浅谈冷凝式燃气热水器技术及其能效价值

摘要 ：冷凝式燃气热水器是一种新型的节能燃气燃料设备，本文主要通过介绍冷凝式燃气热水器换热器几种换热技术的工作原理，并根据现阶段国内某些突出的城市天然气价格与冷凝式热水器的销售价格，特别是在天然气价格较为高昂的地区，运用净现值法分析其节能效益，可看出冷凝式热水器的节能效果更为明显，效率更高。 
　　关键词 ：节能效益 换热器 冷凝式燃气热水器 
　　随着人民生活水平的不断提高与城市燃气事业的蓬勃发展，目前热水器的需求量迅猛增加，但因为热水器在燃气使用上所浪费的天然气较多，热效率不高。我国在发展经济的同时必然也会导致社会能源加速消耗，而能源危机也变得越来越严重，为了改善这种情况，国务院在2007年7月1日正式颁布了热水器能效国家标准GB20665[5]，用三个能效等级来标注热水器，分别为3级热效率≥84%，2级热效率≥88%，1级热效率≥96%，不允许不符合国家标准的热水器上市。除此之外，国家燃气质量监督检验中心对家用燃气热水器产品进行了检测，但其平均热效率仅仅为87.6%，而强排式与烟道式的热水器效率仅为85%，因此，要想达到1级能效水平，冷凝式热水器的发展是势在必行的[1]。 
　　一、探讨冷凝式热水器换热方式 
　　1、质量热交换式 
　　此冷凝式热水器能够尽可能吸收烟气中剩余的热量，其利用水循环来吸收烟气的热量，从而将燃烧用的空气加热。其运用的是强制风式燃烧器，质量热交换式的喷淋洗涤器分别装置在热水器的两侧，左侧的洗涤器由燃烧器和鼓风机所组成，燃烧所需要的空气经过循环的喷淋水加热或加湿之后就会通过燃烧器，而循环水又会被循环水泵运送到右侧的洗涤器喷头中，再经过喷淋，冷凝烟气中的水蒸气。此装置将烟气的露点提高，就算进水温度高达70℃，也能让局部冷凝，图1就是质量交换式冷凝式燃气热水器的结构原理图。 
　　2、间接式换热 
　　运用间壁式换热器进行换热是此换热方式的核心技术所在，高温度的烟气利用间壁式换热器将水加热。到目前为止这种形式的冷凝式热水器是我国市场上主要出售的冷凝式热水器。图2即为其结构原理： 
　　通常使用显热换热器与潜热换热器两个换热器。前者要让烟气保持在一个较高的温度，不能让其产生冷凝水，只是释放烟气；后者是潜热换热器，当烟气通过换热器之后，水蒸气就会自行冷凝，同时释放潜热与显热。但同时冷凝水也会溶解烟气中的NOX、SOX等酸性气体，因此会产生腐蚀性液体，图2即为间壁式冷凝换热形式的结构布置，即燃烧器的头部向下，下侧是换热器、上侧是燃烧室，主要是为了使得泠凝水顺利排放，便于加大烟气的侧换热系数，俗称“倒烧”[5]。 
　　3、直接接触式换热 
　　把燃烧后的高温烟气直接接触水换热就是直接接触式换热。开始利用喷头把进水分流均匀，再把分流后的水灌入金属片或陶瓷等填料塔里，这时填料层会有高温烟气自上而下通过，在填料层里面水与烟气会产生逆流式的接触换热。烟气雨水因为填料层的作用增大了其接触面积，在逆流换热的时候加长了水与烟气的接触时间，所以，在化工领域中这种换热方式最为普遍[3]。热水器运用此类结构时，要解决下面两个问题：填料塔换热效率是受控于烟气离塔的温度，而整个换热器的能效完全被填料塔换热效率的影响。若烟气的离塔温度比烟气露点高时，就会导致换热效率急速降低；除此之外，因为NOX、SOX等酸性气体会随着燃气燃烧而产生，并溶解在水之中，且人的皮肤会与热水直接接触，所以，此模式燃气热水器通常只能使用液化石油气或天然气，并燃烧器一定要有特殊的设计，附有复杂的水质处理系统。