负压燃烧燃气热水器安全性能的研究

严利政

摘要：负压燃烧燃气热水器结合分离的一氧化碳报警器监控装置，应用主动排出有害气体的保护技术，具有负压防逃逸、抽气增燃以及抗风稳燃的防护性能，能为用户连续提供温度稳定的热水，保障用户的舒适性和使用安全。

关键词：负压燃烧；燃气热水器；安全性能

一、燃气热水器概述

燃气热水器出现至今，已经经历了逾100年的发展历史，在我国也有近40年的发展史。燃气热水器的发展经历了直排式、烟道式以及强制排气式等过程，目前已经进入技术相对成熟的阶段。然而，除了满足用户舒适性及节能环保的要求外，燃气热水器安全性始终是用户选型的主要考虑因素。

国家及行业标准对燃气热水器的安全性能提出多方要求，如GB6932—2015《家用燃气快速热水器》第6章性能要求中表6规定，强制排气式热水器应设置烟道堵塞安全装置和风压过大安全装置。同时还要求：风压在80Pa以下安全装置不能启动；在产生熄火、回火、影响使用的火焰溢出現象之前，关闭通往燃烧器的燃气通路。

负压燃烧燃气热水器为风机上置式，即引风型燃气热水器。为提高燃气热水器的安全性能，保障用户的用水安全，通过建立分离监控、主动排出有害气体的检测保护技术，以及风机上置的负压防逃逸、抽气增燃以及抗风稳燃的技术，利用5维防护的安全技术，从根本上杜绝了燃气热水器因燃烧不充分、意外熄火或烟气泄漏导致的安全隐患。

二、负压燃烧燃气热水器安全性能研究

传统燃气热水器采用的是“正压燃烧”，通过位于机体下部的风机。把燃气和空气混合“吹”入燃烧舱。而“负压燃烧系统”的原理则恰恰相反风机位于机器上部。气体是通过“负压”作用，以“吸”的方式在燃气热水器内部进行流动。这种系统的颠覆设计对燃气热水器整体性能的提升意义重大，更进一步巩固了燃气热水器的安全问题，只为确保用户能够更安然的畅享舒适热水体验。优点主要体现在以下三方面：

（一）消除烟气泄漏

燃气热水器内部系统的零部件之间难免存在焊接缝隙，随着使用年限增加，缝隙也会随之加大。“正压燃烧”是风机在向燃烧舱吹气体，燃烧舱内压力大于舱外压力，也更容易将携带一氧化碳的燃烧烟气从缝隙中“吹”出来。如果没有主动报警模块的话，吹进厨房内的一氧化碳含量一旦超过万分之二，就会发生一氧化碳中毒，这也是老旧燃气热水器存在的一个安全隐患。

而“负压燃烧系统”的上置风机将燃烧气体吸走形成负压，使得燃烧舱内部压力小于外界，就算机体有任何缝隙，气体也是从外界被吸入机体内部的。因此烟气无任何缝隙可四散逃逸，大大提高了废气的抽排效率。

（二）小负荷燃烧更稳定更安全

室内一氧化碳排放超标是引发燃气具安全事故的主要源头。要从根本上解决燃气具室内一氧化碳排放超标问题，一定要从燃烧本质入手，提高燃烧效率，减少一氧化碳的产生。

在同一小区内用户集中使用燃气量较大时使用燃气热水器，会发生水温不稳定，有时候还点不着火或者突然熄灭等现象。这就是燃气热水器在小负荷状态下燃烧工况不佳的表现，会使得燃气热水器排出更多的一氧化碳。加上如果是传统的正压燃烧系统的话，这些过量的一氧化碳就会通过零部件缝隙，被吹到室内引发室内一氧化碳超标，非常不安全。

一般燃气热水器在低气压状态下的燃烧性能，维持在国标规定的1000-3000帕范围内，也就是说最低能应对的燃气管道压力是1000帕。但在用气高峰时家家都开足了火力在抢气用，每家的气压会降低到500帕甚至更低。而采用负压燃烧系统，其强大的吸力可以让燃气更容易进入到燃烧舱内，再辅以将燃气分配器的喷嘴口径变大，进一步减少燃气流通时的气路阻力，提高燃气进气效率定保持小负荷稳定燃烧。即使气压低至200pa，使用也不成问题。这样燃烧充分且稳定，自然排放的一氧化碳就会更少。

（三）极端环境下保障安全运行

除了燃气进气口以外，燃气热水器的烟管也不断与外界发生着“气流传递”。外界环境的变化时刻影响着燃气热水器的运行状态。

例如室外大风堵塞烟管引发“爆燃”的问题。当室外大风时，会在燃气热水器烟管处形成较大的压力，使废气无法顺畅排出。而现在中国城市的住宅建筑楼又高又密，大风气流在密集楼宇之间会形成峡谷效应，造成风速加强而且多变，有时即使天气预报只有5级的风，但在刮过楼宇间时却可以形成强大的风压，干扰燃气热水器的正常运行。受外界强风影响高风压会“堵塞”住烟管，烟气无法正常排出。从而引发燃气积聚在烟道里，发生“砰”的一声爆燃。虽然普通燃气热水器一般设有防倒灌风装置，但这种物理防风手段仅能抵消30%的风压波动，一旦烟管外围风力超过6级，其抗风功能就会失效，严重的话还会导致气体外泄威胁人身安全。

更进一步讲传统燃气热水器的风机在下方，室外大风极易从烟管直通而下进入燃烧舱，而同时下置风机又在向上方吹送着气体，火焰遭受着这两股气流的双面夹击摇摆不定，自然就会导致洗菜洗澡的水温忽冷忽热。

而负压燃烧系统的优势就体现在其风机上置、横卧在换热器之上、烟管之下，像一把保护伞一样保护着整个燃烧舱不受外界大风的侵袭，并且还能通过风压传感器实时监测外界风压变化。智能调整风机转速动态，克服排烟阻力，遇强则更强，保障火焰稳定燃烧，烟气顺畅排出。充分而稳定的燃烧工况从根本上减少了室内一氧化碳的产生，同时也避免了爆燃危险的发生。

除了让安全更有保障外，负压燃烧系统由于燃烧效率更高，所以风机转速相对较慢，从而大幅减少了风机产生的噪音，让用户真正享受舒适的热水体验。但要做到风机上置首先要解决的是电机和风机耐热隔热处理的难题。当然如果配有冷凝二次换热器之后，烟气温度降低到60-80℃，一定程度缓解了这一挑战。但对上置式卧式风机的高温性能可靠性仍提出了巨大的挑战，这就需要良好的包裹绝热，也需要能耐受高温的高品质电机及其轴承元件，才能稳定工作，并且具备长寿运作的基础。

三、结语

综上所述，上置风机的负压燃烧燃气热水器，可以从多方面保证用户的使用安全，杜绝了多种原因可能产生的烟气不良、有害气体增多等安全隐患。同时，负压燃烧燃气热水器由于风机上置的结构及运行特征，优点是风机不易粘连油污，使用寿命长，特殊工况下温度波动小或不波动，为用户提供了稳定的热水，保证了用户的舒适性和使用安全。

参考文献：

[1]唐驳虎. 唐驳虎：家用燃气热水器的选购锦囊（下篇）[J]. 家用电器，2016，（11）：70-73.

[2]李晶. 静享舒适热水体验——A.O.史密斯超静音燃气热水器评测[J]. 家用电器，2013，（01）：42-43.