水過熱溫度的因素主要是器具生活熱水管路的換熱型式,目前大多數(shù)產(chǎn)品主要是套管換熱與板式換熱兩種型式。套管換熱型式中,當(dāng)生活熱水出水口關(guān)閉后,殘留在管路中的水長時間被供暖水加熱,測得溫度偏高。板式換熱型式中,當(dāng)器具運行供暖模式時,供暖水不經(jīng)過板式換熱器,只有當(dāng)生活用水啟動時,供暖水才通過板式換熱器與生活水換熱,這種型式下測得的溫度一般都較低。

229停水溫升生活熱水溫度

GB 25034-2010標(biāo)準(zhǔn)第7841款規(guī)定的試驗條件下,生活熱水溫度應(yīng)低于95℃。樣品停水溫升生活熱水溫度統(tǒng)計結(jié)果見表24。

 

由表24,我們可以得出以下結(jié)論:全部樣品停水溫升溫度分布范圍為5891℃,其中在5878℃范圍分布比例較大。冷凝產(chǎn)品、非冷凝產(chǎn)品、國內(nèi)產(chǎn)品與進口產(chǎn)品分布趨勢與總樣品趨勢相同。

快速換熱式產(chǎn)品有2種類型,第1種類型板式換熱器產(chǎn)品:主熱交換器內(nèi)只有供暖水,生活熱水通過板式換熱器與供暖水進行水水換熱。第2種類型套管換熱式產(chǎn)品:主熱交換器內(nèi)有兩層管路,內(nèi)管里是生活熱水,外管里是供暖水,供暖水吸收燃氣燃燒釋放的熱量,生活熱水再和供暖水換熱。當(dāng)關(guān)閉生活熱水后,只有主熱交換器內(nèi)的供暖水吸收燃氣燃燒的熱量;而套管換熱式產(chǎn)品,在關(guān)閉生活熱水后供暖水和生活熱水同時吸收燃氣燃燒的熱量。套管換熱式停水溫升高于板式換熱式。套管換熱式產(chǎn)品當(dāng)關(guān)閉生活熱水后,供暖循環(huán)水泵是否運轉(zhuǎn)及運轉(zhuǎn)時間的長短,對測試結(jié)果也有很大影響。當(dāng)水泵運轉(zhuǎn)時供暖系統(tǒng)水循環(huán)帶走器具中的熱量,且循環(huán)時時間越長帶走熱量越多,當(dāng)再打開生活熱水開關(guān)時,生活熱水出水溫度較低。

221 0加熱時間

GB 25034-2010標(biāo)準(zhǔn)中第786條規(guī)定的試驗條件下,加熱時間≤90 s。樣品加熱時間統(tǒng)計見表25

 

由表25,我們可以得出以下結(jié)論:全部樣品加熱時間分布范圍為2490 s,其中在3060 s范圍分布比例較大,冷凝產(chǎn)品、非冷凝產(chǎn)品、國內(nèi)產(chǎn)品與進口產(chǎn)品分布趨勢與總樣品趨勢相同。

影響加熱時間的因素有器具從點燃到達到最大火燃燒的時間,這個時間越短,則加熱時間也越短。另外器具的換熱效果即供暖水和生活熱水的水換熱效果,對加熱時間也有一定影響,換熱效果越好則加熱時間越短,反之則越長。

2211  水阻力

燃氣采暖熱水爐的供暖水需要循環(huán)水泵將其輸送到各個供暖的房間內(nèi),循環(huán)水泵是動力源。水泵按功率和揚程來區(qū)分,送檢的產(chǎn)品中80%的水泵功率可調(diào)節(jié),分3個檔位調(diào)節(jié)。但在實際使用時因為無法監(jiān)測具體的水流量值,不知道每個檔位對應(yīng)的具體供暖水流量,因此沒有人去調(diào)節(jié)水泵的功率。部分高端機型裝有自動變頻的水泵,揚程和水流量可以根據(jù)實際情況自動調(diào)整,但其價格是普通水泵的24倍。

水阻力檢測時需要測量水泵的最大揚程和最大流量,通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計我們發(fā)現(xiàn)同一品牌同一型號的水泵,水流量和揚程的區(qū)別很大。水阻力統(tǒng)計見表26。

 

雖然是同一揚程的水泵,水流量最低值只有最大值的54%,揚程只有最大值的62%,主要是由于機器水路設(shè)計不合理,水路管徑小、阻力大等原因造成水流量和揚程偏低。

3 結(jié)語

國產(chǎn)產(chǎn)品經(jīng)過近20年的飛速發(fā)展,產(chǎn)品質(zhì)量有了長足的進步,已經(jīng)可以和進口產(chǎn)品抗衡,銷量已占到國內(nèi)銷量的23,出口量也逐年增加,2010年出口量為l5×104臺,2011年超過了20×104臺。絕大多數(shù)高端產(chǎn)品模仿歐洲產(chǎn)品生產(chǎn),采購?fù)瑯悠放频牧悴考r格又高于歐洲企業(yè)全球統(tǒng)一采購價格,競爭力不如歐洲產(chǎn)品。低端產(chǎn)品占據(jù)了大部分的份額,尤其是出口產(chǎn)品價格低廉,客戶以東歐及俄羅斯等地的客戶為主,還沒有打入歐洲的主流市場。

通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出,在不完全燃燒界限氣、氣流監(jiān)控和密封結(jié)構(gòu)等項目,我們的檢驗結(jié)果和歐洲進口產(chǎn)品還有很大的差距,這主要是由于一方面雖然GB 25034標(biāo)準(zhǔn)比GB 6932標(biāo)準(zhǔn)提高了很多,但部分國產(chǎn)企業(yè)跟進速度慢,產(chǎn)品改進速度有待提高;另一方面國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制手段和員工的技術(shù)水平有待提高,產(chǎn)品細節(jié)處理有待更完美,當(dāng)大家的零部件和工藝相同的情況下,比的就是細節(jié)的處理。細節(jié)雖小但對檢驗結(jié)果的影響可不小,如鈑金件的平整度不符合要求,密封膠條的厚度彈性不符合要求,密封膠條不按設(shè)計圖紙貼到位,都會影響到氣流監(jiān)控試驗的C0含量,嚴重的會造成C0排放超標(biāo)。

全預(yù)混式冷凝爐燃燒充分,且能夠根據(jù)熱負荷的變化自動調(diào)整風(fēng)機轉(zhuǎn)速,使燃燒始終在高效段進行。因此,無論是額定熱輸入狀態(tài)下還是部分負荷狀態(tài)下,全預(yù)混式冷凝爐熱效率都遠高于非冷凝產(chǎn)品的熱效率;因其全預(yù)混燃燒,空氣燃氣配比合理,燃燒充分,各種情況下煙氣中的φCO都遠低于非冷凝產(chǎn)品和煙氣回收式產(chǎn)品;并且燃燒溫度低,過??諝饬啃。虼?/font>N0x排放量也低。同時我們也應(yīng)看到,冷凝產(chǎn)品還是以進口品牌為主,冷凝產(chǎn)品從品牌的數(shù)量、市場銷量等方面都是進口產(chǎn)品的天下,國內(nèi)產(chǎn)品還處在起步階段。201261日起,中央財政安排265×104元用于支持擴大節(jié)能家電等產(chǎn)品消費,全面啟動推廣符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的空調(diào)、平板電視、電冰箱、洗衣機和熱水器節(jié)能產(chǎn)品政策補貼,推廣期限暫定1年。燃氣快速熱水器和燃氣采暖熱水爐也在補貼范圍內(nèi),達到1級能效的燃氣采暖熱水爐政府將給予每臺500元的補貼。衷心希望國內(nèi)企業(yè)能夠借助國家惠民補貼政策的實施,促進國產(chǎn)冷凝爐的快速發(fā)展。

燃氣采暖熱水爐的生活熱水是二次換熱,首先需要加熱主熱交換器內(nèi)的供暖水,然后供暖水再加熱生活熱水,因此加熱時間遠長于快速式熱水器,平均值達到498 s,不利于節(jié)能減排,有待提高。并且前吹掃時間的長短,隨熱負荷根據(jù)熱水設(shè)定溫度和實時監(jiān)控的出水溫度自動調(diào)整的頻率和時間的長短都會影響到加熱時間的長短。燃氣采暖熱水爐由于其自身結(jié)構(gòu)和工作原理的限制,在熱水舒適度方面和快速熱水器還有很大的差距,但可提升空間也很大。燃氣采暖熱水爐的設(shè)計者和生產(chǎn)者可以借鑒快速熱水器在這方面的先進技術(shù),比如共用伺服閥、同時監(jiān)控生活熱水進出水溫度等方式,改善燃氣采暖熱水爐產(chǎn)品的生活熱水性能。、

 

參考文獻:

[1] 艾效逸,傅忠誠,詹淑慧,等.燃氣熱水器的理論熱效率及其分析[J].煤氣與熱力,2007,27(3)30-35

 

本文作者:何貴龍  楊麗杰   李蓓

作者單位:中國市政工程華北設(shè)計研究總院