燃气采暖热水炉单风压管测风压的可行性研究

梁友新 梁展程

（广东万和热能科技有限公司 佛山 528325）

前言

自“煤改气”政策以来，燃气采暖热水炉得到了越来越多消费者的了解和认可，进入了越来越多的百姓家庭，中国燃气采暖热水炉行业得到了迅速的发展和壮大。但与此同时，燃气采暖热水炉的故障率也在不断上升，让用户备受困扰。据相关统计，风压管内积聚冷凝水堵塞导致机器无法正常运行的现象是最为突出的燃气采暖热水炉售后问题之一。风压管内产生冷凝水的原因是由于风机的驱动，燃烧后的高温烟气由于正压力的作用下进入正压风压管，同时外界的冷空气被带进燃气采暖热水炉内，正压风压管内的高温烟气被管外的冷空气冷却，管内高温烟气中的水蒸气冷凝为液态水。随着高温烟气不断补充及被冷却，正压风压管内的冷凝水不断积聚，继而堵塞整个传压通道，风压无法传递给风压开关，致使风压开关断开，机器停止运行。

燃气采暖热水炉行业中常见的处理方法有多种：方法一：风压管上设置集水盒，收集冷凝水，但这种方法没有防止冷凝水的产生，只是延长风压管被堵塞的周期；方法二：通过集烟罩表面的热量传递给风压管，加热内部气体，但这种方法也杜绝不了冷凝水的产生，水气混合体仍储存在风压管内，当管内热量不足时仍会积聚冷凝水；方法三：在风压管上开孔，让冷凝水滴出，但这种方法存在漏气而不能保压和出水孔被堵塞而积聚冷凝水的风险。行业中的处理方法还有很多，这里不一一列举。由于文丘里管的抽吸作用，使负压管内形成负压，高温烟气难以进入负压管内，负压管内无法产生冷凝水。本文所研究的方向正是燃气采暖热水炉单风压管取负压的可行性，从源头上杜绝因风压管内产生冷凝水而导致无法传压的情况。

1 实验设备及条件

1.1 实验设备

实验设备包括能效测试台、微压计、变频电源、烟气分析仪等，如图1所示。

图1 实验设备

1.2 实验条件

环境条件为环境温度21.5 ℃，大气压102 kPa，空气湿度47 %，试验气为12T天然气，燃气温度21.5 ℃。本试验采用某品牌额定热负荷为26 kW的燃气采暖热水炉，具体性能情况如表1；该燃气采暖热水炉所采用的风机参数如表2。

表1 燃气采暖热水炉性能情况

表2 风机参数

2 实验结果与分析

2.1 燃气采暖热水炉在空载、50 %额定热负荷、额定热负荷下负压值随风机工作电压降低的变化情况

风机工作电压直接影响风压的大小，GB 25034-2010《燃气采暖热水炉》条款6.5.8.2中也提出了逐渐降低风机工作电压的情况下对整机的性能要求。因此，采用逐渐降低风机工作电压测试风压值的方法是验证燃气采暖热水炉单风压管测风压可行性的有效手段之一。

燃气采暖热水炉分别在空载、50 %额定热负荷、额定热负荷三种状况下，风机工作电压从220 V逐渐降低至140 V，测试负压值的变化情况，如表3和图2。

图2 负压值随电压降低的变化情况

表3 负压值随电压降低的变化情况

通过对比分析，燃气采暖热水炉在空载、50 %额定热负荷、额定热负荷三种状况下，检测到的负压值随风机工作电压的降低而减小，且电压降到140 Pa时，由于风机转速的骤降，三者检测到的负压值趋于一致。但总体来说，燃气采暖热水炉在额定热负荷下所产生负压是最低的，同时燃气采暖热水炉在额定热负荷下运行是常见情况。综合以上分析，燃气采暖热水炉在额定热负荷的工况下更能验证单风压管测风压的可行性。因此，后续的实验均以额定热负荷的工况来进行。

2.2 不同取压点上负压值随风机工作电压降低的变化情况

为验证燃气采暖热水炉单风压管测风压的可行性，本文在风机上选取5个取压点进行实验，如图3。A1为目前风机已设定的取压点，A2为以A1为基准向蜗壳内壁方向偏移10 mm的取压点，B1为以A1为基准向远离风轮方向偏移10 mm的取压点，B2以B1为基准向蜗壳内壁方向偏移10 mm的取压点，C为靠近叶轮，与叶轮和蜗壳内壁等距的取压点。A1、A2、B1、B2取压点负压值随风机工作电压降低的变化情况，如表4。

图3 风机上的5个取压点

表4 A1、A2、B1、B2取压点负压值随电压降低的变化情况

比较A1与A2数据，靠近蜗壳内壁的A2平均值低于A1平均值，A2差值低于A1差值；比较B1与B2数据，靠近蜗壳内壁的B2平均值低于B1平均值，B2差值低于B1差值。通过判断可理解为A1较A2的负压值大，A2较A1稳定；B1较B2的负压值大，B2较B1稳定。综合以上对比表明：受蜗壳内壁面粘性摩擦力的影响，靠近蜗壳内壁取压点的负压值较小，但风压稳定。

比较A1与B1数据，靠近风轮的A1平均值高于B1平均值，A1差值高于B1的差值；比较A2与B2数据，靠近风轮的A2平均值高于B2平均值，A2差值高于B2的差值。通过判断可理解为A1较B1的负压值大，B1较A1稳定；A2较B2的负压值大，B2较A2稳定。综合以上对比表明：受出风口稳流的影响，靠近出风口取压点负压值较小，但风压稳定。

基于单风压管测风压对负压值需足够大的考虑，又因A1、A2、B1、B2四个取压点的差值相差不大，优选四者中负压值最大的A1取压点作为单风压管取负压的进一步实验对象。另外，本文选取了一个靠近风轮且靠近蜗壳内壁的取压点C，该点与风轮和蜗壳内壁等距，如图3。测试C取压点随风机工作电压降低的负压值，且与A1取压点的实验数据比较，具体如表5和图4、图5。

表5 C、A1取压点负压值随电压降低的变化情况

图4 C、A1取压点负压平均值随电压降低的变化情况

图5 C、A1取压点负压差值随电压降低的变化情况

比较C与A1数据，靠近风轮的C平均值高于A1平均值，C差值远高于A1差值；通过判断可理解为C较A1的负压值大，C的稳定性远低于A1。综合以上对比表明：受气流湍流的影响，靠近风轮取压点的风压较不稳定，但负压值较大。

但从C取压点的下限值看出，负压值也是相对较高的，可弥补稳定性不足的缺点。因此，C取压点可作为单风压管取负压的进一步实验对象。

2.3 燃气采暖热水炉安装3 m加长烟管下不同取压点上负压值随风机工作电压降低的变化情况

由于燃气采暖热水炉安装加长烟管在用户家中是比较普遍的现象，因此能否实现单风压管测风压必须考虑安装加长烟管后的风压值是否可靠。行业中制造商允许用户终端安装的烟管最长长度普遍是3 m，因此本文以下的实验是在燃气采暖热水炉安装3 m加长烟管的情况下进行的，具体数据如表6和图6。

表6 安装3 m加长烟管，C、A1取压点负压值及烟气成份随电压降低的变化情况

图6 安装3 m加长烟管，C、A1取压点负压值及烟气成份随电压降低的变化情况

通过数据对比看出，当风机工作电压逐渐降低至一定程度时，虽然CO含量仍符合GB 25034-2010的要求，但A1取压点的负压值已相当低，难以匹配合适的风压开关；总体上，C取压点的负压值比A1取压点的大，且当风机工作电压降至140 V时，仍有压力余量。实验数据表明，C取压点匹配适当的风压开关，能使风压开关稳定闭合，燃气采暖热水炉可实现单风压管测风压。

3 结论

本文通过研究及实验验证，为实现燃气采暖热水炉单风压管测风压提供了依据，验证了燃气采暖热水炉单风压管测风压的可行性，本文结论如下：

1）燃气采暖热水炉在额定热负荷的工况下更能验证单风压管测风压的可行性。

2）受蜗壳内壁面粘性摩擦力的影响，靠近蜗壳内壁取压点的负压值较小，但风压稳定。

3）受出风口稳流的影响，靠近出风口取压点负压值较小，但风压稳定。

4）受气流湍流的影响，靠近风轮取压点的风压较不稳定，但负压值较大。

5）在风机上选取适当的取压点及设置适当的风压开关，能使风压开关稳定闭合，燃气采暖热水炉可实现单风压管测风压。