摘要：本文主要介绍了家用燃气热水器的不同分类、构造与工作原理、主要安全保护装置、相对于电热水器和太阳能热水器的优势、今后燃气热水器的发展趋势以及燃气热水器节能技术的介绍。

关键词：分类；构造；安全保护装置；优势；发展趋势；节能技术

自1979年我国第一台家用燃气热水器诞生以来，家用燃气热水器行业经过近30年的发展，已经取得了迅速的进步和提高。家用燃气热水器技术的发展始终围绕产品的安全性、舒适方便性、环保节能等方面不断发展和创新，经历了直排式、烟道式、强制排气式、自然平衡式和强制给排气式、进而向低NO_x式和冷凝式等更为环保和节能的方向发展，每一次向上发展的产品其安全性能都得到很大的提高，在产品的使用方便性和舒适性方面也有很大的改善，在节能环保方面也有了很大的改进。

      1. 家用燃气热水器的分类

    家用燃气热水器可根据使用燃气种类、安装位置及给排气方式、用途、供暖热水系统结构方式进行分类。

    ⑴ 家用燃气热水器按燃气种类可分为：人工煤气热水器、天然气热水器、液化石油气热水器。

⑵ 家用燃气热水器按安装位置及给排气方式分类见表1。

表1 安装位置或给排气方式分类

⑶ 家用燃气热水器按用途分类见表2。

表2 家用燃气热水器按用途分类

⑷ 家用燃气热水器按供暖热水系统结构方式分类见表3。

表3 家用燃气热水器按供暖热水系统结构方式分类

    2. 家用燃气热水器的构造与工作原理

    家用燃气热水器一般由水路系统、燃气系统、热交换系统和排烟系统组成。

⑴ 水路系统

    包括进水阀，水膜阀等。其中以水膜阀最为重要，它控制水--气连动阀的动作。当水源切断后，便需立即切断，以免管内存水继续吸热使水温迅速上升而发生人员烫伤或热水器损坏事故。

⑵ 燃气系统

    包括进气阀、引火管、主燃烧器。其中主燃烧器是家用燃气热水器的主要部件。

⑶ 热交换系统

    包括热交换器及燃烧空间、盘箱蛇形管和集热片。热交换器呈箱形，外壁盘有蛇形管，上部有集热片，燃烧时的热烟气自下而上经箱内流动，冷水经过蛇形管加热至所需温度。

⑷ 排烟系统

    包括热水器外壳、排烟管道和排烟口等。燃气燃烧后的废气需通过排烟系统排除热水器外。

     家用燃气热水器热交换系统有盘箱蛇形管及集热片组成，冷水经过盘箱蛇形管时被底部燃烧器的燃气火焰加热，燃烧热量又通过集热片再传给盘箱蛇形管，如此循环，使冷水不断被加热至所需温度，由热水出水口出供应人们淋浴。

    3. 家用燃气热水器的安全自动保护装置

    根据历年来由于家用燃气热水器在质量上或安装上的原因，在家用燃气热水器使用过程中会出现突然熄火、突然断火、长时间使用温度升高而损坏热水器等现象，造成燃气中毒等事故屡有发生。根据产品标准的规定，家用燃气热水器应具备以下安全保护装置，见表4。

表4 家用燃气热水器的安全保护装置

    除此之外，有的家用燃气热水器还有再点火安全装置、风压过大安全装置、燃气稳压装置、过电流防止装置、残火防止装置、燃气泄漏报警保护装置和水压稳定调节器等安全自动保护装置，从而促使使用家用燃气热水器时更加安全。

    4. 家用燃气热水器的优势

⑴ 不需预热,沐浴无需等待

    即用即热，无需进行预热，水阀一开，热水即来，保持热水恒温并且能够持续提供热水，不受淋浴时间的限制和天气气候变化的影响，使用快捷方便，适合与普通家庭的淋浴要求，适应现代人们快节奏的生活需要。

⑵ 节能

    因不用预热，用多少水就放多少水，所以不产生预热时的热量损失，不会像容积式电热水器那样，每次淋浴之后存在的热水剩余问题，无论是以保温的方式还是重新加热的方式使用都会造成不必要的热量与能源的浪费。

⑶ 不结垢,寿命长

    家用燃气热水器是一端进冷水，一端出热水，热水温度不会很高，淋浴时一般不会高于45℃，因而管路内不会结垢(因为水的结垢温度在80℃以上)，发热体温度不会很高，这样水路和发热体的损坏率就会相应减少，因此家用燃气热水器的寿命比较长。一般而言，家用燃气热水器的使用寿命在8年左右。

⑷ 出水温度恒定

    家用燃气热水器一经调好出水温度后就恒温恒流，不会产生忽冷忽热的情况，而且多人连续使用也是如此。

⑸ 体型小，占地面积小

    家用燃气热水器款式超薄纤细，外观时尚，家用燃气热水器不像电热水器那样，因为电热水器大多数都是容积式类型，体积大，挂在浴室内占用较大空间，而安装在厨房或浴室内的家用燃气热水器则占地面积小，安装时既不会破坏厨房和浴室的安装效果，又能保持并增进美观效果。

⑹ 使用成本低

    以上海地区为例，目前天然气的价格大约在每立方米2.1元，假设用户仅在夜间优惠电价时间内使用家用燃气热水器，夜间优惠电价的每度电为0.3元，1立方米的天然气的热量为10千瓦，1度电的热量为1千瓦，因此，每千瓦天然气的费用是0.21元，每千瓦电的费用是0.3元，也就是说，用电的费用是用燃气的1.5倍。此外，家用燃气热水器不需储水箱和保温层，所以节省材料，成本低廉。一般一台家用燃气热水器在1500元左右，一台电热水器在1600元左右，而一台太阳能热水器在2000元左右，价差折算成电费可多用几年。

⑺ 淋浴更为健康

淋浴是否健康取决于淋浴水质的好坏，家用燃气热水器使用的是流动的新鲜水，更由于健康。带有内胆结构的容积式热水器由于长时间储存热水并可能存在重复加热的现象，内胆表层容易产生水垢甚至滋生诸如黄色葡萄球菌、大肠杆菌等细菌，进而破坏淋浴水质，长期使用会不利于身体健康，甚至还会使人体的皮肤等产生疾病。

⑻ 更为节能环保

    热水器按照使用能源可以分为两大类：一类是使用燃气；另一类是使用电力。燃气时21世纪公认的清洁能源，其能源利用率达到80%以上；电力是二次能源，特别是中国的电力70%以上是煤电，从采煤发电到输送再到最后使用，整个能源的利用率不到30%，并且产生大量的煤炭燃烧排放物，污染环境和危害人体健康，不利于节能环保，更不利于建造优美和谐的适应人居的生态环境。

总体而言，家用燃气热水器具有加热快、出水量大、温度稳定、不易结垢、而且占地面积小、使用成本低、淋浴更为健康以及更为节能环保等的优势。

     5. 家用燃气热水器的发展趋势

    我国家用燃气热水器在二十多年的发展后，现在热水器正向高新科技的进步，主要表现在以下几个方面：

 ⑴ 安全性能不断完善

    家用燃气热水器对人体的安全威胁主要是燃烧所产生的烟气。以前生产的烟道式热水器因热水器燃烧所需空气直接取自室内，燃烧产生的烟气也直接排向室内，直接引发CO中毒、死亡恶性事故。目前中国一些主要城市已明文规定严禁销售烟道式热水器，取代烟道式热水器的是强排式热水器，它用风机将烟气强制排向室外，并有较强的倒风能力，从根本上避免了烟气进入室内引发CO中毒危险。再加上设置有必要的安全保护措施，强排式热水器实现了安全运行，被称为安全热水器。但强排式热水器的不足表现在热水器燃烧所需空气直接取自室内，热水器的运行对室内仍有不良影响。目前燃气界公认最安全的家用燃气热水器是平衡式和室外机。该类热水器燃烧所需的空气直排从室外吸入，燃烧产生的烟气也全部排向室外。但可以安装在浴室内只有平衡式热水器，对安装热水器的室内无不良影响，能保证室内是一个安全、清洁、卫生的环境。而安全问题在家用燃气热水器开发过程中始终是处于第一的位置。

⑵ 舒适性的提高

    在安全问题获得基本解决以后，热水器使用的舒适性便是人们关心的重要问题。作为沐浴用热水器要实现舒适沐浴有两个基本要求：一是水温（随季节不同，人的体质不同而异，要求水温在37℃～43℃间任意调节）；二是水量（要求7升/分钟以上）。

 ⑶ 更加环保

     家用燃气热水器上解决排烟CO中毒的方法是强制把烟气全部排向室外，且直接从室外吸入燃烧空气，但排向室外烟气中的有毒气体CO与NO_x毕竟污染了环境。我国家用燃气热水器标准中现在除规定了对排烟CO含量的限制外，即限制燃烧不完全程度，还对排烟NO_x含量作了要求。要实现控制排烟NO_x含量，需开发低NO_x燃烧技术，其技术难度是相当大的。 

⑷ 向更为节能的方向发展

    家用燃气热水器随着技术水平的不断提高和燃气能源的大量消耗，高效节能的燃气热水器的研发将是今后发展的主要方向，节能的深远意义不仅是节约开支而是国民经济可持续发展的要求。

    6. 家用燃气热水器的节能技术

随着能源危机的日趋严重，国家从整个能源战略的考虑出发，提出“节约型社会”的理念和“节能减排”的号召，对家用家用燃气热水器也提出了一些相应的节能目标。2004年底国家发展改革委颁布的《节能中长期专项规划》中关于家用燃气热水器的节能目标为：到2010年热效率达到90%～95%；2007年7月1日起，家用燃气热水器国家能效国家标准GB20665—2006《家用燃气快速热水器和燃气采暖热水炉能效限定值及能效等级》已正式强制实施，该标准将家用燃气热水器的能效等级分为三级，具体见表5。

表5 家用燃气快速热水器能效等级

该标准实施后，84%的热效率已成为家用燃气热水器的上市门槛，低于84%热效率的家用燃气热水器将不准上市销售。由于能效标准对家用燃气热水器的热效率提出了较高的要求，因此许多家用燃气热水器制造厂家就必须采取一定的技术手段才能达到能效限定值或节能评价值要求。目前，可以通过以下措施提高家用燃气热水器的热效率，达到节能的效果：

 ⑴ 微电脑控制技术

    使用微电脑控制家用燃气热水器，根据设定水温，优化计算水量、燃气以及风量，通过微电脑比例阀控制调节燃烧过程，使燃烧状态处于最佳状态，确保热效率与烟气排放达到最佳效果。

 ⑵ 优化热交翅片

    优化热交换器内换热翅片的形状，增加有效的吸热面积，促进水与高温烟气之间的换热效果。大量试验数据表明：一般排烟温度下降12℃左右可使热效率上升1%左右。通过优化热交翅片形状可降低排烟温度20℃左右，可提高热效率1.5%—2%，达到节能的效果。

 ⑶ 热交换器使用新材料

    热交换器采用了高分子耐热材料的特殊涂层处理，避免传统镀铅工艺对环境的污染，其还具有耐高温、耐腐蚀、导热系数高等特性，可提高热效率。

 ⑷ 采用合理的过剩空气系数

    采用合理的过剩空气系数，可以减少由烟气带走的热量损失，提高热效率。

 ⑸ 冷凝式技术

    由于普通式燃气热水器受到结构等限制，热效率达到89%左右已是其极限水平，要想再进一步提高其热效率是不可能实现的。若要达到90%以上的热效率，则势必要发展和推广冷凝式燃气热水器。冷凝式燃气热水器与普通燃气热水器的主要区别在于热交换器的不同，冷凝式燃气热水器一般在上方设置冷凝换热器，通过该段的冷凝换热，将普通燃气热水器的高排烟温度（180℃左右）下降到低排烟温度（60℃左右），利用烟气中水蒸气的气化潜热，从而提高热效率。一般而言，冷凝式燃气热水器的热效率要比普通式燃气热水器的热效率提高15%左右。

参考文献：

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[5] GB20665—2006，家用燃气快速热水器和燃气采暖热水炉能效限定值及能效等级[S].

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