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壁挂炉采暖系统节能降耗技术研究
作者:广州迪森家居环境技术有限公司 陈裕焱 付荣强 尹显录
·2017-07-07 11:00:43
 
    

摘 要 针对建筑能耗逐年增加、能源状况日益紧张的现状,本文只针对采暖系统中的热源——燃气壁挂炉的节能措施展开技术研究。本文对燃气壁挂炉采暖系统在不同控制方式下的节能效果进行了理论与实践的研究,分别分析了燃气采暖壁挂炉运行在自身不同的控制方式下及搭配外部配件辅助控制对整体耗气量的影响。

此外,本文总体把握了当前燃气壁挂炉采暖系统在耗能方面存在的具体问题和实际情况,并通过实践研究得到了壁挂炉热水采暖方面的有效节能途径和节能方式。

关键词 节能降耗;采暖系统;室外温度传感器;温控器


1 引言

随着社会的发展、人类活动的加剧以及世界范围内能源危机和环境恶化的不断加剧,促进产业节能、谋求持续发展已成为现代发展的主题。除此之外,能源紧缺及节能问题,也已越来越引起国内外的关注。而在我国的能源消耗系统中,使用天然气的采暖系统占有着很大的比例。

天然气是我国的主要能源,在我国能源结构中占有相当大比重。据统计,我国建筑能耗约占总能耗的1/3,采暖及空调能耗约占建筑能耗的1/3。

而我国目前的采暖系统综合能效只有30%,若采暖系统的理想能效为70%,则尚有40%的节能空间,潜力很大。

供热要消耗大量的能源,据统计,三北地区年供热能耗约占全年总能耗的13%。目前,我国能源供应年增长约4%,不能满足能源需求增长8%~10%的要求,必须通过调整产业结构、产品结构,采取节能措施,以实现可持续发展。

基于上述,要想降低采暖系统的热损耗,节约能源是非常必要的。

采暖系统由热源、热网、热用户三部分组成。本文只针对采暖系统中的热源——燃气壁挂炉的节能措施展开技术研究。

针对建筑能耗逐年增加、能源状况日益紧张的现状,本文对燃气壁挂炉采暖系统在不同控制方式下的节能效果进行了理论与实践的研究,分别分析了燃气采暖壁挂炉运行在自身不同的控制方式下及搭配外部配件辅助控制对整体耗气量的影响。

此外,本文总体把握了当前燃气壁挂炉采暖系统在耗能方面存在的具体问题和实际情况,并通过实践研究得到了壁挂炉热水采暖方面的有效节能途径和节能方式。

2 燃气壁挂炉采暖系统节能降耗技术研究

2.1 壁挂炉自身控制方式改善的节能分析

随着人们生活水平的提高,对采暖的认识也在发生变化,对于温度、湿度、噪音,以及空气清新度等也越来越重视。

以燃气、电为主要能源的新一代节能型供热、供暖两用式壁挂炉,一家一户自成系统,同时解决供热、供暖需求,做到一机两用,这种新型采暖方式已被广大消费者和开发商所接受,并呈高速发展的趋势。

虽然燃气壁挂炉这种采暖设备在我国发展已有十余年的历史,但是目前市面上大部分的燃气壁挂炉采用的采暖燃烧方式都是按壁挂炉端的采暖管道出水温度达到比设定的温度超5℃后就熄火待机运行的形式。

例如:用户把采暖出水温度设置为60℃,那么此时壁挂炉就会点火运行直到采暖出水温度达到66℃后才会熄火关闭。

而实际的运行中,一般都是当壁挂炉的采暖出水温度达到用户设定的温度后就会转为最小火燃烧,

在采暖系统散热面积不变的情况下,壁挂炉就会持续地燃烧,同时房间的温度也会不断地升高,直到用户感到体感不适,这一过程不但没有给用户带来舒适的采暖效果,还造成了能源的极大浪费。

针对燃气壁挂炉在上述使用过程中存在的问题,我们可以从改善壁挂炉的燃烧方式入手——燃气壁挂炉采用的采暖燃烧方式,由按壁挂炉端的采暖管道出水温度达到比设定的温度超5℃后熄火的形式改为按采暖出水温度达到设定的温度后延时一定时间(该时间可由用户根据实际情况设置)后就熄火的形式。

为验证上述改善方法的节能效果,于是我们在新疆乌鲁木齐某小区的一个三室一厅居室,进行了壁挂炉按采暖出水温度达到比设定的温度超5℃后就熄火和按采暖出水温度达到设定的温度后延时一定时间就熄火,这两种运行模式的对比测试。

这两种运行模式的测试皆在以下相同的条件下进行:

①天气情况:气温范围为-5℃~-2℃,室外湿度66%,房间湿度33%,室内稳定的初始温度为20℃。

②测试设备:小松鼠SL24-M1。

③终端系统:散热器。

④燃气壁挂炉的设置温度为70℃,启动温差为15℃。

⑤壁挂炉熄火后系统循环水泵运行4min,停4min。

(1)超过设定采暖出水温度5℃就熄火时,采暖出水温度及室内温度变化详见图1以及图2。

(2)达到设定的温度后延时一定时间(本试验设置延时时间为3min)就熄火时,采暖出水温度及室内温度变化详见图3和图4。

上述的两种采暖运行模式的测试数据对比详见表1。

通过表1的数据,可以知道在相同的测试时间12小时内,采用超5℃熄火的运行模式时平均室温可达26℃(体感舒适温度为23.5℃),耗气量达11.748m3

而采用延时3min熄火的运行模式时平均室温为25℃(体感舒适温度为23.5℃),耗气量为9.009m3,相比超5℃熄火的运行模式节约了23.3%的能源。

综上所述,我们可以看出,超5℃熄火的运行模式不但使得室内温度过高体感不适,还造成了天然气的白白浪费,而延时一定时间熄火的运行模式既提升了采暖的舒适感又大大地节约了能源。

2.2 壁挂炉配室外温度传感器的节能分析

目前市面上的燃气壁挂炉都是需要用户根据室外以及室内的温度变化,人为地设定壁挂炉的运行参数,从而控制采暖炉的出水温度以满足室内实际的采暖需求。

但是,通常情况下,室外温度以及环境因素是时刻在变化的,而用户却不可能时刻地去调整壁挂炉的运行参数。

因此,现有的燃气壁挂炉在实际使用过程中常常会出现采暖炉的出水温度设置得太高的现象,不但使得室内温度过高体感不适,还造成了天然气的白白浪费。

另一种存在的情况是出现采暖炉的出水温度设置得太低导致室内温度过低无法满足采暖需求。

于是我们提出一种配室外温度传感器的壁挂炉,其能够根据室外温度对采暖炉的出水温度进行实时的调整,从而使得采暖炉在保证正常的采暖需求前提下,避免天然气的浪费。这样一来不但方便了用户的操作使用,而且保证了供暖房间的舒适度,还避免了天然气的浪费并节约了能源。

壁挂炉配室外温度传感器采用如下的技术方案:

(1)在沿用壁挂炉延时一定时间熄火的运行模式基础之上,再在室外配置一个连接于壁挂炉主控板的室外温度传感器用于检测室外温度。

(2)在程序中加入室外温度传感器的程序控制模块以及运算公式。

为验证其节能效果,我们选取了与2.1中所述相近的环境条件进行了壁挂炉配室外温度传感器的测试。

其采暖出水温度及室内温度变化曲线详见图5和图6。

燃气壁挂炉配室外温度传感器与常规超5℃熄火的采暖运行模式的测试数据对比请详见表2。

从表2的数据可以知道,在相同的测试时间12小时内,采用超5℃熄火的运行模式时平均室温可达26℃(体感舒适温度为23.5℃),耗气量达11.748m3。采用配室外温度传感器的运行模式时平均室温为23.6℃(体感舒适温度为23.5℃),耗气量仅为6.876m3,相比常规的超5℃熄火的运行模式节约了41.47%的能源。

通过以上详细分析,不难得出结论:燃气壁挂炉配室外温度传感器既能保证采暖的舒适感又能大大地节约能源,其节能效果显著,值得推广。

2.3 壁挂炉配温控器和室外温度传感器的节能分析

众所周知,温控器是目前市场上使用最广的一款节能助手。据统计,使用室内温控器比不使用要节能25%~30%。

既然使用温控器和配室外温度传感器都能达到节能的目的,那么如果我们的壁挂炉在配室外温度传感器的基础上再配上温控器,理论上也能让壁挂炉的节能比更上一个台阶。

为验证其节能效果,于是我们选取了与2.1中相近的环境条件进行了壁挂炉配室外温度传感器和温控器的测试。

其采暖出水温度及室内温度变化曲线详见图7和图8。

燃气壁挂炉配室外温度传感器和温控器与常规超5℃熄火的采暖运行模式的测试数据对比详见表3。

从表3的数据可以知道,在相同的测试时间12小时内,采用超5℃熄火的运行模式时平均室温可达26℃(体感舒适温度为23.5℃),耗气量达11.748m3

采用壁挂炉配室外温度传感器和温控器的运行模式时平均室温为23℃(体感舒适温度为23.5℃),耗气量仅5.767m3,相比常规的超5℃熄火的运行模式节约了50.91%的能源。

由上可以看出,燃气壁挂炉配室外温度传感器和温控器同样是既能保证采暖的舒适感又能极大地节约能源,其节能效果也非常显著,值得推广。

3 结语

通过上文实验数据,我们可以看出改善壁挂炉自身的控制方式、壁挂炉配室外温度传感器及壁挂炉配温控器这三种方式都能达到节能目的。另外,如果把这三种方式结合起来使用的话,燃气采暖壁挂炉的节能效果更加显著,值得推广。


本刊点评

我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价,这两者之间的矛盾日趋尖锐,群众对环境污染问题反应强烈。

这种状况与经济结构不合理、增长方式直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,或将出现资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继等现象。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。同时,温室气体排放引起全球气候变暖,备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作,也是应对全球气候变化的迫切需要。

该研究选题切合实际,研究路线正确,结构清晰,表述清楚。节能减排一直是政府引导和加强的方向,本文开启了一个新的思路,值得大家借鉴!


 
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