燃气热水器能效提升的解决方案

邓海燕

据统计，市场上已有1亿多台燃气热水器正在使用，并以每年800万台速度快速投向市场，作为如此大量的能源消耗产品，其节能效果将为国家节能减排作出重大贡献。因此，能效的提高成为各大企业不断追求重要的技术研究方向，谁能用最经济的成本制造出性能更可靠、能效更高的产品必定在未来市场占有重要地位。

燃气热水器能效是衡量热水器能源利用率的指标，家用燃气热水器采用GB20665-2006能效标准，其分级如下：一级能效要求全开（最大负荷）效率大于96%，半开效率大于94%；二级能效要求全开效率大于88%，半开效率大于84%；三级能效要求全开效率大于84%。通过标准对燃气热水器能效进行强制性要求，目前三级能效产品已逐渐退出市场。

能效提高并不是简单增加热交换器翅片，而应充分考虑到效率的提高是否带来冷凝水对热交换器的腐蚀，翅片（铜材）的增加是否造成原材料加工导致能源浪费等问题。因此，燃气热水器能效的提高需系统考虑能效影响因素，并针对不同因素提出相应的解决方案。

燃气热水器工作原理将燃气燃烧释放的热量转化到管路中水流中，使冷水变成热水供用户沐浴。燃气热水器能效就是整个工作过程中的能源转换率，当然转换率越高就越节能省气。从整个能量转换过程可以分析出：要提高热水器能效，首先，需要使燃气中能量尽可能释放出来，即燃气尽可能燃尽；其次，需将燃烧释放出来的能量尽可能收集转化到水中，即热交换器的换热能力；再者，整机工作过程中电能的消耗，如风机的功率、各控制阀及控制显示的耗能、待机功耗等；最后，如何减少用户洗浴过程中的浪费，如打开热水器需等待较长时间出热水，洗浴过程中水温忽高忽低，这势必导致无法洗浴而浪费的水、电、气。根据对能效影响因素系统梳理，笔者提出以下解决方案。

1、充分燃烧。

众所周知，燃气燃烧是燃气与空气中的氧气发生剧烈化学反应，这就要求必须提供充足的空气，因此现代燃气热水器需拥有风机，而无风机的烟道机型已逐渐退出市场。选择适当的风气比例将影响热水器能效重要因素，空气过少，势必造成燃气不能充分燃烧，燃气中的热量不能完全释放；空气过多，燃气尚未燃尽就被空气带走，也造成燃气不能充分燃烧，过多的空气还会更多的带走燃烧释放的热量。

变频燃烧技术是不同燃气与相应空气进行匹配燃烧，实现不同负荷下过剩空气系数相差不大，使整个负荷段效率能基本保持一直（90%左右）；而定频燃烧方式即风机风量不变，造成不同负荷过剩空气系数相差较大，燃气不能充分燃烧，因此，全开负荷90%时，半开效率低至84%或更低。另外，优秀的燃烧系统对燃气充分燃烧也有重要影响。因此，选择适当的过剩空气系数和采用变频燃烧将对热水器能效提升产生较大影响。

2、高效换热。

热交换器是燃气热水器最核心部件之一，其性能直接决定燃气热水器能效。燃气燃烧产生高温烟气，流经热交换器翅片部位，热量将传递给翅片，在由翅片传递到管中水流，实现能量的转换。整个能量传递过程，不仅与翅片面积、翅片导热系数有关，还与翅片的结构、翅片的焊接、管中紊流片有关。因此，并非盲目增加翅片面积来提高能效，而应通过系统设计，选择最经济方式来提高能效。

同时，能效不能盲目提高，若热效率超过92%势必导致冷凝水产生，冷凝水对热交换器腐蚀非常严重。因此，若需进一步提高能效，需采用冷凝换热器，进一步收集烟气中的潜热，效率可达到103%，这就是所谓冷凝燃气热水器，这也是目前市场主销的一级能效产品。

3、变频供风，开关电源。

强排型燃气热水器需风机进行供风，因此需消耗电能。采用直流变频风机进行供风，可以使整机20W～35W之间变化；而采用定速交流风机，不管负荷大小整机功率维持在45W左右。同时，采用开关电源技术，可以降低整机待机功率，待机功率虽小，但它是全天24小时耗电，不可忽视。因此，采用直流风机供风、开关电源技术可以减少电能的损耗。

4、快速恒温。

快速恒温不仅对用户使用沐浴产生直接影响（需等待热水），同时也将导致能源浪费。即从用户打开热水龙头到达到合适温度这一过程中，以及水温波动，将直接导致的水、电、气能源浪费，目前欧盟已将指标纳入到热水器能效考核范围中去。因此，通过研究提高热水加热速度以及热水器恒温性能对能源的节省也起着重要作用。endprint