負壓燃燒燃氣熱水器安全性能的研究

嚴利政

摘要：負壓燃燒燃氣熱水器結合分離的一氧化碳報警器監控裝置，應用主動排出有害氣體的保護技術，具有負壓防逃逸、抽氣增燃以及抗風穩燃的防護性能，能為用戶連續提供溫度穩定的熱水，保障用戶的舒適性和使用安全。

關鍵詞：負壓燃燒；燃氣熱水器；安全性能

一、燃氣熱水器概述

燃氣熱水器出現至今，已經經歷了逾100年的發展歷史，在我國也有近40年的發展史。燃氣熱水器的發展經歷了直排式、煙道式以及強制排氣式等過程，目前已經進入技術相對成熟的階段。然而，除了滿足用戶舒適性及節能環保的要求外，燃氣熱水器安全性始終是用戶選型的主要考慮因素。

國家及行業標準對燃氣熱水器的安全性能提出多方要求，如GB6932—2015《家用燃氣快速熱水器》第6章性能要求中表6規定，強制排氣式熱水器應設置煙道堵塞安全裝置和風壓過大安全裝置。同時還要求：風壓在80Pa以下安全裝置不能啟動；在產生熄火、回火、影響使用的火焰溢出現象之前，關閉通往燃燒器的燃氣通路。

負壓燃燒燃氣熱水器為風機上置式，即引風型燃氣熱水器。為提高燃氣熱水器的安全性能，保障用戶的用水安全，通過建立分離監控、主動排出有害氣體的檢測保護技術，以及風機上置的負壓防逃逸、抽氣增燃以及抗風穩燃的技術，利用5維防護的安全技術，從根本上杜絕了燃氣熱水器因燃燒不充分、意外熄火或煙氣泄漏導致的安全隱患。

二、負壓燃燒燃氣熱水器安全性能研究

傳統燃氣熱水器采用的是“正壓燃燒”，通過位于機體下部的風機。把燃氣和空氣混合“吹”入燃燒艙。而“負壓燃燒系統”的原理則恰恰相反風機位于機器上部。氣體是通過“負壓”作用，以“吸”的方式在燃氣熱水器內部進行流動。這種系統的顛覆設計對燃氣熱水器整體性能的提升意義重大，更進一步鞏固了燃氣熱水器的安全問題，只為確保用戶能夠更安然的暢享舒適熱水體驗。優點主要體現在以下三方面：

（一）消除煙氣泄漏

燃氣熱水器內部系統的零部件之間難免存在焊接縫隙，隨著使用年限增加，縫隙也會隨之加大。“正壓燃燒”是風機在向燃燒艙吹氣體，燃燒艙內壓力大于艙外壓力，也更容易將攜帶一氧化碳的燃燒煙氣從縫隙中“吹”出來。如果沒有主動報警模塊的話，吹進廚房內的一氧化碳含量一旦超過萬分之二，就會發生一氧化碳中毒，這也是老舊燃氣熱水器存在的一個安全隱患。

而“負壓燃燒系統”的上置風機將燃燒氣體吸走形成負壓，使得燃燒艙內部壓力小于外界，就算機體有任何縫隙，氣體也是從外界被吸入機體內部的。因此煙氣無任何縫隙可四散逃逸，大大提高了廢氣的抽排效率。

（二）小負荷燃燒更穩定更安全

室內一氧化碳排放超標是引發燃氣具安全事故的主要源頭。要從根本上解決燃氣具室內一氧化碳排放超標問題，一定要從燃燒本質入手，提高燃燒效率，減少一氧化碳的產生。

在同一小區內用戶集中使用燃氣量較大時使用燃氣熱水器，會發生水溫不穩定，有時候還點不著火或者突然熄滅等現象。這就是燃氣熱水器在小負荷狀態下燃燒工況不佳的表現，會使得燃氣熱水器排出更多的一氧化碳。加上如果是傳統的正壓燃燒系統的話，這些過量的一氧化碳就會通過零部件縫隙，被吹到室內引發室內一氧化碳超標，非常不安全。

一般燃氣熱水器在低氣壓狀態下的燃燒性能，維持在國標規定的1000-3000帕范圍內，也就是說最低能應對的燃氣管道壓力是1000帕。但在用氣高峰時家家都開足了火力在搶氣用，每家的氣壓會降低到500帕甚至更低。而采用負壓燃燒系統，其強大的吸力可以讓燃氣更容易進入到燃燒艙內，再輔以將燃氣分配器的噴嘴口徑變大，進一步減少燃氣流通時的氣路阻力，提高燃氣進氣效率定保持小負荷穩定燃燒。即使氣壓低至200pa，使用也不成問題。這樣燃燒充分且穩定，自然排放的一氧化碳就會更少。

（三）極端環境下保障安全運行

除了燃氣進氣口以外，燃氣熱水器的煙管也不斷與外界發生著“氣流傳遞”。外界環境的變化時刻影響著燃氣熱水器的運行狀態。

例如室外大風堵塞煙管引發“爆燃”的問題。當室外大風時，會在燃氣熱水器煙管處形成較大的壓力，使廢氣無法順暢排出。而現在中國城市的住宅建筑樓又高又密，大風氣流在密集樓宇之間會形成峽谷效應，造成風速加強而且多變，有時即使天氣預報只有5級的風，但在刮過樓宇間時卻可以形成強大的風壓，干擾燃氣熱水器的正常運行。受外界強風影響高風壓會“堵塞”住煙管，煙氣無法正常排出。從而引發燃氣積聚在煙道里，發生“砰”的一聲爆燃。雖然普通燃氣熱水器一般設有防倒灌風裝置，但這種物理防風手段僅能抵消30%的風壓波動，一旦煙管外圍風力超過6級，其抗風功能就會失效，嚴重的話還會導致氣體外泄威脅人身安全。

更進一步講傳統燃氣熱水器的風機在下方，室外大風極易從煙管直通而下進入燃燒艙，而同時下置風機又在向上方吹送著氣體，火焰遭受著這兩股氣流的雙面夾擊搖擺不定，自然就會導致洗菜洗澡的水溫忽冷忽熱。

而負壓燃燒系統的優勢就體現在其風機上置、橫臥在換熱器之上、煙管之下，像一把保護傘一樣保護著整個燃燒艙不受外界大風的侵襲，并且還能通過風壓傳感器實時監測外界風壓變化。智能調整風機轉速動態，克服排煙阻力，遇強則更強，保障火焰穩定燃燒，煙氣順暢排出。充分而穩定的燃燒工況從根本上減少了室內一氧化碳的產生，同時也避免了爆燃危險的發生。

除了讓安全更有保障外，負壓燃燒系統由于燃燒效率更高，所以風機轉速相對較慢，從而大幅減少了風機產生的噪音，讓用戶真正享受舒適的熱水體驗。但要做到風機上置首先要解決的是電機和風機耐熱隔熱處理的難題。當然如果配有冷凝二次換熱器之后，煙氣溫度降低到60-80℃，一定程度緩解了這一挑戰。但對上置式臥式風機的高溫性能可靠性仍提出了巨大的挑戰，這就需要良好的包裹絕熱，也需要能耐受高溫的高品質電機及其軸承元件，才能穩定工作，并且具備長壽運作的基礎。

三、結語

綜上所述，上置風機的負壓燃燒燃氣熱水器，可以從多方面保證用戶的使用安全，杜絕了多種原因可能產生的煙氣不良、有害氣體增多等安全隱患。同時，負壓燃燒燃氣熱水器由于風機上置的結構及運行特征，優點是風機不易粘連油污，使用壽命長，特殊工況下溫度波動小或不波動，為用戶提供了穩定的熱水，保證了用戶的舒適性和使用安全。

參考文獻：

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