燃气热水器的技术革新方向研究

吉家弟

摘  要：热水器是日常生活中不可或缺的一部分。近年来，随着社会经济的快速发展，燃气热水器不断更新换代。分析了燃气热水器技术，并在此基础上简要叙述了在燃气热水器技术革新方向上的观点和认识，以期为相关工作提供参考。

关键词：燃气热水器;技术革新;能源消耗;节能减排

中图分类号：TU822+.2            文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.030

据调查发现，在现代家庭能源消耗中，主要集中在热水、暖通两方面，二者的能源耗损占到了家庭能源总消耗的七成以上。哥本哈根会议后，欧盟就指令对热水器进行节能改造，并要求逐年淘汰那些低效率的热水设备和供热设备。在全球化节能减排的时代背景下，热水器行业尤其是在燃气热水器技术方面面临着重大的变革。

1  燃气热水器主要技术

1.1  燃烧技术

对燃气热水器而言，其主要是利用气体燃料的燃烧释放化学能，并将其有效地转化为热能加热水。在此过程中，燃烧技术是关键，从某种意义上讲，燃烧状况直接决定着燃烧效率，如果燃烧不充分，就会对燃料化学能的释放效果产生不利的影响，而且燃烧还关系着环境保护问题。因为燃烧不充分会释放大量的一氧化碳等有害气体，对人体健康产生危害。对燃气热水器而言，燃烧系统不同，其结构也不同，但基本上是一致的，最重要的是不能忽略燃气火排的均匀分配、喷射等问题，同时，还要注意燃气、空气的合理混比、点火传火的安全性和可靠性。当燃气阀调节形成流量时，会从火排喷出来，所以，火排结构非常重要，要求设计合理、工艺精密，以免影响火焰的清晰度、对称性和燃烧效率。对火排结构而言，它是由火排形状、尺寸决定的，同时，也关系着正常燃烧后的火焰形状。如果出口较窄、气流快，火焰的喷射高度就会较高;如果出口设计得比较宽，则火焰的高度就会相对较低。对长火排而言，比较容易设计和安装，然而其燃气分配不均匀;短火排的燃气分配虽然比较均匀，但是，在点火传火过程中存在着一定的安全隐患。

1.2  换热技术

燃气热水器主要是利用燃气燃烧过程释放的能量加热冷水。在此过程中，换热技术非常重要，在很大程度上决定着换热效率。其中，最重要的就是热交换器材质、内部构造、水管结构和位置等，而且热交换器在一定程度上影响着热传递的效果。对热交换器而言，其构成材料是以铜为主，主要是因为铜材料的热传导系数非常高，因此，在同等条件下，其热传导性

较好。在实践过程中，因为燃气热水器采用的是明火加热的方式，所以，热交换器会直接暴露在高温火焰下烧烤，虽然铜材料的化学稳定性较强，但是，长期存在于高温条件下，难免会发生化学反应，进而影响换热效果。基于此，在工艺上，可在热交换器上镀更为活泼的金属物，形成保护膜，保持较强的换热性。同时，进水管也是采用铜材制成的，水在进入热交换器之前，环绕其表面，吸收热交换器的热量而实现散热。对热交换器而言，它通常安装在燃烧器上方的位置，火焰直接对其加热。

1.3  恒温技术

恒温技术主要是利用控制技术手段，实时控制与温度相关的变量、参数，比如进水、出水温度和燃气阀开度、流量等。基于单片机程序管控，调整燃气阀开度，切换燃烧方式，从而实现短时间内恒温的目的。对恒温燃气热水器而言，需功能非常强大的指挥中心，即恒温控制设备，通过电路设计，可以把与燃烧和恒温相关的用电信号联结在一起。与燃烧相关的火焰信号、开关和驱动风机等联系起来，所有的制约因素都将由控制器全盘计划、协调管控。在此过程中，水流传感器能够将水流信号送至单片机，同时，进出水传感器可以将水温信号送至单片机，后者根据温度比较计算，然后决定燃气阀的开度，使之逐渐趋于恒温。

1.4  冷凝技术

冷凝技术是一种节能、环保型热水器技术。冷凝式热水器可以有效吸收燃气燃烧时所释放的热能，节能效果非常显著。冷凝热水器的关键技术可以概括为提高热效率和防腐能力。利用强化燃烧技术、模糊控制技术控制过剩空气系数，提高燃烧效率和烟气温度。燃烧冷凝式燃气热水器结构如图1所示。

同时，冷凝式热水器可以有效吸收和处理烟气中的有毒气体，实现环保减排的目的。对冷凝式热水器而言，其主要是基于二次换热机理，结构上与一般的热水器有不同之处，即在热交换器外另设1个冷凝设备，外界的冷水要先经冷凝器进行换热，降低烟气温度。这样，其中的水蒸气就会凝结成小水珠，从而实现降低烟气温度的目的。冷凝水可以充分、有效地吸收C、N、S 等酸性氧化物，冷凝液经过冷凝管再处理。通过这一途径，可以有效降低排出的烟气污染物的含量，减小对环境造成的污染。

2  基于消费需求的燃气热水器技术变革

2.1  低碳节能技术

在新能源的时代背景下，面临着严峻的资源危机，节能、环保型热水器已经成为了呼声最高的产品，而市场消费热点也升级为了节能产品。就燃气热水器来讲，热效率数值的提升意味着可以有效节约燃气资源，并且产生了一定的效益。对于热效率相对较高的节能热水器而言，它不仅体现了技术价值和品牌，也符合现代消费群众的根本利益，因此，这成为了现代燃气热水器技术的主流发展方向。从燃烧技术层面来看，应当着力创新和改进燃烧技术和系统，以此提高燃烧器、火排和引射预混等部件的合理性，提高控制的精密性，不断优化和改善燃烧效率。从换热技术层面来看，应当着力研发新型的换热器结构，利用新材料、新工艺不断创新和改进换热技术。在技术创新的过程中，还出现了很多比较典型的节能技术，比如上文所述的冷凝技术和全预混燃烧技术。

2.2  安全强排技术

分析了燃气热水器的发展情况后发现，以较早的直排式热水器为例，因为其功能、结构相对比较简单，未对烟气作任何处理，导致大量废气直接进入室内，所以，存在比较大的安全隐患。发展到了烟道式热水器，虽然增设了防倒风排气罩，但是，烟道式燃气热水器依然只能依靠自然方式排气，一旦遇到大风天气，废气就无法有效排出室外，安全隐患依然非常严重。值得一提的是，早期的群众消费需求相对比较单一，而且相应的技术设备也不够成熟，热水器仅满足生产热水的需求即可。随着社会经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，再加上传统热水器事故频发，基于对安全因素的考虑，广大消费者在选择燃气热水器时，着重强调其安全性和可靠性。在传统烟道式热水器基础上，采取强排技术可以有效解决上述问题。与传统的直排式产品相比，现代强排式燃气热水器是在密闭的空间内工作，利用风机，采取鼓风和抽风方式将废气强制排出，能够有效避免废气污染，降低有毒气体对人体造成危害的可能性。对强制平衡式热水器而言，在其运行过程中，空气与室内是相互隔绝的，而且多取用于室外。也就是说，燃烧所产生的大量废气会被强制排出，强排技术是一种比较典型的应用技术手段。基于安全性考虑，强排技术成为了未来燃气热水器技术变革的一个重要发展方向，不仅可以有效降低烟气排放指标，还可以有效改善外界风对燃烧产生的干扰，大大提高了燃气热水器的应用效率。

2.3  智能化发展

对燃气热水器而言，其技术变革除了节能环保、安全可靠外，还应当朝着智能化的方向发展。燃气热水器相关技术的智能化发展，主要体现在水量、恒温控制，同时，也表现在热水供应模式的多样性上。智能化热水器的恒温技术，从原来的手动控制逐步朝着现在的自动化管控模式转变。比如，万家乐新开发的智能浴热水器，实现了根据应用环境条件的变化适当调整和控制其内部工作，有效地满足了不同热水应用的需求，同时，该热水器也可以针对不同的用水对象、用水习惯进行自主选择和调控。

3  结束语

总而言之，基于人们对生产生活的需求，以市场发展为导向，未来燃气热水器必然会朝着智能化、多元化的方向发展。

参考文献

[1]周绍雷.冷凝式燃气热水器未来市场趋暖[J].现代家电，2011（11）.

[2]胡定刚.燃气热水器产品升级趋势[J].现代家电，2014（01）.

[3]向东.燃气热水器节水节能环保改造[J].煤炭技术，2011（10）.

〔编辑：白洁〕

Technological Innovation Research Direction of Gas Water Heater

Ji Jiadi

Abstract： The water heater is an integral part of everyday life. In recent years， with the rapid development of social economy， gas water heater constantly upgrading. Analysis of the gas water heater technology， and on this basis， a brief description of the gas water heater in the direction of technological innovation perspective and understanding， in order to provide a reference for related work.

Key words： gas water heater; technological innovation; energy consumption; energy saving