燃气灶具的高、大、尚

2018-09-27

五金科技 2018年4期

我国是燃气灶具产销大国，产量占全球70%，国内用户超过1.8亿。燃气消耗总量巨大。家用燃气灶具经过三十年的快速发展，其安全性能，使用性能、结构、材料等方面都取得了长足的进步，我国的燃气灶具技术水平已达到全球的领先水平。

燃气灶具的性能提高，不单是可以改善用户的使用安全、可靠性、便利性更重要是能达到环保节能的效果。如果燃气灶具的热效率能够提高20%，相当于再造一个西气东输首期工程。近两三年，特别是新的国家能效等级标准规范的出台，家用燃气灶具的性能又得到了进一步提升，相对过去，有了十分鲜明的特点。燃气灶在新时期也变得更加“高、大、尚”。

家用燃气灶具的“高”

燃气灶具的“高”是指灶具的高热效率。燃气灶具的高热效率是衡量燃气灶使用性能的重要热工性能之一，也是目前国家的能源政策要求控制的项目，GB16410-2007《家用燃气灶具》中规定为强制性条款。

2014年国家出台了GB30720-2014《家用燃气灶具能效限定值及能效等级》标准。一方面规定了燃气灶具的热效率限定值（即最低值），另一方面又规定为灶具节能产品的能效要达到二级或二级以上。此标准的颁布和实施，迫使同时也激发了企业研发、制造、推广燃气灶具节能产品的热情和愿望。经过三年多的时间，各大中型企业八仙过海、各显其能，企业产品的热效率取得突飞猛进的提升，实现燃气灶具的“高”。

GB16410-2007标准规定燃气灶的热效率，台式不低于55%，嵌入式不低于50%，在GB30720-2014中，热效率值的限定值提高，且明确了节能产品的要求。根据全国部分企业产品的能效检验不完全统计结果来看，大型企业的产品均为一级能效，中型企业二级能效以上的产品占比超过90%，三级能效的产品只有小型企业生产。整个灶具行业的产品是高效、节能的。

热效率的高低由其燃烧系统决定。近年节能灶具产品的研发，主要集中在燃烧系统的结构优化设计和散热损失的减少措施上。主要解决的途径包括：①采用全预混红外无焰燃烧技术，该类产品有多孔红外陶瓷板的全预混燃烧器和金属网格聚能燃烧器两大类（见图1，图2），它们都是采用全预混的燃烧方式，通过减少过剩空气，大幅提高辐射换热量，减少排烟热损失。因全预混不需要考虑燃烧所需的二次空气，可有效降低锅支架高度，辅助以聚能环等措施，减少散热损失，因此可大幅度提高热效率。目前这种类燃烧器的热效率是灶具中最高的。行业中大企业的全预混燃烧器产品热效率均达到75%以上。远高于国家标准中的一级能效。②采用旋流燃烧技术，其中以讯达和超人的产品为代表（见图3，图4）。这类燃烧器的火孔采用条形倾斜火孔，使燃烧火焰产生旋转，强化了传热，增长了换热时间，有效地提高了换热系数，达到了提高热效率的目的。经过近年来不断地改进，该产品的主要缺点，热负荷偏低的问题得到妥善解决，额定热负荷已大大提高。③采用特殊结构的燃烧器，其中包括多管射流式和单管直喷式双螺旋火孔燃烧器等。下图5中是一种异型扩压高效混合结构的燃烧器，这种特殊的结构采用异型引射管和混合腔，有效降低燃烧器引射管的阻力，形成二次扩压，提高了一次空气系数，使燃烧更充分，同时改良换热条件，减少热损失，达到提高热效率的目的。目前有不少企业配有特种燃烧器灶具的热效率可达到70%，热工性能远优于五年前的产品。

图1 多孔陶瓷红外辐射燃烧器

图2 金属网格红外聚能燃烧器

图3 不锈钢旋流燃烧器

图4 内旋聚焰燃烧器

图5 异型扩压式引射器

国外的燃气灶具产品，对于热效率的要求较低，美国、欧洲地区的产品热效率要求很低，通过对欧洲知名品牌灶具的热效率测试可知，多数产品只能达到限定值的要求，没有产品能够达到一级能效的要求。

家用燃气灶的“大”

燃气灶的“大”是指灶具的“大”热负荷。近三年来，燃气灶具的热负荷设计值大幅提高，可达到国家标准规定的上限。这是灶具产品性能提高的一个显著特点。

二十年前家用燃气灶具的热负荷设计很少超过4.2kW，行业内著名企业的热负荷达到4.17kW，即冠以“超级猛火”的称号，在市场上十分畅销。五年前灶具的主流产品的热负荷为3.8kW到4.2kW之间。GB16410-2007《家用燃气灶具》标准中为了体现中国餐饮文化的猛火需求，对热负荷有以下规定：“两眼和两眼以上的燃和气电两用灶应有一个主火，其实测折算热负荷，普通型灶≥3.5kW，红外线≥3.0kW。”由此条要求可以看出，十年前主流产品的热负荷不高，此条的制定原因基于热负荷3.8kW负偏差-10%取整的技术原因。由于红外线灶是采用全预混燃烧，其热负荷增大，燃烧器结构体积会更加庞大，同时考虑其有较高的热效率，故限定红外线灶的热负荷≥3.0kW。经过10年的发展，特别是近三年的技术革新，燃气灶的燃烧技术取得显著突破，热负荷设计值大辐提高，普通大气式灶产品的热负荷设计值为4.2kW以上，主要为4.5kW（液化气），4.8kW（天燃气），红外线灶主流的产品至少有热负荷为4.0kW，红日、华帝等公司的红外线灶产品的热负荷可达到4.5kW（液化气），4.8kW（天然气），热负荷的提升十分显著。目前至少有超过二十家企业上市产品的热负荷达到5.0kW以上，达到GB16410-2007《家用燃气灶具》标准规定的上限。不少中型企业都已具备生产大负荷灶具产品的能力。

提高燃气灶的热负荷，必须通过燃烧器的设计改进和燃烧技术的革新。燃气灶具主要采用部分预混式燃烧，因此热负荷的提高正常情况下是增大燃烧器的结构尺寸，保证燃烧器具有足够多的引射空气能力，即具有不低于0.5的过剩空气系数。事实上目前大负荷燃气灶的燃烧器只有少部分采用此种方式，更多是采用全新设计的燃烧器。通过改变燃烧器的内部结构，增大引射管喉部尺寸和减少混合段、扩压断的阻力，大幅度提高一次空气系数到0.7以上，保障燃烧所需空气量，有效降低烟气总量，有利于提高热效率，同时通过改变燃烧器头部火孔的结构和尺寸来提高火孔总面积，提高火孔热强度，强化二次空气补充，使燃烧更加充分。

目前采用新型的燃烧器结构有三引射管燃烧器，此燃烧器由三个引射管组成，较正常的燃烧器增加一个中尺寸引射管，同等条件下可增加30%到40%左右的热负荷，还有异型扩压管高效引射混合技术的燃烧器，引射管采用异形混合腔，大大降低引射阻力，提高一次空气系数，除上述结构的燃烧器外，还有逆向双旋流结构，这些燃烧器通道混合燃烧结构，多级增压，多次分流结构等技术类型的燃烧器设计宗旨均是提高燃烧器引射器的引射能力，即提高一次空气系数，保障大负荷燃烧器有充足的空气量，使燃烧充分，提高热效率。

燃气灶具的“尚”

燃气灶具的“尚”实际是其时尚元素。即产品是在满足其烹饪的基本性能的基础之上，融入更多的时尚元素，体现出更多时代痕迹的特点。我国的燃气灶的时尚体现在以下几个方面：

①集成灶的异军突起

集成灶一般是集吸油烟机、燃气灶、消毒柜、储藏柜或蒸箱等多种功能于一体的厨房设备。集成灶经过十五年的发展，近两年集成灶的市场销量大幅度上升。其以灶具的烹饪功能为核心，辅以油烟排除、厨房用具的消毒、储藏等功能，具有节能空间、排除油烟效果好且易实现人机互动等智能功能，是厨房器具发展的一个创新，也使灶具更有（修改为“具备”）新时代的时尚元素，符合互联网时代的智能进化。下图6和图7是两种常见的集成灶。

图6 带储物柜的集成灶

图7 带蒸箱的集成灶

②面板材料结构的多样化

燃气灶面板材料，由原来的不锈钢已发展到以不锈钢和钢化玻璃为主，又有陶瓷、大理石等非金属材料、金属材料还有彩色不锈钢、物氯隆不粘油、以及冷轧板的彩色喷涂处理等。正现百花齐放远景。这些材料的使用大大丰富了产品的结构款式，满足了不同消费者的审美观念和使用要求。

③智能功能的应用

家用燃气灶已就安全性、使用功能等方面，做到智能化控制和熄火报警、油温过高后控制、火力调节、自动定时、预约开机以及物联网人机沟通等技术的应用，使得燃气灶的使用更加人性化和便捷化。

④结构形式的变化

这些产品类似于其他工业产品中的“概念产品”，如“概念跑车”等。现介绍两种形式产品，第一是华帝股份公司的“魔碟灶”见下图8，这是一款大气式灶具的革新性创新，该灶采用新型悬浮式燃烧器，把灶头置于灶具面板之上，解决了燃烧学在灶具上的很多技术难点，同时设计了燃烧器，自动翻转机构，燃气灶在不用时燃烧器翻转，直立于灶面板之上，可解决清洁等一系列问题。该产品俨然是厨房中的一件工艺品。第二是迅达科技集团股份有限公司的平板灶见图9，该灶显著的特点是燃烧器整体置于灶具面板的上方，灶的主体结构超薄，旋塞阀主体厚度就由普通灶的50mm减薄至18mm。该产品的隐藏式底壳面板结构，解决了其它产品安装损伤橱柜、置换困难等缺点，与传统结构的灶具存在很大差异，体现出时代多元化的特色。