摘要：本文通過理論分析探討通過周期性停機運行的方式提高普通壁掛爐平均供暖熱效率的可行性分析。

關(guān)鍵詞：普通壁掛爐平均供暖熱效率

前言普通壁掛爐是人們對采用普通燃燒技術(shù)的壁掛爐的通稱。這種壁掛爐是在比例調(diào)節(jié)燃燒器(燃氣量可調(diào)、進風量不可調(diào))的作用下進行工作的。普通壁掛爐的弊端就是由于燃氣和空氣無法時時達到完全燃燒的混合比，空氣系數(shù)在壁掛爐的部分熱負荷狀況下偏高。普通壁掛爐在這種工作狀況下，煙氣帶走的熱量損失偏大，污染排放物指標較高，熱效率在部分熱負荷狀況下偏低。

據(jù)了解，國產(chǎn)的普通壁掛爐產(chǎn)品通常在滿負荷的情況下，熱效率約為90%在負荷較小的情況下，熱效率在約為85%。因此出現(xiàn)了熱效率更高的冷凝式壁掛爐，冷凝式壁掛爐是使用目前世界上先進的冷凝技術(shù)，即將煙氣中的余熱回收利用，其燃燒方式為全預(yù)混的比例調(diào)節(jié)。另外，冷凝壁掛爐的排煙溫度最低可降到40℃左右，煙氣中水蒸氣潛熱基本被充分吸收和利用，故此熱效率可大于100%，最高可達109%。

但由于冷凝壁掛爐價格昂貴，目前，國內(nèi)壁掛爐用戶大多采用的還是普通壁掛爐，因此本文通過理論分析探討通過周期性停機運行的方式提高普通壁掛爐供暖平均熱效率，仍具有非常實際的指導意義。

1普通壁掛爐采暖燃燒控制原理注解：機器采暖負荷范圍8kW～20kW(機器標定負荷范圍)，即負荷需求(12kW)在機器標定負荷范圍內(nèi)，機器將執(zhí)行恒溫控制方式。這時機器輸出負荷等于負荷需求(假設(shè)熱效率為1)。當負荷需求大于機器最小標定負荷，供暖期間機器執(zhí)行恒溫控制負荷需求小于機器最小標定負荷，且采暖出水溫度高出采暖設(shè)置溫度5℃時，供暖期間機器將執(zhí)行高5℃停機的周期運行方式。(如圖1、2所示)。注解：由于負荷需求為6kW小于機器最小標定負荷8kW，這時機器燃燒時采暖出水溫度將很容易高出采暖設(shè)置溫度，當高出5℃時機器將停機，并執(zhí)行回差控制進入下一周期，如此循環(huán)。

2提高普通壁掛爐的平均供暖熱效率的可行性分析由于普通壁掛爐采用普通燃燒技術(shù)，提高壁掛爐本身熱效率的空間非常有限，但是普通壁掛爐產(chǎn)品通常在滿負荷的情況下，熱效率約為90%在負荷較小的情況下，熱效率在約為85%，即壁掛爐在大負荷時的熱效率明顯比低負荷時的熱效率要高，而在整個供暖季節(jié)期間的負荷需求不一致，壁掛爐有可能在負荷小(熱效率低)與滿負荷(熱效率高)區(qū)間內(nèi)變動，若能讓壁掛爐在實際負荷需求小的情況下也工作在熱效率較高的負荷段時，則能提高壁掛爐的平均供暖熱效率，達到節(jié)能的效果。

以下進行分析。在負荷需求一定的情況下，一段時間△t(△t=t2-t1)內(nèi)的負荷需求量可用下(1)式計算?！鱍=Qp△t=Qsc(t2-t1)(1)式中c采暖熱效率(%)△Q一段時間內(nèi)的負荷需求量Qp單位時間有效熱負荷Qs單位時間輸出熱負荷由(1)式可知，△Q與Qp成正比關(guān)系，因此要獲得相同的負荷需求量△Q，Qp越大則需要的時間△t(△t=t2-t1)越小。為了更形象的描述，假設(shè)單位有效熱負荷為Qp1=10kW，時間△t1=8min，則根據(jù)公式(1)式，負荷需求量△Q1=(108/60)=1.33kWh，如下圖3所示(陰影部分即△Q1)當單位有效熱負荷為Qp2=16kW，為了獲得相同的負荷需求量△Q2(即△Q1=△Q2)，根據(jù)公式(1)可計算出需要的時間△t2=5min，如圖4所示(陰影部分即△Q2)。如圖5所示，假設(shè)c恒為1，則可以認為壁掛爐輸出熱負荷為16kW，運行5min停止運行3min(周期性運行)所得到的總負荷等于壁掛爐輸出熱負荷為10kW，運行8min所得到的總負荷，以此作為一個運行周期，兩種方式所得到的總負荷總是相等的，但實際上普通壁掛爐的熱效率c是在滿負荷時最大，隨著負荷減少c也減小，因此在相同的負荷需求的情況下，壁掛爐按照周期性運行模式更加節(jié)能(普通壁掛爐平均供暖熱效率高)。

3實驗論證

3.1對我司一款壁掛爐產(chǎn)品進行熱效率分析：

3.1.1實驗條件：大氣壓為101.8kPa，燃氣溫度29℃，供暖水流量調(diào)定在11.5L/min，冷卻水流量調(diào)定在5L/min。按照GB25034-2010要求測試[1]，由下式計算實測熱效率，表達式為：式中c采暖熱效率(%)M修正后實測出熱水量的數(shù)值，單位為千克(Kg)Dp對應(yīng)平均出水溫度下的測試裝置熱損失，包括循環(huán)泵產(chǎn)生的熱量，單位為千焦(KJ)Vr(10)實測燃氣消耗量折算成基準狀態(tài)(15℃、101.3kPa)下的數(shù)值，單位為立方米(m3)Hi試驗燃氣在基準狀態(tài)下的低熱值的數(shù)值，單位為兆焦每立方米(MJ/m3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)熱效率計算公式(2)可得出這款產(chǎn)品的效率曲線(如圖6)。

3.2實驗論證：

3.2.1實驗條件：大氣壓為101.8kPa，燃氣溫度29℃，供暖水流量調(diào)定在11.5L/min，冷卻水流量調(diào)定在5L/min，冷卻水溫度20℃。

3.2.2實驗方法：

3.2.2.1在3.2.1條件下，調(diào)定壁掛爐輸入功率為11kW，持續(xù)運行10min以上，然后每30s記錄一次冷卻水進水溫度及經(jīng)過換熱后的出水溫度，以8min為一個周期。實測數(shù)據(jù)如表1所示：設(shè)圖7中進水溫度與出水溫度之間形成的面積為Sa(冷卻水進、出水溫度取平均值，面積即為有效得熱)：Sa(47.4-20.37)8=216.24設(shè)圖8中進水溫度與出水溫度之間形成的面積為Sb(面積即為有效得熱)，把Sb分割成16個梯形，使用梯形法近似計算：SbS1+S2+..+S16=235.673.2.2.2假設(shè)熱效率為1，要獲得3.2.2.1一個周期內(nèi)相同的有效熱負荷，根據(jù)公式(1)可計算出以運行5min停3min為一個周期所需的輸入功率為17.6kW(即這兩種運行方式在N個整周期內(nèi)的總輸入功率是一樣的，即耗氣量一樣)。調(diào)定壁掛爐輸入功率為17.6kW，每30s記錄一次冷卻水經(jīng)過換熱后的出水溫度(以運行5min停3min為一個周期)。實驗數(shù)據(jù)如表2所示：通過計算結(jié)果可知，SbSa，即周期式控制的得熱量大于恒溫控制的得熱量。

4結(jié)論通過上述的理論和試驗論證，采用周期式控制比恒溫控制在相同的熱負荷輸入條件下，有效得熱量更多。反之要獲得相同有效熱負荷，周期式控制比恒溫控制更加省氣。