2．2．4气流监控

GB 25034-2010《燃气采暖热水炉》根据器具不同的设计原理制定了给排气压力监测、给排气流量监测、燃气、空气比例控制器等检验方法和判定指标，解决了在恶劣的气候条件下器具的合理使用问题。气流监控要求无论是烟道堵塞还是电压波动等外部因素发生异常，燃气采暖热水炉都必须在φ_CO超标之前关闭，既保证了用户的人身财产安全，又为检验企业的产品是否合格提供了标准依据。非冷凝炉气流监控φ_CO统计见表l4，冷凝炉气流监控φ_CO统计见表15。

由表l4可以得到，欧洲进口产品中，83．6％的产品φ_CO＜0．040％，只有6．6％的产品φ_CO＞0．120％。国产产品中，只有51％的产品φ_CO＜0．040％，l8．9％的产品φ_CO＞0．120％。再一次证明简单的模仿将来无法满足国家标准的要求。

由表l5可以得到，欧式进口产品中96％产品φ_CO小于0．080％，国产产品中75％产品φ_CO小于0．080％，韩式进口产品中71％产品φ_CO小于0．080％。    ．

气流监控的测试目的主要是检测器具在进排气不畅的情况下，安全关闭时烟气中φ_CO是否小于0．20％，或在其临界状态下燃烧时烟气中φ_CO是否小于0．10％。

目前市场上的产品主要通过两种方式实现气流监控，第一种方式：非冷凝炉和烟气回收式产品是通过器具内安装的风压开关实现气流监控。第二种方式：全预混冷凝炉是通过监控风机转速的方式实现气流监控。对于装有风压开关的器具，风压开关启、闭时的压力值对测试结果有决定性的作用，当该压力值过低时φ_CO往往会很高。国产机器该项目试验时φ_CO偏高与选用的风压开关有直接的关系，进口的风压开关质量好，重现性好，但价格高(每个约80多元人民币)；而大部分国内企业为了降低成本，选用价格低的风压开关(每个几元钱，高的l0～20多元)，这种风压开关动作点漂移严重，重现性不好。并且燃烧室密封性能对该项试验也有很大的影响，在完全相同的情况下，密封性能好的产品φ_CO小于密封性能差的产品。

装有燃气、空气比例控制器的器具，能够准确地监测风机转速，进空气量减少的同时燃气量也相应减少，负荷逐渐降低，器具关闭时φ_CO一般都较低。因此冷凝产品φ_CO比非冷凝产品φ_CO低。

2．2．5 N0_x排放等级

氮氧化物(N0_x)种类很多，造成大气污染的主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(N0₂)，在高温燃烧条件下，N0_x主要以N0的形式存在，最初排放的N0_x中NO约占95％，l t天然气完全燃烧后，产生6．35 kg的N0_x。但是，NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成N0₂，故大气中N0_x普遍以N0₂的形式存在。二氧化氮溶于水时生成硝酸和一氧化氮。在温度较高或有云雾存在时，N0₂与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸(HN0₃)。在有催化剂存在时，如加上合适的气象条件，N0₂转变成硝酸的速度加快。特别是当N0₂与S0₂同时存在时，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。

GB 25034-2010《燃气采暖热水炉》在制定时考虑了国家节能减排的政策及全球性酸雨问题，制定了N0_x排放等级(见表l6)。

表16中，l级最差，5级最好。非冷凝炉N0_x排放统计见表l7，冷凝炉N0_x排放统计见表1 8。

由表l7可以得到，只有23％的非冷凝炉N0_x排放等级＜3级，好于热水器产品，主要原因是燃气采暖热水炉排烟温度低，平均排烟温度＜140℃，而热水器产品平均排烟温度在150℃以上。

由表l8可以得到，国产产品与欧式进口产品冷凝炉N0_x排放等级均为5级，韩式进口产品N0_x排放等级比较均匀分布在3、4级范围内。

 N0_x是高温下空气中N₂与0₂发生化学反应的产物。因此要减少N0_x的产生，应降低燃烧温度和过剩空气量。全预混冷凝炉燃烧前将燃气和空气充分混合，优化燃烧过程，从而使燃烧排放烟气中的N0_x大大降低。非冷凝产品由于过剩空气系数较大，N0_x排放量比冷凝产品高。

2．2．6 燃烧系统密封性能

GB 25034-2010标准的第6．2．2条规定了燃烧系统密封性，在规定的试验条件下，器具给、排气系统泄漏量应小于表19的规定值。

这里燃烧系统指的就是将燃烧器、换热器等部件封闭起来的密闭空间。燃烧系统密封性能的好坏直接影响到过剩空气系数、气流监控风压开关动作值、燃烧用空气的来源和废气排放等问题。密闭式燃烧系统的优点就是燃烧用空气取自室外，燃烧产生的烟气直接排到室外。以30 kW的天然气采暖炉为例，l h燃烧需要消耗3 m³的天然气，按过剩空气系数为l计算，3 m³的天然气完全燃烧需要6 m³的氧气，折合成空气就是30 m³，但非冷凝炉实际的平均过剩空气系数为1．6，也就是实际需要的空气量为48 m³，冷凝炉的实际需要的空气量为40 m³左右。如果燃烧系统密封性能不好，就造成采暖炉从室内吸收空气供给燃烧，北方冬季关闭门窗，如门窗的密闭性能好，容易出现缺氧的现象。

非冷凝炉燃烧系统密封性统计见表20，冷凝炉燃烧系统密封性统汁见表21。

欧式产品面板不起密封作用，打开产品面板后，看不到燃烧器、换热器、风机等部件，燃烧室还有单独的“燃烧室面板”将其隔开。气阀、水泵、控制器、水路组件在燃烧室外；排烟管是同轴式给排气管。韩式产品面板起到燃烧室密封作用，打开面板后就可以看到全部的零部件，排烟管室外端是同轴的，室内是分离式的。从表20看出，85％的韩式产品最大漏气量＞5 m³／h。欧式产品由于其密封室小，密封范围小，结构合理，易于密封，其最大漏气量低于韩式产品。国产产品由于钣金件加工精度和一致性差，并且部分氽业选用的板材硬度差、稳定性差，以及安装质量控制不严格等问题的共同作用，最大漏气量普遍高于欧洲进口产品。

冷凝炉属于高端产品，并且全预混燃烧的空气量需要严格控制，选用的板材和密封材料好于非冷凝炉。冷凝炉最大漏气量低于非冷凝炉。

2．2．7最高热水温度

在68 25034--2010标准第7．8．3．1款规定的试验条件下，生活热水最高温度应低于95℃。

该项试验的目的是通过逐渐减小供水压力，直到燃烧器熄灭，模拟在实际使用过程中水压突然降低，或者水压刚好能够保证器具运行的情况下，热水最高出水温度应低于95℃。也就是在器具的正常使用状态，热水最高出水温度应低于95℃。

样品最高热水温度统计见表22。

由表22，我们可以得出以下结论：全部样品最高热水温度分布范围为57～77℃，其中在62～72℃范围分布比例较大。冷凝产品和非冷凝产品在62～72℃范围分布比例较大，国内产品在57～72℃范围分布比例较大，进口产品在62～77℃范围分布比例较大。

最高热水温度是在将生活热水出水温度设定在最高值的情况下，逐渐降低进水压力直至器具熄灭时测得的最高热水温度。影响最高热水温度的因素有器具的最高热水温度设定值、生活热水温度探头的安装位置及安装形式等。器具的最高热水温度设定值一般为60℃或者65 ℃，因此样品分布区间也集中分布在这两个值附近。温度探头安装位置是否靠近热水出口，是浸入式安装还是贴在管壁表面，对探头的反应速度与准确性都有很大的影响。

2．2．8生活热水过热温度

在GB 25034-2010标准第7．8．5条规定的试验条件下，生活热水过热温度应低于等于95℃。

该项目测试目的是冬天供暖期，器具供暖系统连续燃烧很长时间后，需要使用生活热水时，在打开热水的一瞬间出水温度不能过高。

样品生活热水过热温度统计见表23。

由表23，我们可以得出以下结论：全部样品生活热水过热温度分布范围为42～72℃，其中在47～62℃范围分布比例较大。冷凝产品在47～57 ℃范围分布比例较大，非冷凝产品、国内产品与进口产品分布趋势与总样品趋势基本相同。

影响生活热水过热温度的因素主要是器具生活热水管路的换热型式，目前大多数产品主要是套管换热与板式换热两种型式。套管换热型式中，当生活热水出水口关闭后，残留在管路中的水长时间被供暖水加热，测得温度偏高。板式换热型式中，当器具运行供暖模式时，供暖水不经过板式换热器，只有当生活用水启动时，供暖水才通过板式换热器与生活水换热，这种型式下测得的温度一般都较低。

2．2．9停水温升生活热水温度

在GB 25034-2010标准第7．8．4．1款规定的试验条件下，生活热水温度应低于95℃。样品停水温升生活热水温度统计结果见表24。

由表24，我们可以得出以下结论：全部样品停水温升温度分布范围为58～91℃，其中在58～78℃范围分布比例较大。冷凝产品、非冷凝产品、国内产品与进口产品分布趋势与总样品趋势相同。

快速换热式产品有2种类型，第1种类型板式换热器产品：主热交换器内只有供暖水，生活热水通过板式换热器与供暖水进行水水换热。第2种类型套管换热式产品：主热交换器内有两层管路，内管里是生活热水，外管里是供暖水，供暖水吸收燃气燃烧释放的热量，生活热水再和供暖水换热。当关闭生活热水后，只有主热交换器内的供暖水吸收燃气燃烧的热量；而套管换热式产品，在关闭生活热水后供暖水和生活热水同时吸收燃气燃烧的热量。套管换热式停水温升高于板式换热式。套管换热式产品当关闭生活热水后，供暖循环水泵是否运转及运转时间的长短，对测试结果也有很大影响。当水泵运转时供暖系统水循环带走器具中的热量，且循环时时间越长带走热量越多，当再打开生活热水开关时，生活热水出水温度较低。

2．2．1 0加热时间

在GB 25034-2010标准中第7．8．6条规定的试验条件下，加热时间≤90 s。样品加热时间统计见表25。

由表25，我们可以得出以下结论：全部样品加热时间分布范围为24～90 s，其中在30～60 s范围分布比例较大，冷凝产品、非冷凝产品、国内产品与进口产品分布趋势与总样品趋势相同。

影响加热时间的因素有器具从点燃到达到最大火燃烧的时间，这个时间越短，则加热时间也越短。另外器具的换热效果即供暖水和生活热水的水换热效果，对加热时间也有一定影响，换热效果越好则加热时间越短，反之则越长。

2．2．11  水阻力

燃气采暖热水炉的供暖水需要循环水泵将其输送到各个供暖的房间内，循环水泵是动力源。水泵按功率和扬程来区分，送检的产品中80％的水泵功率可调节，分3个档位调节。但在实际使用时因为无法监测具体的水流量值，不知道每个档位对应的具体供暖水流量，因此没有人去调节水泵的功率。部分高端机型装有自动变频的水泵，扬程和水流量可以根据实际情况自动调整，但其价格是普通水泵的2～4倍。

水阻力检测时需要测量水泵的最大扬程和最大流量，通过数据统计我们发现同一品牌同一型号的水泵，水流量和扬程的区别很大。水阻力统计见表26。

虽然是同一扬程的水泵，水流量最低值只有最大值的54％，扬程只有最大值的62％，主要是由于机器水路设计不合理，水路管径小、阻力大等原因造成水流量和扬程偏低。

3 结语

国产产品经过近20年的飞速发展，产品质量有了长足的进步，已经可以和进口产品抗衡，销量已占到国内销量的2／3，出口量也逐年增加，2010年出口量为l5×10⁴台，2011年超过了20×10⁴台。绝大多数高端产品模仿欧洲产品生产，采购同样品牌的零部件价格又高于欧洲企业全球统一采购价格，竞争力不如欧洲产品。低端产品占据了大部分的份额，尤其是出口产品价格低廉，客户以东欧及俄罗斯等地的客户为主，还没有打入欧洲的主流市场。

通过统计数据可以看出，在不完全燃烧界限气、气流监控和密封结构等项目，我们的检验结果和欧洲进口产品还有很大的差距，这主要是由于一方面虽然GB 25034标准比GB 6932标准提高了很多，但部分国产企业跟进速度慢，产品改进速度有待提高；另一方面国内企业产品质量控制手段和员工的技术水平有待提高，产品细节处理有待更完美，当大家的零部件和工艺相同的情况下，比的就是细节的处理。细节虽小但对检验结果的影响可不小，如钣金件的平整度不符合要求，密封胶条的厚度弹性不符合要求，密封胶条不按设计图纸贴到位，都会影响到气流监控试验的C0含量，严重的会造成C0排放超标。

全预混式冷凝炉燃烧充分，且能够根据热负荷的变化自动调整风机转速，使燃烧始终在高效段进行。因此，无论是额定热输入状态下还是部分负荷状态下，全预混式冷凝炉热效率都远高于非冷凝产品的热效率；因其全预混燃烧，空气燃气配比合理，燃烧充分，各种情况下烟气中的φ_CO都远低于非冷凝产品和烟气回收式产品；并且燃烧温度低，过剩空气量小，因此N0_x排放量也低。同时我们也应看到，冷凝产品还是以进口品牌为主，冷凝产品从品牌的数量、市场销量等方面都是进口产品的天下，国内产品还处在起步阶段。2012年6月1日起，中央财政安排265×10⁴元用于支持扩大节能家电等产品消费，全面启动推广符合节能标准的空调、平板电视、电冰箱、洗衣机和热水器节能产品政策补贴，推广期限暂定1年。燃气快速热水器和燃气采暖热水炉也在补贴范围内，达到1级能效的燃气采暖热水炉政府将给予每台500元的补贴。衷心希望国内企业能够借助国家惠民补贴政策的实施，促进国产冷凝炉的快速发展。

燃气采暖热水炉的生活热水是二次换热，首先需要加热主热交换器内的供暖水，然后供暖水再加热生活热水，因此加热时间远长于快速式热水器，平均值达到49．8 s，不利于节能减排，有待提高。并且前吹扫时间的长短，随热负荷根据热水设定温度和实时监控的出水温度自动调整的频率和时间的长短都会影响到加热时间的长短。燃气采暖热水炉由于其自身结构和工作原理的限制，在热水舒适度方面和快速热水器还有很大的差距，但可提升空间也很大。燃气采暖热水炉的设计者和生产者可以借鉴快速热水器在这方面的先进技术，比如共用伺服阀、同时监控生活热水进出水温度等方式，改善燃气采暖热水炉产品的生活热水性能。、

参考文献：

[1] 艾效逸，傅忠诚，詹淑慧，等．燃气热水器的理论热效率及其分析[J]．煤气与热力，2007，27(3)：30-35．

本文作者：何贵龙  杨丽杰   李蓓

作者单位：中国市政工程华北设计研究总院