一、引言
    隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展、人民生活水平的提高和農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，人們生活中對熱水用量的需求越來越多。生活用熱水消耗的能源在普通居民的能耗中的占比越來越大，燃?xì)鉄崴鞯墓?jié)能問題日益受到人們的重視，怎樣提高燃?xì)鉄崴鳠嵝食蔀楫?dāng)前燃?xì)鉄崴餍袠I(yè)的一個(gè)重要課題。

二、機(jī)械式強(qiáng)排燃?xì)鉄崴鹘Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹
    機(jī)械式強(qiáng)排燃?xì)鉄崴鲗儆趶?qiáng)排式燃?xì)鉄崴鞯囊环N，其主要特點(diǎn)就是風(fēng)機(jī)位于機(jī)器的上端，采用抽風(fēng)的形式獲取參與燃燒的氧氣。空燃比控制方式多為機(jī)械式，也有電子式的。本文主要介紹機(jī)械式控制的機(jī)型，其燃?xì)鈿饴废到y(tǒng)由如下幾部分組成：氣閥體（含氣閥芯）、分配器（含噴嘴）、燃燒器。燃?xì)饬髁康拇笮∈峭ㄟ^氣閥芯來調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)風(fēng)速多為單一轉(zhuǎn)速，兩者無法實(shí)現(xiàn)聯(lián)動。即不論機(jī)器是在全負(fù)荷狀態(tài)下還是在半負(fù)荷狀態(tài)下，風(fēng)速都是一樣的，為燃燒所提供的空氣都是一樣多。這樣在半負(fù)荷狀態(tài)下就會有太多的過剩空氣，多余的過剩空氣會帶走太多的熱量，因而半負(fù)荷的熱效率不會太高。

三、影響熱效率的關(guān)鍵因素
    影響燃?xì)鉄崴鳠嵝实囊蛩赜泻芏啵诵囊蛩鼐褪菬峤粨Q器本身的熱交換能力，其他比如過剩空氣的匹配，減少熱量損失等等，這些因素之間相互關(guān)聯(lián)，互相制約。同時(shí)對燃燒性能有較大影響。
1. 首先來看核心因素：
    燃?xì)鉄崴鳠峤粨Q器換熱由兩部分組成，一部分為煙氣流經(jīng)肋片管的對流換熱（約占總換熱量的80%），另一部分為燃燒室高溫?zé)煔庀蛉紵冶诿娴妮椛鋼Q熱（約占總換熱量的20%）。
    1.1下面我們來探討第一部分：煙氣流經(jīng)肋片管的對流換熱。
    高溫?zé)煔饬鹘?jīng)肋片管時(shí)，肋片如果不加擾流沖花或者沖花位置不當(dāng)，就會造成高溫?zé)煔庵苯颖伙L(fēng)機(jī)抽走，只有直管下半部因阻擋到高溫?zé)煔獾亩a(chǎn)生強(qiáng)烈的對流換熱，而直管的上半部分因?yàn)榻佑|不到高溫?zé)煔猓瑥亩M(jìn)行對流換熱的效果不好，這樣煙氣流經(jīng)肋片管的對流換熱就會大打折扣，從而熱效率較低。
    根據(jù)此種情況，更換另外一種肋片，此肋片增加了擾流沖花，改變高溫?zé)煔庾呦颍蛊淠芾@到直管的上半部分，從而增加了直管上半部分的對流換熱，提高換熱效率。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表一：
    由以上數(shù)據(jù)可以看出，肋片增加擾流沖花對熱效率的提升起了相當(dāng)大的作用。圖2方案中的數(shù)據(jù)可以看出，過剩空氣系數(shù)α=2.17有點(diǎn)偏高，且煙氣中CO含量不高，這說明熱效率還有提升的可能，可以將集煙罩的風(fēng)口再縮小一點(diǎn)，將過剩空氣系數(shù)α降到2.0左右，如果煙氣不超標(biāo)，效率還將有所提升。
    另外肋片管換熱另一個(gè)關(guān)鍵的因素是肋片與直管的緊密結(jié)合程度。
    通常這類機(jī)型所用的熱交換器都是浸鉛工藝做出的，大致的工藝過程是直管套在肋片上后，先漲管，讓直管與肋片接觸更緊密，再通過浸鉛工藝，讓鉛錫料填滿直管與肋片間的細(xì)微間隙。如果這個(gè)工藝過程做的不好，也會導(dǎo)致熱效率的降低。判斷制造工藝是否良好可以將做好的熱交換器剖開，用放大鏡去觀察間隙是否填滿。
    1.2關(guān)于另一部分：燃燒室高溫?zé)煔庀蛉紵冶诿娴妮椛鋼Q熱
    這個(gè)換熱主要是在水箱壁與盤繞在壁面的水管之間完成，這個(gè)熱效率的提高主要是靠加工工藝來保證，要保證壁面的平整度，保證盤管在制作和運(yùn)輸過程中不產(chǎn)生變形，合理利用工裝將水管與壁面的縫隙用鉛錫料均勻的填滿。這些細(xì)節(jié)之處都是保證熱效率的關(guān)鍵所在。
    2. 其次來看第二因素：燃燒空氣的匹配
    提高熱效率還有一個(gè)方法就是降低過剩空氣，一般燃?xì)鉄崴鞯倪^剩空氣系數(shù)α取在1.4-2.0之間，但對于這種機(jī)械控制的上抽機(jī)型來說，過剩空氣系數(shù)α取在2.0左右比較安全，也就是干煙氣中氧的含量在10.5左右。
    為某種機(jī)型的集煙罩與其風(fēng)口的示意圖，測試時(shí)發(fā)現(xiàn)這個(gè)機(jī)型熱效率偏低，只有85%左右。
    以上數(shù)據(jù)可以看出，圖3方案中效率太低，排煙溫度過高。
    方案中，在圖3方案上增加了分配板。上抽型燃?xì)鉄崴饕驗(yàn)榻Y(jié)構(gòu)的原因，高溫?zé)煔庠诹鹘?jīng)換熱片時(shí)分配不均勻，大部分集中到風(fēng)口的位置，導(dǎo)致此處煙溫過高，氧氣太少，熱量流失較快，影響換熱熱效率，而煙罩兩側(cè)的位置煙氣較少，氧含量大，煙溫低，也不利于換熱。此分配板最主要的作用是改變了高溫?zé)煔獾牧飨颍瑢⒏咚偌袥_向風(fēng)口的高溫?zé)煔庾钃酰専煔饬飨蝻L(fēng)口兩側(cè)，讓高溫?zé)煔饬鹘?jīng)換熱片時(shí)分配均勻，提高熱效率。同時(shí)減少了過剩空氣，也有利于熱效率提高。
    方案中，在圖4方案的基礎(chǔ)上，再次減少風(fēng)口面積。此改進(jìn)只是單純的減少過剩空氣，使得過剩空氣系數(shù)α降到了1.68 。這樣改進(jìn)會提高熱效率。但因?yàn)檫^剩空氣太少，已經(jīng)影響到了燃燒器的燃燒工況，導(dǎo)致煙氣中的CO值偏高。
    綜上所述，以上改進(jìn)方案雖然讓熱水器各項(xiàng)指標(biāo)都符合了標(biāo)準(zhǔn)的的要求，但顯然并不是最佳的整改方案，他的缺點(diǎn)在于雖然提高了熱效率，但過剩空氣太少，不能保證良好的燃燒狀況，當(dāng)燃?xì)鉄嶂祷蛘邭鈮旱纫蛩馗淖儠r(shí)，極有可能會導(dǎo)致煙氣中CO超標(biāo)。其實(shí)此款機(jī)型之所以熱效率這么低，主要原因還是換熱器中肋片的形狀有關(guān)。它的肋片沒有任何擾流的沖花（見圖6），改進(jìn)的重點(diǎn)應(yīng)該是在肋片上增加擾流沖花來提高熱效率。如做成圖7所示的形狀，在直管間中上方增加三角形的壓型，干擾一下煙氣的走向，熱效率應(yīng)該會有較大提升。
3、半負(fù)荷的熱效率：
    機(jī)械式燃?xì)鉄崴饔捎陲L(fēng)機(jī)大多單一轉(zhuǎn)速，在負(fù)荷變小時(shí)，風(fēng)機(jī)風(fēng)速并沒有隨之改變，匹配的風(fēng)量過剩，一般熱效率都較低。如果采用雙速電機(jī)，在熱水器負(fù)荷降至半負(fù)荷時(shí)，切換到低風(fēng)速供風(fēng)，匹配的合適的話，半負(fù)荷熱效率甚至?xí)哌^全負(fù)荷效率。這里需注意一點(diǎn)，就是設(shè)計(jì)時(shí)要將半符合的狀態(tài)設(shè)置在全段的狀態(tài)下，如果設(shè)置到了單段的狀態(tài)，風(fēng)速就不能是低速了。因?yàn)閱味稳紵龝r(shí)，前壓會變大，相對于單排燃燒器來說，燃?xì)饬考哟螅鹧嫣貏e高，原因是二次空氣不足了，此時(shí)應(yīng)該用高風(fēng)速來降低火焰高度，這樣熱效率反而更低了。
4、天然氣機(jī)型與液化氣機(jī)型熱效率的區(qū)別
    1.表三數(shù)據(jù)中的天然氣機(jī)型和液化氣機(jī)型用的是相同的硬件結(jié)構(gòu)，區(qū)別僅僅是噴嘴的規(guī)格不同。從低熱值計(jì)算的熱負(fù)荷來看，液化氣比天然氣負(fù)荷高，應(yīng)該O2會更低些，CO會更高些。但是從表三中O2、CO等燃燒指標(biāo)來看，似乎兩者區(qū)別不大。為什么會有這樣的現(xiàn)象呢，這是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)中計(jì)算的熱負(fù)荷是按照低熱值來計(jì)算的，如果按照高熱值來計(jì)算，兩者的熱負(fù)荷是一樣的，參見表三數(shù)據(jù)。實(shí)際上兩者的熱量輸入是一樣的，所以煙氣的指標(biāo)也就表現(xiàn)的相差不大。
    2.為什么同樣的條件下，液化氣會比天然氣的效率低？
    從表三數(shù)據(jù)也可以看出，相同的條件下，液化氣機(jī)型的效率要比天然氣的低2-3個(gè)百分點(diǎn)。而實(shí)際上熱效率應(yīng)該是一樣的，之所以有差別是因?yàn)闊嵝实挠?jì)算公式是按低熱值計(jì)算的。如果按照高熱值計(jì)算，兩者是一樣的。因?yàn)橥瑯拥目偀崃肯拢烊粴獾牡蜔崃可伲夯瘹獾牡蜔崃慷啵跓嵝实挠?jì)算公式中，低熱量是在分母的位置，所以看起來似乎是液化氣機(jī)型的熱效率更低。
    所以，如果是用同一種結(jié)構(gòu)來做天然氣機(jī)型和液化氣機(jī)型，天然氣機(jī)型二級能效的熱效率至少要做到91%-92%，才能保證液化氣的熱效率能符合二級能效的標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)束語
    綜上所述，我們不難看出，熱交換器的換熱能力是影響燃?xì)鉄崴鳠嵝实年P(guān)鍵因素，而肋片的形狀又與熱交換器的換熱能力息息相關(guān)，把這一部分做好，再合理的調(diào)配過剩空氣，整個(gè)燃?xì)鉄崴骶蛯@得比較理想的熱效率。