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燃气壁挂炉选型与系统匹配:功率、热水产率、冷凝炉差异与系统形式

发布日期 :2019.07.04 浏览次数 : 2970 鼎格舒适家官网

燃气壁挂炉是家用采暖系统的热源,选型不是挑品牌排名,而是把炉子的输出能力与住宅的负荷、末端形式、用水习惯三者对齐。常见的选型错误是按建筑面积乘一个系数定功率,忽略围护结构、朝向与用水点数量,结果要么功率偏大频繁启停,要么在冬季同时开热水时水温忽冷忽热。本文按功率、热水产率、冷凝与非冷凝、系统形式四条线说明选型与匹配的方法,数字只引用现行标准与产品样本口径。

一、功率由热负荷决定,不由面积单算

壁挂炉的输出功率要覆盖两项需求:采暖热负荷与生活热水负荷。采暖热负荷与围护结构保温水平、窗墙比、层高、朝向有关,成都住宅冬季供暖热负荷概算可取 60~100 W/㎡(围护结构一般条件下的工程经验概算,不可挂国标名义)。用这个区间乘以采暖面积,得到的是采暖侧的功率量级;但决定最终选型的往往不是采暖侧,而是热水侧。这一类问题在中央空调与地暖知识里还有按工况分开的对照说明。

按 GB 50736—2012,成都属夏热冬冷地区,冬季供暖室外计算温度取 2.7 ℃,主要房间供暖室内设计温度宜采用 16~22 ℃。负荷计算得到的功率与这组气象参数直接相关,因此同一套户型在不同城市所需的功率并不相同,不能照搬外地的经验值。

二、采暖负荷与热水负荷谁更大

在围护结构较好的住宅里,采暖热负荷通常明显小于生活热水负荷的瞬时需求。原因在于采暖是长时间、低强度的持续补热,而热水是短时间、高强度的取热:一个淋浴花洒的额定流量约 8 L/min 量级(工程经验值),要在冬季把自来水加热到出水的温度,瞬时耗热量很大。如果同时开启两个用水点,热水侧的瞬时需求还要叠加。

需求项特征对选型的影响
采暖热负荷持续时间长、功率密度低决定长期运行工况,按热负荷计算
生活热水负荷瞬时功率高、用水点可叠加常成为决定炉子功率的约束条件
两项同时发生冬季同时采暖与取热水需核对炉子能否兼顾,必要时设生活热水优先

因此选型顺序应先算采暖热负荷,再用热水产率校核是否满足同时用水的需求,两者取较大值对应的功率档。只按面积选功率,容易忽略热水侧的瞬时峰值。

三、热水产率与实际用水点匹配

热水产率指的是炉子在规定温升条件下每分钟能出的热水量。校核时要按最不利的用水组合计算:把同时开启的用水点流量相加,再换算成炉子的产率要求。普通淋浴花洒约 8 L/min 量级,若同时开启厨房与卫生间两处用水,流量要叠加;只按单个用水点选型,会出现"开一个够、开两个凉"的情况。

与水流量对应的是温升。进水温度随季节变化,冬季自来水温度低、需要提升的温差大,同样产率下出水能力会下降。选型时要问清热水产率对应的温升条件,不能只看标称产率数字而不看其测定工况。

如果家庭用水点较多、或者存在同时用水的习惯,可以评估设置生活热水优先或提高热水侧能力的方式;若用水点少、且不同时使用,则按单点需求核算即可。用水习惯是选型中无法从图纸上读出的变量,需要在选型前与住户确认清楚。

四、冷凝炉与非冷凝炉的差异

壁挂炉按是否回收烟气中水蒸气的凝结潜热,分为普通(标准)炉与冷凝炉两类,热效率口径不同。普通炉的热效率为 88 %~92 %,冷凝炉为 96 %~105 %(均为按低位热值计算的产品样本口径)。冷凝炉按低位热值计可以大于 100 %,是因为它回收了烟气中水蒸气凝结释放的潜热,并不违反能量守恒。

类型热效率(按低位热值)与末端的关系
普通(标准)炉88 %~92 %对回水温度不敏感,适配高温末端
冷凝炉96 %~105 %需较低回水温度才能发挥凝结换热的优势

冷凝炉的高效率依赖回水温度足够低,使烟气中的水蒸气能在换热面上凝结。若末端按暖气片的高温工况运行,回水温度偏高,凝结换热的份额下降,实际效率优势会被压缩。因此冷凝炉与低温末端(如地暖)的匹配性更好;用于暖气片系统时,要评估末端能否在较低水温下满足房间热负荷。

五、系统形式与末端水温的匹配

选炉子之前要先确定末端形式,因为供热水温的口径不同。地暖末端按 JGJ 142—2012 控制供水温度,民用建筑宜采用 35~45 ℃、不应大于 60 ℃,供回水温差不宜大于 10 ℃ 且不宜小于 5 ℃;暖气片系统按 GB 50736—2012 第 5.3.1 条,宜按 75 ℃/50 ℃ 连续供暖进行设计,供水温度不宜大于 85 ℃,供回水温差不宜小于 20 ℃。两者对水温与流量的要求相反,地暖是低温大流量,暖气片是高温小流量。

末端形式设计供水温度供回水温差
地面辐射供暖宜 35~45 ℃,不应大于 60 ℃不宜大于 10 ℃ 且不宜小于 5 ℃
散热器供暖不宜大于 85 ℃,宜按 75 ℃ 设计不宜小于 20 ℃

地暖与暖气片混装时,需要在系统中设置混水或分流措施,让两种末端各自获得合适的水温,而不能用同一个供水温度同时供给。混装方案的可行性取决于末端比例与水力计算,不能用一句"调低水温即可"带过。

六、安装与运行条件的核对

  • 燃气条件:核对气源种类与供气压力,与炉子铭牌要求一致;燃气管道由具备资质的单位施工。
  • 排烟与进气:烟道走向与排烟口位置满足产品安装要求,排烟不得排入封闭空间。
  • 水系统:核对系统工作压力与安全阀设定值,膨胀罐容量与系统水容量匹配。
  • 过滤器与除污:按 JGJ 142—2012,分水器前应设过滤器,系统运行前应冲洗至排出水不含泥沙、铁屑。
  • 运行参数:按末端形式设定供水温度与供暖曲线,按室外温度自动调节。

安装条件的核对不应留到设备进场之后。气源种类、供气压力、烟道走向与系统水容量,任何一项与所选机型不匹配,都会导致安装方案调整甚至更换机型。把这些条件在选型阶段先确认一遍,可以避免后续返工。

七、成都住宅的选型核对

成都冬季室外湿度高,空气源设备在湿冷条件下易结霜,而燃气壁挂炉的输出与室外湿度关系不大,这使它在成都的冬季工况下运行较为稳定。选型时按以下顺序核对:先按 60~100 W/㎡ 的概算区间算采暖热负荷,再按同时用水的淋浴流量校核热水产率,两者取大值定功率档;再按末端形式确定是否选用冷凝炉;混装系统另做水力校核。价格随品牌、规格与当期政策波动,以实际报价为准,本文不针对任何品牌或型号给出推荐。

八、选型中常见的三种误区

一种是只按面积定功率。面积只是估算的起点,围护结构、朝向、层高与窗墙比都会改变热负荷,户型相同、朝向不同的两套住宅,所需功率可能落在概算区间的两端。只按面积定功率而不做校核,容易选到偏大的档位。

另一种是忽略热水端的瞬时需求。仅按采暖负荷选定功率后,冬季同时开启两个用水点时热水温度会下降,体感表现为水流一变就变凉。校核时要按最不利的用水组合核算热水产率,再与采暖热负荷取较大值。

还有一种是把冷凝炉配在高温末端上。冷凝炉的高效率依赖较低的回水温度,若末端按暖气片的高温工况运行,凝结换热的份额下降,效率优势被压缩。选用冷凝炉之前应先确认末端能否在较低水温下满足房间热负荷,否则高能效只停留在名义上。

误区表现核对方法
只按面积定功率功率偏大、频繁启停按热负荷概算区间校核
忽略热水瞬时需求同时用水时水温下降按最不利用水组合核算热水产率
冷凝炉配高温末端效率优势不明显核对末端可用的供水温度

九、结论

燃气壁挂炉的选型落点是匹配:功率由采暖热负荷与生活热水负荷中较大的一项决定,热水产率要按同时用水的用户流量校核,冷凝炉与低温末端的匹配性更好,末端形式决定了系统供水温度与流量的口径。把这四项对齐,再核对燃气、排烟、水系统与运行参数等安装条件,选型才有依据。成都住宅在冬季湿冷条件下,壁挂炉作为独立热源的运行稳定性较为适合本地工况。以上技术口径由四川鼎格舒适家暖通工程团队按现行国家标准与本地项目条件整理,供选型与设计参考。

壁挂炉安装在厨房墙面,下部连接采暖供回水管与生活热水管,上部为排烟管
图注:壁挂炉同时承担采暖与生活热水两项职能,选型时需要把采暖热负荷与热水产率两项需求分别校核,再与末端形式匹配。

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