居民户内热水器燃烧应用安全性研究

重庆燃气集团股份有限公司 龙治强 李福华 谢坤孝

居民户内热水器燃烧应用安全性研究

重庆燃气集团股份有限公司 龙治强 李福华 谢坤孝

通过模拟厨房环境，掌握不同燃气压力、通风条件、燃烧时间、空间高度等条件下户内空气中CO含量变化的数据，找到这些因素与燃气热水器CO排放量之间的相互关系。

模拟试验 燃气热水器 CO 安全

随着城镇化率和燃气化率的提高，燃气灶具和热水器的使用已经普遍的应用于市民百姓家中。燃气使用的便利性大大提高了生活品质，但是因燃气使用不当所带来的安全事故也时有发生，特别是在冬季，由于不安全使用燃气热水器导致的人员伤亡事故屡见不鲜。为此，我们对居民户内热水器燃烧应用的安全性进行了实验研究。

1 试验装置及测试设备

模拟家庭厨房的结构，建造一个面积6 m2(2×3×2.4 m容积14.4 m3、门1 850×800 mm、窗1050×600 mm)的房间，在三种不同的通风(自然通风、全密闭、强制抽风)状态下，分别将燃气热水器在不同的压力下燃烧，通过对模拟厨房内的空气取样分析，做了一系列实验。

测试设备采用testo340烟气分析仪、ey3-2A电子微风仪、湿式流量计6 m3/h、U型压力表、精密压力表0.4级、电子秒表和家用排气扇(功率36 W)等，见图1～3。

图1 试验房

图2 室内取样环

图3 分析仪器

2 测试方案

对烟道式燃气快速热水器和强排式燃气快速热水器在不同通风条件下和不同燃气压力(2 kPa、3kPa)下进行燃烧，在房间内按左、右两个点高度设置为1.2、1.5和1.8 m的取样环，对室内CO、O2含量进行测试。

2.1 自然通风状态下测试方案

自然通风状态分三种：

(1)门、窗全开保持对流通风。

(2)门关闭，窗全开。

(3)门全开，窗关闭。

测试房间按上述三种通风状态，分别开启房间内合格的燃气热水器和人为将燃气热水器的燃烧工况恶化的不合格燃气热水器，用仪器检测房间内CO、O2含量并作好CO、O2含量和对应的时间记录。

2.2 全密闭状态下测试方案

(1)保证测试房间处于相对密封状态，开启房间内燃气热水器(合格品)，用仪器检测房间内CO、O2含量并作好CO、O2含量和对应的时间记录。

(2)重点关注并记录CO、O2含量快速变化的时间段和相对应的CO、O2含量。

2.3 强制抽风状态下测试方案

(1)保证测试房间处于相对密封状态，开启房间内换气扇并开启燃气热水器(合格品)，用仪器检测房间内CO、O2含量并作好CO、O2含量和对应的时间记录。

(2)保证测试房间处于相对密封状态，开启房间内换气扇并开启燃气热水器(人为将燃烧工况恶化以及安装不合格的燃气热水器)，用仪器检测房间内CO、O2含量并作好CO、O2含量和对应的时间记录。

3 数据分析及图表

本实验设计了17种情景模式，其中重点情景下的测试情况如下：

3.1 自然通风状态下的测试

(1)模式1：房间自然通风条件下(门或窗全开状态)，在2 kPa压力下使用燃烧烟道式燃气快速热水器，并将烟气排出室外，通过数据分析可以看出房间1.2、1.5和1.8 m三层高度的CO含量基本没有变化，见图4。

图4 模式1房间内不同高度CO浓度随时间变化曲线

(2)模式2：房间自然通风条件下(门或窗全开状态)，在3 kPa压力下使用燃烧烟道式燃气快速热水器，并将烟气排出室外，通过数据分析可看出房间1.2 m、1.5 m、高度的CO含量基本没有变化，1.8 m高度的CO含量略有增加，见图5。

图5 模式2房间内不同高度CO浓度随时间变化曲线

(3)模式3：房间自然通风条件下(门或窗全开状态)，在2 kPa压力下使用燃烧烟道式燃气快速热水器(烟道安装不合格)，将烟气排至室内，通过数据分析可以看出房间1.2 m、1.5 m、高度的CO含量基本没有变化，1.8 m高度的CO含量基本没有变化，见图6。

图6 模式3房间内不同高度CO浓度随时间变化曲线

3.2 全密闭状态下测试

(1)模式1：房间在全密封条件下(门和窗全关状态)，在2 kPa压力下使用燃烧烟道式燃气快速热水器，并将烟气排出室外，通过数据分析可看出房间1.2 m、1.5 m、1.8 m高度的CO含量随着时间的增加而明显增加，见图7。

图7 模式1房间内不同高度CO浓度随时间变化曲线

同时，可以看出房间1.2 m、1.5 m、1.8 m高度的O2含量随着时间的增加下降显著，见图8。

图8 房间内不同高度O2浓度随时间变化曲线

(2)模式2：房间在全密封条件下(门和窗全关状态)，在2 kPa压力下使用燃烧烟道式燃气快速热水器(烟道安装不合格)，将烟气排至室内，通过数据分析可以看出房间内的CO含量随着时间的增加而明显增加，见图9。

图9 模式2房间内1.5 m高度CO随时间变化曲线

3.3 强制抽风状态下的测试

(1)模式1：房间在全密封条件下(门和窗全关状态)，打开换气扇，在2 kPa压力下使用燃烧烟道式燃气快速热水器，并将烟气排至室内，通过数据分析可以看出房间1.2 m、1.5 m、1.8 m高度的CO含量没有变化，见图10。

图10 模式1房间内不同高度CO浓度随时间变化曲线

(2)模式2：房间在全密封条件下(门和窗全关状态)，在2 kPa压力下使用燃烧强排式燃气快速热水器，将烟气排至室外，通过数据分析可以看出房间1.2 m、1.5 m、1.8 m高度的CO含量变化不明显，见图11。

图11 模式2房间内不同高度CO浓度随时间变化曲线

(3)模式3：房间在全密封条件下(门和窗全关状态)，在2 kPa压力下使用燃烧强排式燃气快速热水器(烟道安装不合格)，将烟气排至室内，通过数据分析可以看出房间内的CO含量变化显著，见图12。

图12 模式3房间内1.5m高度CO浓度随时间变化曲线

(4)模式4：房间在全密封条件下(门和窗全关状态)，开启换气扇，在2 kPa压力下，使用燃烧强排式燃气快速热水器(烟道安装不合格)，将烟气排至室内，通过数据分析可以看出房间内的CO含量没有变化，见图13。

图13 模式4房间内1.5 m高度CO浓度随时间变化曲线

(5)模式5：房间在全密封条件下(门和窗全关状态)，在3 kPa压力下，使用烟道式燃气快速热水器(烟道安装不合格)。当室内CO和O2浓度分别为11500×10-6和11.9%时，燃烧熄灭，开启换气扇，测试室内CO和O2浓度的变化。通过数据分析可看出房间1.8 m高度的CO含量25 min左右下降到室内CO浓度最低允许值(100×10-6)，40 min左右室内CO浓度低于10×10-6，见图14。

图14 模式5房间内1.8 m高度CO浓度随时间变化曲线

同时观察到在8 min左右O2含量上升到室内最小允许浓度(19.6%)，12 min左右室内O2浓度达到20.9%。

4 结语

通过对17个情况进行了25组测试，对1024个测试数据进行分析，并结合室内O2含量和CO含量变化对人体的影响分析，得出如下结论：

(1)室内空气质量的好坏与室内通风换气直接相关，试验表明CO临界值在通风不良的情况下很容易达到。从安装规范和不规范的热水器燃烧情况看，只要通风良好，室内空气质量对人体基本无影响。

(2)在相对密闭房间使用燃具时，燃具的种类、安装规范和燃气供应压力对室内环境均影响显著，对人体存在安全影响。

(3)在相对密闭房间使用燃具时，强排式热水器的安全性明显强于烟道式热水器；

(4)在相对密闭房间使用燃具时，安装不规范的热水器具有重大安全隐患；

(5)燃气供应压力高于额定压力时，压力值越高，燃烧烟气中的CO含量越高，室内空气环境越恶化。

(6)在相对密闭房间使用燃具时，强制通风效果明显，将极大地改善室内空气环境，提高燃具使用的安全性。

(7)房间高度对燃具燃烧的影响。房间高度越高，室内人体活动区域空气质量越好。

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。

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