如何提升燃气采暖热水炉热水舒适性？

随着消费升级，在享受燃气采暖热水炉带来的高品质采暖体验的同时，用户也越来越重视生活热水的使用舒适度。那么，应如何评估 燃气采暖热水 炉的 热水舒适性？怎样通过优化燃气采暖热水炉结构及外部系统提升生活热水稳定性 ，本文展开探讨！

 

欧洲标准EN 13203-1规定了 六个评估热水舒适性的指标 ，分别为：①加热时间t m （s）； ②流量变化温度波动?T 1 （K）； ③流量恒定温 度波 动ΔT 2 （K）； ④水流量变化时的温度稳定时间t s （s）； ⑤最小额定水流量D m （L/min）； ⑥连续供应期间停水温升ΔT 3 （K）。

参考热水舒适性的其中三个指标：加热时间，流量变化引起的温度波动，以及连续供水周期的温度波动来分析常规燃气采暖热水炉的卫浴性能，对常规燃气采暖热水炉热水舒适性进行实验测试分析。选用的常规燃气采暖热水炉为板换机，额定热输入为26kW，额定热输出为24kW。卫浴进水温度为20℃±1℃，热水温度取样点为燃气采暖热水炉卫浴出水嘴的温度，记录室内温度为22℃，环境湿度为85%～90%。

  1      加热时间测试

测试方法参考GB 25034-2020，并结合实际使用情况对温升及流量参数做出相应调整，分别设置流量7L，温升35℃，流量10L，温升25℃（满足用户春秋季节较为舒适的水流量及洗浴温度）。记录卫生间出水温度，实验结果如表1所示。可以看出，随着卫浴水温越升越高，流量越大，加热时间将更长。

表1 加热性能

  2      连续供水，开关末端水阀对水温波动的影响

设置燃气采暖热水炉进水流量为10L，温升25℃，模拟用户在使用生活热水过程中的任意时间关闭热水末端，记录热水温度变化，测试结果如图1所示：

图1 常规燃气采暖热水炉水温超调

图1中，启停阶段最高温度为47℃（停水生产的最高温升），最低温度为27℃，其水温偏差为＋2℃/－18℃。有关标准对停水温升做出限定，主要从安全性方面考虑，保证即使短时间频繁开启也不会出现热水温度过高而危及人身安全的情况。但关水后再开水，水温大幅突降，降低了燃气采暖热水炉的热水舒适性。

  3     水流量波动引起的温度变化

设置燃气采暖热水炉初始进水流量为10L，待热水温度达到目标温度稳定后，流量迅速变化至7L，待温度趋向稳定，再将水流量迅速提升到10L，记录整个周期热水出水温度的变化情况。

从图1水流波动阶段，当水流量在7L与10L波动时，温度变化范围47.4℃～41.2℃，偏离目标温度 ＋ 2.4℃/ － 3.8℃，当水温变化超出2℃时，用户将感觉到明显的忽冷忽热。目前国内普遍采用PID控制方式及模糊控制算法，对调节过程稳定性有较好的作用，但由于恒温系统具有非线性和滞后性的特点，PID参数难以确定，对于燃气采暖热水炉启停和水流量较大波动时，响应时间较长，单从恒温控制程序来改善加热时间和水温超调作用不大。

为实现即开即热，热水温度恒定，一方面可从燃气采暖热水炉自身内部结构上改善，另一方面可对外部系统管道进行优化。

  1     采用水比例控制方案分析

对具有水比例调节功能的燃气采暖热水炉进行测试，发现应用水比例控制技术具备以下优点：

①启动时，其会自动降低水流量以加快出热水速度，综合加热速度较传统燃气采暖热水炉提升30%以上。②在使用过程中，当进水流量发生变化时，会自动修正进入机器内的水流量，以减少水温波动；③当因冬天进水温度过低，燃气流量已达最大值时，温度仍无法满足沐浴需求，其会自动修正水流量以使出水温度达到需求值。④在用气高峰，因用气量过大而造成供给不足时，温度达不到需求，会自动修正水流量确保温度不变。

热循环零冷水系统对燃气采暖热水炉内部热水管道及外部输水管道上的冷水进行预热达到目标温度，用户开水阀时迅速出热水。实现该功能需在燃气采暖热水炉内部热水系统中增加高扬程直流循环水泵以及恒温缓冲水罐。由于热循环零冷水系统需对管道水提前预热，因此很好解决了燃气采暖热水炉热水加热时间长的问题，实现水阀即开即热，有效避免管道冷水的浪费，节约水资源。

测试条件与方法按上述2和3，将测试数据整理如表2，并与常规燃气采暖热水炉热水性能进行对比分析。

通过表2可以了解到采用热循环零冷水技术，对用户开关热水末端阀门以及水流量波动引起的温度变化有较大的改善。

对热循环零冷水系统，当水压波动时，经过热交换器一次换热后的水温发生变化（与设定温度存在一定的温差），通过与内置的缓冲水罐中的恒温水充分换热后，温差必然会减少，洗浴过程中感觉不到水温明显变化。缓冲水罐容积大小直接影响二次加热恒温效果，容积越大，恒温效果越佳，但同时还要结合整机空间结构布局，以最终确定容积，以上测试选用了1.2L的恒温水箱。

通过优化常规燃气采暖热水炉自身结构及外部系统提升热水舒适性，结果表明各项解决方案在改善热水舒适性上存在差异，具体如表3所示。

表3 方案性能对比

从表3可以看出，常规燃气采暖热水炉增加水比例阀控制以及采用热循环零冷水系统后，均有明显的应用优势，若将两者方案结合进行设计，便能实现即开即热，让消费者告别热水等待和浪费，有效缓解洗浴过程中水流忽冷忽热的现象，且成本低，不增加额外的安装空间，解决困扰用户多年的痛点，提升常规燃气采暖热水炉的适应性及舒适性。