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2022-11-16 17:34:14 门达五金网
冷凝式燃气热水器：节能经济前景广阔-热水器,电器,节能
冷凝式燃气热水器：节能经济前景广阔 2008/3/20 家用燃气快速热水器（以下简称燃气热水器）在中国已基本普及，据不完全统计，现在居民家中使用的燃气热水器已达7000万台左右，国内燃气热水器年产量约1000万台，燃气热水器年总耗气量高达170亿m3/年（按热值折算为天然气用量）。由于中国经济高速发展，能源供应日趋紧张，为此，有关部门提出要在{TodayHot}2010年使主要耗能产品的能耗水平下降20%（相应，CO2排放量也下降约20%），中国在2007年制定了燃气热水器能效标准，推动并加速了热水器节能技术的发展。标准明确提出了热水器的节能目标，要求企业通过不断努力与革新逐步使热水器的热效率（按燃气低热值计算）从现在不低于80%，提高20%较后达到不低于96%的一级节能热水器的要求。据测算，如果国内每年生产的1000万台热水器中有一半能达到一级节能产品的要求，则每年将节约燃气2.5亿m3（按热值折算为天燃气），其社会效益与经济效益是十分明显的。而要实现一级节能热水器产品，发展冷凝式燃气热水器（以下简称冷凝式热水器）则是一条可以探索的途径。 冷凝式热水器发展概况 冷凝式热水器是指“在正常使用条件下，烟气中的水蒸气被部分冷凝，冷凝释放出的潜热用于加热卫生热水的热水器”。为要实现“烟气中的水蒸汽被部分冷凝”这个决定性的条件中，必须要求进入热水器的水温明显低于烟气露点（表1），并且把排烟温度降至露点附近（或低于露点）。由于各种加热器（采暖锅炉、热水器、容积式热水器，两用炉等）上入水温度与其烟气露点间差值不同，因此，为实现冷凝运行方式所选用的换热器型式与燃烧方式都会各不相同。图1为冷凝式加热器示意图。由燃烧产生的高温烟气首先加热换热器高温段，经高温段后烟温下降到120℃～200℃，进入换热器冷凝段，较终烟温下降到露点附近，从排烟口排出。同时，在冷凝段生成的冷凝水从排水口流出。可以看出，冷凝式加热器的主要特点是增加了冷凝换热系统。 冷凝技术在民用燃具上的使用已超过20年，但冷凝式热水器还没有实现在市场广泛销售。原因之一是冷凝式热水器与普通热水器相比，元件较多，结构也要复杂，价格也更高。 1995年冷凝式热水器首先在欧洲使用，1997年12月联合国气候变化纲要公约第三次缔约国大会所采纳的要削减发达国家温室气体排放量的《京都议定书》，使欧洲国家及日本等国相应制定了严格的能效目标。修订了燃气热水器的能效标准，欧洲及日本相关部门采取产业支持和提供财政补助的政策，相关部门将补助费兑现给用户，为培养冷凝式燃气热水器需求市场起了很大的推动作用，加速了冷凝式燃气热水器的发展。高效、节能环保产品比以往吸引了更多的用户。 冷凝式燃气壁挂炉发源于欧洲。德国、荷兰、英国、{HotTag}奥地利等国于上世纪70年代开发了家用冷凝式燃气壁挂炉，到90年代初期，冷凝式燃气壁挂炉除了具有传统锅炉的共性之外，更是制热机理的大胆革命与打破。在欧美等国，由于相关部门鼓励使用冷凝式燃气壁挂炉，所以需求量不断增加，冷凝式燃气壁挂炉的使用率瑞士60%，荷兰50%，德国20%，奥地利20%，英国15%。 日本企业多年来一直致力于冷凝式燃气热水器研制，2002年已有69种产品开发成功。日本相关部门也出台相应的推广政策，每售出一台冷凝式燃气热水器相关部门给企业补助4万日元，希望到2010年实现生产的热水器全部是冷凝式燃气热水器。2001年开发出的一种使用CO2制冷剂的电力式热水器，以其高效节能迅速得到推广与发展，并导致冷凝式燃气热水器和热泵热水器间的竞争，冷凝式燃气热水器开始在日本加速发展起来。 在中国，从2007年起万和、万家乐、方太、海尔等燃具生产厂家已小批量生产出冷凝式热水器并投放市场，国产冷凝式热水器的节能、环保指标已达到或接近国外同类产品的水平（表2）。 冷凝式热水器结构特点 为了实现冷凝运行方式，必须在常规（非冷凝）热水器的高温段换热器后增加冷凝段换热器。因此，在换热器的型式与布置上冷凝式热水器与常规热水器之间有明显差异。在冷凝式热水器的换热器上常采用两种布置形式：烟气导流型与倒置型。 烟气导流型：燃烧室在热水器的下部，高温烟气从燃烧室流入显热换热器（高温换热器），在显热换热器的出口，烟气温度降低至120℃～200℃。低温烟气经过导流装置流至潜热换热器（冷凝段换热器）。向下流动的烟气与进口冷水发生热交换，烟气温度降到露点附近，再通过导流器由烟道排出。在潜热换热器内，冷凝液的滴落方向同烟气流动方向相同，冷凝液积聚在底部，较后从冷凝液导管流出，直接排入污水排放处理系统。这种形式的热水器基本保留了原来的格局，但是导流装置结构较复杂，烟气流阻也较大。 倒置型：把原来的结构完全倒置，燃烧室在上部，高温烟气向下流动，经过显热换热器和冷凝换热器与冷水进行对流换热。烟气温度降直露点左右，较后从下部经排烟道由上部排出。烟气流动方向与冷凝水的流动方向相同，使冷凝段热交换器的翅片高等可能积聚的冷凝水很容易被烟气带走，减少酸性冷凝水对换热器的腐蚀。同时能使燃烧充分，而且到达底部的烟气在向上流动排出过程中可以预热空气，进一步提高热利用率。得到的冷凝水可经过中和处理后排放，不会造成二次污染。 因此，正确设计冷凝换热系统便是冷凝式热水器上的一个关键技术向题。 技术基础保证发展空间 在冷凝式热水器上必须把排烟温度降到很低，因此不可避免会在换热器表面产生酸性冷凝液，并引起换热面强烈的酸性腐蚀。酸性冷凝液有两种：一是在酸露点下产生的冷凝硫酸液雾，二是在露点下产生的酸性冷凝水。前者的腐蚀比后者强烈，危害大。 酸性冷凝液引起的腐蚀主要表现为：产生腐蚀产物粘附在换热面上，引起排烟受阻，燃烧恶化；产生点腐蚀，严重时会引起水管穿孔泄漏；使换热片减薄，引起吸热量下降。同时，冷凝段产生的冷凝水应不得阻碍烟气排出。 防止酸性冷凝液的腐蚀是冷凝式热水器设计上的关键技术。为此，常采用两种防腐措施：一是用防腐金属材料（如不锈钢，铝合金等）制作换热器，二是在铜换热器表面浸涂防腐涂料。生产厂家倾向采用后一种方法，原因是铜的加工与导热性能好，生产厂家在制作铜换热器方面已积累了丰富的经验，相应的工装设备已经完善，因此，加工成本会明显降低。经近几年的试验研究，已经找到可用于冷凝式热水器换热器上的几种农业生产体系耐温防腐涂料并在产品上使用，效果良好。可以认为，冷凝式热水器的关键技术国内已经掌握，这为冷凝式热水器的发展，提供了可靠的技术基础。 综上所述，发展冷凝式热水器是进一步提高热水器节能，环保水平的有效手段与必然选择。由于热水器工作时间短，冷水温度大大低于露点，为实现冷凝运行方式提供了有利的条件。中国热水器年产量在1000万台以上，为发展冷凝式热水器提供了很大的空间与市场。热水器生产厂家需与媒体密切配合作好节能，环保宣传，为推动冷凝式热水器的普及与发展创造一个良好的市场环境。 应该看到，冷凝式热水器作为一种高科技的新产品自然还需要进一步提高，创新与完善。要通过不断地改进，提高产品性能，降低生产成本，加速产品市场推广，使广大群众能享受科技进步带来的利益。