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关于大气式燃烧智能热水机
在卫生热水供应系统中的应用
刘振印1 陈立飞2 陈永锋2
（1 中国建筑设计院有限公司 ，北京100044；2浙江杭特容器有限公司，浙江312300）
[提要]大气式燃烧智能热水机是一种新型智能、集成、模块化的供热设备。本文从介绍研制这种新型换热机组的目的、主要结构特点和热力性能测试进行对比分析，最后得出新型热水机优于其他换热机组的论点。
关键词 大气式燃烧 智能 集成 模块化 钢制常压热水炉 真空热水炉 热水机
一、 概述：
目前国内卫生热水供应绝大多数采用换热器间接加热供热方式，热媒采用城市管网高温热水或另设蒸汽、热水锅炉。随着国内对锅炉烟气排放的环保要求越来越严格，并逐步在淘汰燃油锅炉。由于普通换热器受制于热媒，解决热媒途径已迫在眉睫。近年来随着西气东送，城市天然气管网建设迅速，这为解决供热设备的能源问题提供了有利的条件。我公司受中国建筑设计院的委托，研发一种利用天然气燃烧直接供热的新型热水机。该热水机把热水的加热、贮存、热水循环进行有机的结合，具有智能、集成、模块化特点，机组占地面积小，使用与维护方便，达到无人值守。
二、 国内直接加热燃气热水机组的现状及发展趋势：
1. 钢制常压热水炉：热水出水温度波动大，加热较慢，普遍热效率不高。需要软水，水质差，易结垢。排烟温度高，需要较高的保温烟囱设置。体积较大，需定时清理，机房设置、安装有特殊要求，使用寿命5~10年，运行成本高。
2. 真空热水炉：采用低温冷凝蒸汽间接加热，热水出水温度波动大，加热慢，热效率低。排烟温度较高，需要较高保温烟囱设置。体积大，需定时清理，机房设置、安装有较高要求，使用寿命5~10年，运行成本高。
三、 新型大气式燃烧智能热水机性能特点及主要结构：
1. 热水机采用美国进口瑞百克（RAYPAK）燃气炉，大气式燃烧，火焰大小火两级控制，出水温度恒温，加热极快，热效率达92%以上。
2. 采用霍尼韦尔元器件，自控系统好，安全性极佳。
3. 排烟温度<130℃，装设烟气节能器，可降至100℃以下，无需保温烟囱，可直接排至室外，符合环保要求。
4. 运行平稳，噪声低于65dB。机组智能、集成、模块化设计可随季节及用水量合理匹配，机组占地面积小，使用与维护方便，达到无人值守，使用寿命15~20年。
5. 新型热水机主要结构特点如下
（1）热水机结构示意图：
（2）燃气炉结构图：
（3）高端翅片铜管，一次性挤压成型，具有高效的换热性能：
（4）可拆式炉排结构，平板式燃烧加热均匀：
（5）热水机匹配公司专用热水贮罐，材质采用不锈钢S30408、S31603、SUS444，碳钢衬铜、复合SUS444，确保水质。
（6）热水机预留了可连接太阳能、热泵、电辅助加热等余热利用接口，达到节能。
（7）热水机匹配格兰富水泵，设置了热水温度、压力传感器，控制系统实时采集热水各种数据，可连接到中央楼宇控制系统或远传控制。
6、热水机卫生热水供应系统：
四、 测试数据：
热水机型号：HTZ-R-35-1.0（RAYPAK W-1468型商用热水炉），使用单位：杭州市第一人民医院
检测单位：浙江省热工检测中心
1. 热水机额定供热量：353KW
最高热水压力：1.102MPa
最高出水温度：120℃
设计燃料：天然气
2. 实验测试目的：测定热水机的供热量、进出水温度、热效率
3. 测试数据：
序号 | 名称 | 符号 | 单位 | 实验数据 | |
工况I | 工况II | ||||
1 | 燃气低位发热量 | Q | KJ/Nm3 | 36733 | 36733 |
2 | 循环水量 | G | Kg/h | 25320 | 25398 |
3 | 进水温度 | tjs | ℃ | 33.33 | 33.72 |
4 | 出水温度 | tcs | ℃ | 45.89 | 46.34 |
5 | 进水压力 | pjs | MPa | 0.15 | 0.15 |
6 | 出水压力 | pcs | MPa | 0.08 | 0.08 |
7 | 热水机出力 | Q， | kw | 368.6 | 371.0 |
8 | 热水机热效率 | η | % | 91.974 | 92.040 |
9 | 平均热效率 | ηp | % | 92.01 | |
结论：测试采用天然气低位发热值，热水机平均出力为369.8kw，实际出力达到额定出力，平均热效率为92.01%
五、 热水机系列产品的开发与效益分析：
1. 热水机根据宾馆、饭店等常用的标准客房数进行归类，按50、100标准床位进行定型设计，便于给排水工程师设计、选型。
2. 应用实例及效益分析：
某养老中心公寓楼，共300个标准间600个床位，具备天然气能源，要求24h供应热水。
经计算热负荷为：301.9kw，约26万大卡/小时，可选取HTZ-R-25-1.0热水机一台，选配PAYPAK WH3-1125热水炉。工程一次性投资约40万元左右，若采用真空热水炉，需要考虑机房管路系统安装、保温烟囱设置，一次性投资约在50万元左右，采用常压热水炉加传统换热设备，投资约在60万元左右。
六、 结论：
公司研制、开发的大气式燃烧热水机，从立项到设计、试制、测试与试用，取得了圆满的成果。由于它具有新能源利用、节能、环保等优势，热水机作为整体模块化设计，智能、集成，减少了机房占地面积，第二代集成热水机占地面积已缩小到2m2，大大节约了安装、制作成本，热水供应选型设计方便，已为国内众多用户选用。
参考文献：
1. GB50015-2010，建筑给水排水规范
2. CECS134:2002，燃油、燃气热水机组生活热水供应设计规程
3. 05SS121，热水机组选用与安装
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