壁挂式燃气快速热水采暖两用炉的技术经济分析

    引言
    自从上个世纪末，国外将壁挂式燃气快速热水采暖两用炉打入我国市场后，不少城市的房地产商采用了这种炉型用于单户燃气采暖。引进的炉型中，欧洲产品居多。我国已经参加WTO，燃气用具的标准正在向被国际标准承认的欧共体的标准靠拢。同时目前正在酝酿制定此两用炉的行业标准与国家标准。这也是为了在推广此两用炉的同时，保证产品质量，规范安装要求，保证安全生产。
    关于两用炉的应用，国内已有不少论述，意见不完全统一。实际上，每种产品都有自己的特点，即有它的优势同时也有不足之处。关键是要看使用两用炉用户的对象与条件。同时还要考虑到我国南方与北方不仅在气候上有很大区别，在生活习惯也是不一样的。在做技术经济方案比较时，也应该在同等的技术与经济条件下对比，因为我们过去的区域集中供热与楼栋集中采暖存在一些在设计与管理方面的问题。不把这些因素考虑进去，很容易把区域供热与楼栋集中采暖否定了。本文论述了壁挂式燃气快速热水采暖两用炉的特点及有关技术经济问题，仅供参考。
    一、壁挂式燃气快速热水采暖两用炉的特点
    (一)壁挂式燃气快速热水采暖两用炉本体特性(参2)
    1.  它基本上是一个燃气快速热水器，同时具有采暖功能。在工作时采暖与热水系统是分互相隔的，并且保证热水优先使用。炉子的热负荷(或称热流量)也是由热水供应要求决定的。
    2.  配置有采暖系统要求的水泵与压力平衡罐。一般采用强制给排气方式排烟。
    3.  需要具备控制热水温度及保证热水优先的控制装置。 防止采暖水流入热水系统。
    4.  为了使用方便，有一套水动点火和监视点火以及熄火保护等安全控制系统。
    5.  应配置安全的排烟管。
    (二)壁挂式燃气快速热水采暖两用炉(简称两用炉)的优点与不足之处
    优点
    1． 体积小，可以挂在墙上，不占用户的使用面积。
    2． 外型美观，使用方便。
    3． 具有热水与采暖两项功能，一机多用，提高了设备的利用率。
    4． 有机力排风，排烟温度低，热效率高，节省燃气。
    5． 与自然排烟的系统对比，排烟相对比较方便。
    不足之处
    1.  由于属快速式热水器，控制系统比较复杂。从开机到得到热水的时间比较长，不利于短时间用热水的要求(洗手，冲水等)。
    2.  两用炉的热流量(热负荷)是根据用户热水要求决定的。一般的家庭中采暖负荷低于热水，尤其在地区室外温度不是很低的地方。如果主要是为了采暖，两用炉的热负荷有偏高的可能(参3)。
    3.  炉体内有水泵与风机，如果使用220伏的交流电，两用炉本身就已经属于电器产品。为此电器控制部分要求很严，提高了造价。用户在使用时，要注意接地不良造成的触电的事故。
    二、壁挂式燃气快速热水采暖两用炉用于不同的对象
    壁挂式燃气快速热水采暖两用炉用于不同的对象，其效果也有所不同。这是由于其本身特性和对象的具体条件决定的。
    (一)壁挂式燃气快速热水采暖两用炉用于独门独院的单户采暖的技术经济分析
    1．优势
    (1)解决了集中供热达不到的地方(包括冷热电联产等)的采暖问题。当用户不希望两用 占地过大时，应该采用这种炉型。
    (2)具有灵活机动的优点。各家各户可以按照自己的意愿决定采暖系统的形式、采暖的时间、室内的温度，不受集中供热的限制。
    (3)省去了集中供热锅炉房及其管道的一次投资和的管理的年投资。在这里说明的是，省去的投资实际上大部分是转嫁给用户了。
    (4)采暖与燃气费用可以一并收取。
    2．不足之处
    (1)单户采暖用户不如集中供热用户省心。由于集中供热的用户属于饭来张口，衣来伸手，家中没有需要关心的燃气热水炉的享受型的用户。但是，如果没有集中供热，就只能采用单户采暖。
    (2)需要留心，防止排烟(包括邻居的排烟)倒流室内。已经报道过，采用室外型的热水器，也发生过烟气流入室内的事故。
    (3)由于热水炉内有水泵、风机等设备，热水器已经属于电器设备。我国民用电压为220伏。因此用户要考虑，避免因接地不良造成的触电的措施。
    (二)壁挂式燃气快速热水采暖两用炉用于高层公寓楼(分户采暖)的技术经济分析
    1．优势：用于高层公寓楼的优点与用于独门独院的优点有所不同。
    (1)首先分户采暖应该与一个楼栋集中燃气热水采暖系统进行技术经济比较。当没有集中供热时，可以在一栋楼(或一个楼门)设置一个负荷(热流量)适当的并且与目前两用炉技术水平相当的燃气热水器(锅炉)，集中供给用户用热水与采暖。用这个方案与每家每户用一个两用炉的分户采暖方案做全面的技术经济比较。如果分户采暖的折算投资少，才可以采用分户采暖。以前作的经济比较多数为只与已有的集中供热对比，这样做可能不太全面。
    (2)单户采暖灵活机动的优点在用于高层公寓楼时，也要打折扣了。因为对于年轻没有小孩的家庭是很灵活的。住在大楼中间的用户，在华北地区，他们在不开采暖系统条件下，照样可以维持16℃的室内温度。为此这种用户的采暖热耗很低(交的燃气费很少)。相反，如果有老人与小孩的用户，就需要每天开采暖系统。他们的采暖热耗远大于前者用户。根据天津的情况，消费最高的用户(100-150平方米)每季度达4000-6000人民币。我国人民节约为本，因此老年人很早就入睡了。
    (3)因为楼栋集中采暖系统没有(或很少)集中地下供热管道。因此节省其热损失的量也相应降低。
    (4)由于楼栋集中采暖的锅炉房很小，比较简单，甚至于可以安装在小高层的楼顶上，因此节约的锅炉房的一次投资与年投资就不多了。
    (5)关于集中采暖系统中的热量计量问题。集中采暖采用每户计量热量的方案中有一个收取平均采暖费的要求，其目的在于防止用户关自己的采暖系统，靠邻居的传热来维持室温的现象。但是用两用炉的方案就难以实现此目的了。因此也没有技术上的对比性。
    实际上目前收采暖费比较困难的社会问题是暂时的社会问题。不是今后的发展趋势。过多考虑此问题必然会影响新技术的采用。
    2．不足之处
    (1)-(3)与(一)同
    (4)由于在高层公寓楼中，每家每户都有一个两用炉。排烟问题比较麻烦。正规的做法是在高层建筑中建公用烟道(参1)。这必然会降低高层楼用户的实际房屋使用面积。提高商品房的造价。
    (5)目前我国的高层公寓楼一般没有公用的结构排烟通道。两用炉的排烟多数是从窗户上出去的(见图1)。这不应该是正常做法。这样做不仅影响美观，而且破坏了窗户的功能，并有可能使烟气流回房间，甚至于可能流到邻居房间内。根据目前的燃气用具安装规范也是不允许的。
   (6)随着人民生活水平的提高，技术的发展，回顾过去，展望未来的燃气采暖应该是什么样的。 上个世纪50年代初的多层楼建筑，大都在建筑下面设一个烧煤的锅炉房，采用建筑物集中采暖，或设单独锅炉房采用小区供热。到了50年代末，由于当时经济上的种种原因，人民宁可使用煤炉，分房间用煤炉采暖，拆去集中供暖设备，不使用集中采暖。一直到90年代初，用户才开始接受集中采暖。这明显说明人民生活水平提高后，没有集中采暖的公寓楼就没有人要了。但是，随着我国经济的飞速发展，人民生活水平还会大幅度提高。再过5-10年，生活更好了的老百姓将会对既绝对安全又非常方便的集中供热与供热水(双水)的建筑感兴趣。届时具有每户都有燃气两用炉的高层楼如何改造？
    

    三、几个问题的探讨
    (一)关于节能问题：
    这几年不少文章探讨此问题(参1)。结果是一样的。壁挂式燃气快速热水采暖两用炉用于高层公寓楼的方案最省。不过在此要说明的是与集中采暖方案相比有两点在技术条件上是不一样的。
    1．因为每户使用自己的两用炉后，一般是使用间歇采暖的方式。当家中无人时会关闭两用炉。室内温度条件与连续采暖不一样。何况有些年轻人不开两用炉，靠邻居传过来的热量维持比较低的温度。
    2．我们现在使用的燃气集中供热或集中楼栋采暖，多数是过去的管网系统，过去的锅炉改用天然气(或者炉子与燃烧器是组合在一起的)。这种装置与现代的两用炉比，无论在热效率方面还是烟气中有害物方面，都不如两用炉。因此用过去的集中采暖的热源方案与近代的壁挂式燃气快速热水采暖两用炉的方案对比。在技术上是没有对比性的。何况过去的供热网，在系统上普遍有水力失调的毛病，在管道上也经常有跑、冒、滴、漏的现象。因此在系统与管网上也没有对比性。
    (二) 更重要的是排烟的安全问题。
    强制给排气的热水器或是两用炉的排烟出口必须遵照已经颁布的CJJ 12-99 家用燃气燃烧器具安装及验收规程的要求。同时在其实施手册中有更具体的描述(参5)。
    国外的两用炉产品的说明书中给出排气口的安全位置，更形象地说明强制给排气的排烟口不能随意地通过墙体排出。见图2、3、4。
    

    图2、3、4是给排气口水平、垂直方向穿出外墙时距离窗户、通风口、阳台、地面以及彼此之间的最小安全距离。其中
    给排气出口 的位置                                最小距离(毫米)
    A. 给排气口上方有通气孔或其他通风口                     300
    B  给排气口上方有屋檐                                   75
    C  给排气口上方有屋檐顶时(屋檐伸出墙外)                 200
    D  给排气口上方有 阳台，或在车库顶的下方                200
    E  给排气口侧方有垂直排水管或排污管                     75
    F  给排气口至墙角的距离                                 75
    G  给排气口至地面或阳台平面                             300
    H  给排气口至对面的墙距离 (单口)                        600
    I   给排气口至对面的墙距离 (多口，即排气口与给气口.)    1200
    J   给排气口至窗户或门水平距离 (车棚下.)。              1200
    K  给排气口之间的垂直距离                               1500
    L  给排气口之间的水平距离                               300
    M  给排气口距门与窗水平距离                             300
    N  给排气口的底部距屋顶距离                             300
    P  给排气口中心距邻墙距离                               210
    Q  给排气口中心距墙内角距离                             30
    R  给排气口底部距屋檐或阳台距离                         600
    S  给排气口距墙距离                                     1200
    以上不过是举一个国外情况的例子，说明问题的重要性。我们主要遵守我国标准。同时补充不足之处。
   
几点建议
    1．对于没有集中供热的区域中的低层楼房(别墅)可以采用两用炉。但是也要注意排烟口的安全位置。
    2．对于没有集中供热的区域中的高层楼房，应做与单个楼或单个楼门的集中采暖方案的技术经济比较。集中采暖的方案也应采用新的与两用炉同等的技术水平的燃气锅炉，使方案比较具有同等的技术的可比性。如果只与已有的单楼集中采暖的老技术方案对比，结果集中采暖方案不会有出头之日。
    3．需要吸入新鲜空气，排出烟气的以热水器为代表的燃气用具与建筑有密切的关系。当考虑建筑物使用燃气时就必须给燃气用具排放烟气的出路。为了适应我国目前情况，高层楼是否必须建公用的结构烟道(参4)。目前各户分散排烟是否存在隐患，要求建筑、建筑环境、燃气等几个专业合作，利用CDF(Computational Fluid Dynamics)及多区域网络模型技术，对具有多个排烟口的建筑形成烟气扩散区中的CO、NO_X、CO₂、H₂O浓度场进行模拟分析，并在不同气象条件下，对进入建筑物房间内的污染量做计算分析，同时与实测数据相结合，共同探讨分散排烟的安全规范。同时进行公用排烟系统与分散排烟系统的技术经济比较，确定各自的采用范围。
    建议在住宅的建筑设计时，就要根据相应的规范要求预先决定燃气用具的排烟系统，保证燃气用具的烟气能畅通地排出室外。如果今后高层楼还不考虑燃气热水器的排烟问题，结果是高层楼只能用电热水器。从而使城市供电更加紧张。实际上，一个城市能源合理利用是一个很重要的技术经济问题。城市人民生活用的热水应该用哪种能源供应？用电还是用燃气？用燃气就必须给燃气用具的烟气出路。

参考文献
    1．分户燃气供暖方式调研分析 郭非等  暖通空调  32卷6期  2002.6
    2．燃气热水器的发展与 热水采暖两用热水器  金志刚    家用燃气具    1999. 2
    3．燃气热水器的热负荷 金志刚           家用燃气具      2000. 4
    4．燃气热水器与建筑   金志刚           家用燃气具      2002. 2
    5．家用燃气燃烧器具安装及验收规程实施手册  建设部城镇燃气标准技术归口单位  1999.8



                        (本文作者：天津大学 金志刚 吴旭 苏凤奇)