快速燃气热水器实现热水零等待的实践探索

2019-03-28

应用能源技术 2019年3期

(南京高等职业技术学校,南京 210019)

0 引言

随着人民生活水平的日益提高，在以前解决生活热水的供应欠缺基础上，大家对家庭生活热水需求提出了全新的要求，希望能够实现即开即用“零等待”的舒适性要求。对于有足够的安装空间储热水箱，使用空气源热泵热水器、容积式燃气壁挂炉、热管式太阳能热水器等本身有储热水箱的生活热水设备的大户型家庭来说，在储热水箱和生活热水供应点最远端之间加设一根循环管、一台循环泵及一套控制系统就可以实现。而对于使用普通燃气热水器、即热式燃气壁挂炉等快速燃气热水器的小户型用户来说，由于没有储热水箱，无法直接加设生活热水循环系统，从而无法提供即开即用的生活热水。用户在使用生活热水过程中，必须先放掉存留在热水管道中的冷水，等待一段时间后才能够有生活热水出来，不仅会浪费大量的水资源，也带来使用中的不便。这种弊端对于厨房与卫生间布局间隔较远的用户来说更为明显。

1 直接增加循环泵

借鉴带有储热水箱的生活热水循环系统，提出了“循环泵+燃气热水器+循环管”的热水循环形式的设想，如图1所示。这种形式是在原有生活热水管道系统中增加一根连接生活热水最远端用水点和燃气热水器冷水进入管之间的循环管，在循环管上加装一台小功率屏蔽泵而组成。考虑到自来水、热水和循环水的流向问题，在管路系统中加装了单向阀1和单流阀2。当没有生活热水需求时，为了保障热水管道中的水温不至于太低，循环泵按照循环泵可以按照定时、定温、手动等三种模式运行。在定时运行模式下，循环泵可以分为白天和夜间两种形式，按照预先设定的不同运行间隔模式供用户根据对热水温度的偏好、热水最远端用水点的距离等情况进行选择。循环泵也可以根据预先设定的温度进行运行，当生活热水最远端用水点的温度低于设定的最低温度时，循环泵运行，达到最先设定的最高温度时，循环泵停止运行。循环泵运行时，水流按照“循环泵→燃气热水器→热水管→单向阀→循环管→循环泵”的流向在封闭的环路中进行流动，触发燃气热水器内部的水流开关，使热水器短时间运行，将热水管中的冷水置换为热水以确保热水管道中的时刻存在不低于一定温度的热水。当打开用水点的热水龙头需要热水时，水流按照“自来水管→单向阀1→燃气热水器→热水管→用水点”的流向流动，进入燃气热水器的自来水触发水流开关使之点火运行，循环泵不管是否在运行都停止运转，用水点水龙头打开的同时就有满足一定温度的热水流出，实现生活热水的零等待。

图1 直接增加循环泵系统

这种直接增加循环泵的热水循环形式在实际使用过程中，循环泵的每一次运转都会引起快速燃气热水器的点火运行，势必造成由于频繁点火而使得设备寿命缩短、影响采暖效果等现象。

2 加设缓冲水箱减少频繁启动

针对上述系统中涉及到的设备频繁启动问题，提出“燃气热水器+缓冲水箱+循环泵+循环管”的设想，如图2所示。这种形式的循环系统主要是在燃气热水器和用水点之间安装了一个4～8 L的缓冲水箱，当没有热水需求且缓冲水箱中的水温不低于最低预设温度时，水流在循环泵的作用下在用水点和缓冲水箱之间流动，既能满足热水管道中有满足最低温度的热水，又不至于频繁启动燃气热水器。为了进一步控制水流方向，加装了两个单向阀和一个电动三通阀。

图2 带有缓冲水箱的循环系统

当循环泵按照控制器的指令运转时，电动三通阀的AB连通，水流按照“循环泵→三通阀→缓冲水箱→热水管→单向阀2→循环管→循环泵”流向流动，满足热水管中有符合需要的热水，不会造成燃气热水器点火运行。经过多次的热水循环之后，缓冲水箱中的热水温度也会逐步降低。当缓冲水箱里面的热水温度低于设定的温度时，循环泵运转，电动三通阀的AC连通，水流按照“循环泵→三通阀→燃气热水器→缓冲水箱→热水管→单向阀2→循环管→循环泵”的流向流动，循环加热缓冲水箱和热水管中的热水，直到缓冲水箱中的水温达到预设的最高温度为止。当用户打开用水点热水龙头时，循环泵不管是否在运行都停止运转，电动三通阀AC连通，水流按照“自来水→单向阀1→三通阀→燃气热水器→缓冲水箱→热水管→用水点”的流向流动，为用户“零等待”提供生活热水。

这种形式的热水循环系统由于缓冲水箱的存在，可以减少燃气热水器由于循环泵运转引起的频繁点火。但是多次循环后，随着缓冲水箱中水温的下降，依旧需要启动燃气热水器进行加热，没有彻底解决燃气热水器的点火运行次数较多的问题。