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負壓燃燒燃氣熱水器安全性能的研究

文檔作者：李智蔡茂虎文檔來源：艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月10日
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第38卷第1期
2018年1月
煤氣與熱力
GAS＆ HEAT
V01．38 No．1
Jan．2018
負壓燃燒燃氣熱水器安全性能的研究
李智， 蔡茂虎
(艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司，江蘇南京320100)
摘要： 負壓燃燒燃氣熱水器結(jié)合分離的一氧化碳報警器監(jiān)控裝置，應用主動排出有害氣體
的保護技術(shù)，具有負壓防逃逸、抽氣增燃以及抗風穩(wěn)燃的防護性能，能為用戶連續(xù)提供溫度穩(wěn)定的
熱水，保障用戶的舒適性和使用安全。
關(guān)鍵詞： 燃氣熱水器； 負壓燃燒； 風機上置
中圖分類號：TU996．7 文獻標志碼：B 文章編號：1000-4416(2018)O1—0A11—03
1 概述
燃氣熱水器出現(xiàn)至今，已經(jīng)經(jīng)歷了逾100 a的
發(fā)展歷史，在我國也有近4O a的發(fā)展史 。燃氣熱
水器的發(fā)展經(jīng)歷了直排式、煙道式以及強制排氣式
等過程，目前已經(jīng)進入技術(shù)相對成熟的階段。然而，
除了滿足用戶舒適性及節(jié)能環(huán)保的要求外，燃氣熱
水器安全性始終是用戶選型的主要考慮因素。
國家及行業(yè)標準對燃氣熱水器的安全性能提出
多方要求，如GB 6932-2015《家用燃氣快速熱水
器》第6章性能要求中表6規(guī)定，強制排氣式熱水器
應設置煙道堵塞安全裝置和風壓過大安全裝置。同
時還要求：風壓在8O Pa以下安全裝置不能啟動；在
產(chǎn)生熄火、回火、影響使用的火焰溢出現(xiàn)象之前，關(guān)
閉通往燃燒器的燃氣通路。
負壓燃燒燃氣熱水器為風機上置式，即引風型
燃氣熱水器。為提高燃氣熱水器的安全性能，保障
用戶的用水安全，通過建立分離監(jiān)控、主動排出有害
氣體的檢測保護技術(shù)，以及風機上置的負壓防逃逸、
抽氣增燃以及抗風穩(wěn)燃的技術(shù)，利用5維防護的安
全技術(shù)，從根本上杜絕了燃氣熱水器因燃燒不充分、
意外熄火或煙氣泄漏導致的安全隱患。
2 主動安全防護
① 分離監(jiān)控
一氧化碳是一種無色、無味、無刺激的有毒氣
體，在日常生活中主要來源于天然氣、液化石油氣等
的不完全燃燒。而燃具的安裝不當或排煙設備的煙
氣回流，都有可能對燃具用戶的身體和生命帶來損
害。目前，以一氧化碳為主的有害氣體監(jiān)測技術(shù)已
廣泛應用于燃氣熱水器行業(yè) j，國內(nèi)眾多燃氣熱
水器也常通過控制燃燒參數(shù)，或內(nèi)置一氧化碳報警
組件以避免燃氣熱水器成為家庭有毒氣體的來
源 ]。但是布置了灶具及燃氣熱水器等燃具的廚
房內(nèi)，都有可能因燃燒不充分產(chǎn)生有害氣體，密閉操
作的廚房可能會由于排風換氣不良，使用戶吸人有
害氣體。同時，燃具產(chǎn)生的一氧化碳的密度略小于
空氣，常分布于房屋頂部。
結(jié)合一氧化碳等有害氣體的分布規(guī)律，一氧化
碳報警器布置于燃具所在的廚房空間，并且與燃氣
熱水器分離，安裝位置高于熱水器，這樣，可以對燃
氣熱水器的煙氣進行監(jiān)控，還可以對廚房密閉空間
進行監(jiān)控。
② 主動排出有害氣體
人體長期處于一氧化碳體積分數(shù)為0．018％ 的
環(huán)境里，持續(xù)時間超過3 h，會出現(xiàn)頭痛乏力等。負
壓燃燒燃氣熱水器具有吸人室內(nèi)氣體并強制排出室
外的能力，負壓燃燒燃氣熱水器安裝見圖1。
作者簡介：李智，男，工程師，博士，主要負責燃氣快速熱水器新品研發(fā)。
收稿日期：2017一Ol一20； 修回日期：2017—10—2O
· A 11·
第38器 第1獸 煤氣與熱力
書Iq
圖1 負壓燃燒燃氣熱水器安裝
連接r 一氧化碳報警器的燃氣熱水器，通過掀
臀 的傳感器檢測一氧化碳體積分數(shù)，將 傳人
熱水 j|控制器，通過對閾值的判斷從而豐}{J、 動作
此， 使川審問內(nèi)一氧化碳體積分數(shù)逐漸升高的
過 {J’燃氣熱水器報警，進行主動防護，
燃氣熱水器實際應用時。當檢測到環(huán)境ll}J一氧
化碳體私{分數(shù)達到并超過0．Ol2％ 時，一氧化碳報
警 產(chǎn) 蜂,5#I4警及閃爍的提示，以告知』1】 存
安 隱忠；、I，榆洲到環(huán)境中一氧化碳體積分數(shù)達到
許趟過0．024％ 時，風機以沒定轉(zhuǎn)速運行，l彳丁害氣體
風~'JLfi 用下由分布 燃氣熱水器外殼的進JxI川吸
入，流經(jīng)燃氣熱水器內(nèi)部流道并最終通過嫻竹排? ，
環(huán)境rf1有害氣體體積分數(shù)降低至安傘范 ，為
川1 rJ川 t安令提供保障。
3 基于負壓燃燒的防護
) 仉 防逃逸
燃氣熱水器住組裝的過程中，不能做到絕對的
慚封 ¨ J1i燃燒系統(tǒng)，由于燃燒腔內(nèi)的負．『iZ特性，
他嫻 lh]風機人口呈現(xiàn)出聚攏的趨勢。同時，在町
能?脫縫隙的密封性不佳的位置，由于負壓作用，只
會吸人 5分外部氣體：正壓燃燒燃氣熱水器為風機
卜 ．【!fJ鼓風型燃氣熱水器，由于在可能 現(xiàn)縫隙
的部似均為l t，會往縫隙處出現(xiàn)一定程度的煙氣
泄漏，引起審內(nèi)空氣的污染甚至影響用戶健康、』I：
』f 燃燒燃 熱水器與負壓燃燒燃氣熱水器燃燒系統(tǒng)
防逃逸塒比 【殳I 2。
{1lI皇 增燃
” t高峰 ，家用燃具常出現(xiàn)不能點火或燃
燒／f 良等，主要原因是燃氣壓力低，達小到燃具正常
他川t的 況用戶岡燃氣 力低而反復打火， {犬
圖2 正壓燃燒燃氣熱水器與負壓燃燒燃氣
熱水器燃燒系統(tǒng)防逃逸對比
然氣 空氣中的體積分數(shù)高于5％ 時，會引起安令
隱患 ×IJ‘于負壓燃燒系統(tǒng)，由于燃燒腔內(nèi)為穩(wěn)定的
負壓，負壓作用于燃氣進入熱水器的進LJ，為燃氣流
動提供動力 、火然氣壓力變化時一氧化碳體fj!分數(shù)
變化曲線 圖3．當天然氣壓力較低時，負f}i燃燒
熱水器通過負壓的“抽氣”作用，相對于正J1i燃燒系
統(tǒng)，仍能保持燃燒并維持較高的燃燒及煙氣水平；Ifi
¨i燃燒燃氣熱水器，當燃氣壓力低時，會I天l燃燒小
良產(chǎn)生一氧化碳增多或火焰熄滅的情況。
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警160×I
1 20xl
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40xl
圖3 天然氣壓力變化時一氧化碳體積分數(shù)變化曲線
@ 抗風穩(wěn)燃
沿?；虮狈降?出現(xiàn)大風天氣時，常會出現(xiàn)
燃，lc熱水器-4",?1~點火，水溫忽冷忽熱等情況 j|嚶
m r外界風壓較火，作用于煙管炯氣出口，導斂燃燒
小良或排燜不暢，因而會產(chǎn)牛有害氣體增多的情『兄，
危害用戶的健康。
風壓變化時正壓燃燒燃氣熱水器的出水溫度變
· A l2 -
李智，等：負壓燃燒燃氣熱水器安全性能的研究 第38卷第1期
化見圖4。對于正壓燃氣熱水器，當外界風速較大
時，風壓直接作用于火焰，風機的參數(shù)補償滯后于火
焰發(fā)生的波動，因此出水溫度會因風壓變化而產(chǎn)生
波動。當風壓進一步增大時，超出風機的調(diào)節(jié)范圍，
熱水器火焰被風吹導致熄火。風壓變化時負壓燃燒
燃氣熱水器的出水溫度變化見圖5。負壓燃燒燃氣
熱水器，當外界風壓增大并作用于煙管時，風機能及
時感知并進行參數(shù)調(diào)整，保持出水溫度穩(wěn)定的狀態(tài)。
圖4 風壓變化時正壓燃燒燃氣熱水器的出水溫度變化
52
5O
48
簧46
* 44
42
40
38
圖5 風壓變化時負壓燃燒燃氣熱水器的出水溫度變化
正壓燃燒燃氣熱水器與負壓燃燒燃氣熱水器抗
風壓下空氣過剩系數(shù)折算為l時的CO體積分數(shù)
(以下簡稱UCO)對比見圖6。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，
因風機作為感知外界環(huán)境的第一道屏障，當外部風
壓增大時，負壓燃燒燃氣熱水器在較大范圍內(nèi)均可
以保持良好的煙氣排放狀態(tài)。而正壓燃燒燃氣熱水
器，由于火焰受到直接沖擊，當風壓進一步增大時，
就會出現(xiàn)煙氣不良等情況，對用戶使用安全形成隱
患。
4 結(jié)語
通過對比可以發(fā)現(xiàn)，上置風機的負壓燃燒燃氣
熱水器，結(jié)合分離的一氧化碳報警器監(jiān)控裝置，可以
從多方面保證用戶的使用安全，杜絕了多種原因可
能產(chǎn)生的煙氣不良、有害氣體增多等安全隱患。同
2 0O0×1
l 600><1
Q1 200~l
800xl
400~1
80 l3U l8U 230 280 330 38O
風壓／Pa
— — 負壓燃燒? ? ?-正壓燃燒
燃氣熱水器 燃氣熱水器
圖6 正壓燃燒燃氣熱水器與負壓燃燒燃氣
熱水器抗風壓下UCO對比
時，負壓燃燒燃氣熱水器由于風機上置的結(jié)構(gòu)及運
行特征，優(yōu)點是風機不易粘連油污，使用壽命長，特
殊工況下溫度波動小或不波動，為用戶提供了穩(wěn)定
的熱水，保證了用戶的舒適性和使用安全。
參考文獻：
[1] 王麗．冷凝式燃氣熱水器換熱器的研究(碩士學位論
文)[D]．上海：同濟大學，2006：2—3．
[2] 王玉剛，鄭濤，李鍵，等．氣體檢測技術(shù)在家用燃氣熱
水器中的應用[C]／／2016年中國家用電器技術(shù)大會
論文集．寧波：中國家用電器學會，2016：1000—1003．
[3] 王紅勤，楊修春，蔣丹宇．電阻型半導體氣體傳感器的
概況[J]．陶瓷學報，2011，32(4)：602—604．
[4] 楊關(guān)生，向熹，盧克勤，等．一氧化碳防護系統(tǒng)設計與
應用[c]／／中國土木工程學會城市燃氣分會應用專
業(yè)委員會．中國土木工程學會城市燃氣分會應用專業(yè)
委員會2010年年會論文集．呼和浩特：中國土木工程
學會城市燃氣分會應用專業(yè)委員會，2010：152—153．
Research 0U Safety Performance
of Negative Pressure Combustion
Gas W ater Heater
LI Zhi．CAI Maohu
Abstract： The negative pressure combustion
gas water heater is combined with the separated carbon
monoxide alarm for monitoring， and the protection
technology for actively discharging harmful gas is applied，
and it has the protective performance of negative
pressure anti．escape。air extraction and stable combus．
tion，and can continuously provide user's with temperature—
stable hot water to ensure the comfort and the use
safety ofthe users．
Key words： gas water heater；negative pressure
combustion；top fan placement
· A l3 ·

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