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燃氣壁掛爐
來源:互聯網

燃氣壁掛爐(Wall-Hung Boiler),又稱燃氣兩用爐,是一種以天然氣為能源的燃氣壁掛式采暖爐,屬小型鍋爐的一種,其國家標準名稱為“燃氣壁掛式快速采暖熱水器”,具有家庭中央供暖功能,滿足多居室采暖、熱水沐浴等需求,此外,燃氣壁掛爐也可為商業、工業、公共設施等領域的不同場所提供恒溫恒濕、清潔舒適的供暖和用水服務。

壁掛爐起源于20世紀50年代的歐洲,最早是由大鍋爐改造而來,其控制性能和安全性較差;但經過40年的發展,以天然氣為能源,日常供暖和生活供水兩用的普通燃氣壁掛爐應運而生。燃氣壁掛爐不是傳統意義上的燃氣熱水器,與熱水器有著本質的區別。它由燃燒系統、換熱系統、控制系統、水循環系統以及各種安全保護裝置組成,當燃氣壁掛爐的鍋爐感知到有采暖需求時,通過燃燒系統點火,燃燒燃氣產生大量的熱,被換熱系統傳遞到水循環系統中,再由水循環系統將傳熱到全屋。

從品類上來看,壁掛爐可以分為普通壁掛爐、冷凝壁掛爐和低氮壁掛爐。其中,冷凝壁掛爐作為壁掛爐中的高端產品,其能耗更低,環保指標更好。燃氣壁掛爐按照血統可以劃分為歐系血統和韓系血統。其中,由于歐系血統的壁掛爐發展歷史悠久,技術成熟、質量好而成為市場的寵兒,代表品牌包括德國菲斯曼、威能等。2020年全球壁掛式鍋爐市場規模約為100億美元,預計到2026年將達到140億美元,復合年增長率為5.9%。歐洲、亞太地區是燃氣壁掛爐的重要市場。北美地區因供暖方式和消費習慣差異、中東和非洲地區因經濟水平和基礎設施的限制,壁掛式鍋爐市場較小。此外,新技術(冷凝/低氮)應用、智能化和環保化已成為燃氣壁掛爐未來的發展趨勢。

歷史發展

壁掛爐起源于20世紀50年代的歐洲,是由大鍋爐改造而來,控制性能差,安全功能較少。

20世紀70年代后,出現以內燃式和炮筒式結構為特點的第二代產品。對于控制及安全功能方面有了較大的改善,但是產品的可維護性差。

20世紀90年代開始,出現以爐排式結構為特點的第三代產品,在自動控制和安全功能上有了質的變化,結構更加合理,燃燒性能大大提高,主要是采用了密閉式循環結構及比例調節式燃燒控制,使舒適與節能達到完美的結合。20世紀90年代末期,燃氣壁掛爐開始進入中原地區。進入中國市場后,國產品牌通過引進歐洲技術進行本土化改造,適配國內氣候條件及使用習慣。

進入21世紀,近二十年來,隨著節能環保要求的提高,出現以全預混燃燒冷凝式為特點的第四代產品,在燃燒性能上利用燃氣與空氣提前按比例混合后進入燃燒腔內進行燃燒,同時降低煙氣的排放溫度,把蒸汽中的潛熱吸取出來,提高產品的熱效率

結構組成

燃氣壁掛爐主要由燃燒系統、換熱系統、控制系統、水循環系統以及各種安全保護裝置組成。

燃燒系統

燃燒系統由供氣模塊、點火模塊和燃燒模塊三部分組成,其中供氣模塊包括氣閥減壓閥、噴嘴等;點火模塊包括電控點火器火花塞等,用于點火產生火苗;燃燒模塊包括燃燒器燃燒室和風道等,將燃氣燃燒后產生的熱能傳給換熱器

換熱系統

換熱系統由熱交換器和煙氣管道組成,燃燒產生的煙氣經煙氣管道排出室外,同時熱能通過熱交換器傳遞至待加熱的水或空氣。當高溫煙氣流經熱交換器時,煙氣中的水蒸氣在熱交換器表面冷凝,釋放潛熱,從而進一步提升熱效率。

控制系統

控制系統包括主控板和各種傳感器,主要作用是控制燃氣的供應,控制供水和循環系統的運行狀態,調節室內溫度等。同時,也對壁掛爐運行時各種故障進行監測,及時報警并停機,確保安全運行。

水循環系統

水循環系統由水泵閥門水箱、水管等組成。在燃燒完成后,熱交換器將燃氣產生的熱能傳給水,水被送入管道進行循環,將熱能傳遞給采暖散熱器或熱水龍頭,達到供暖和生活用途。同時,循環系統也進行了全面的防凍措施,確保在低溫環境下的正常運行。

安全保護裝置

安全保護裝置包括熄火保護、過熱保護、缺水保護、漏電保護等安全保護裝置,保證壁掛爐的安全運行。

功能原理

燃氣壁掛爐的鍋爐處于待機工作狀態下,當鍋爐感知到有采暖需求時,風機啟動,開始30s的"前吹掃",形成燃燒倉負壓,空氣通過獨立的進氣管進入燃燒倉(與室內空氣無關),廢氣通過獨立排煙管排出(同樣與室內空氣無關)。風壓差開關啟動,打開燃氣電磁閥,燃氣進入燃燒倉與空氣預混;循環水泵開始工作。同時點火電極開始放電形成電弧將燃氣點燃,燃氣燃燒后火焰將主冷卻器中的鍋爐爐水加熱用于熱交換,循環水泵將熱水送出與二次系統熱交換用于采暖或供熱。當有生活熱水需求時,生活熱水流量開關啟動并切換電磁三通閥,鍋爐爐水通過換熱器將生活熱水換熱,然后供應生活熱水。

燃氣壁掛爐具有強大的家庭中央供暖功能,能滿足多居室的采暖需求,并且能夠提供大流量恒溫衛生熱水,供家庭沐浴、廚房等場所使用,經濟實用。同時,由于其體積小巧,安裝靈活,不占用地面空間,也符合現代家居的美觀和節省要求。

技術指標

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特點

優點

(1)一機多用:既可供暖,又可供應生活熱水,可為用戶節省購買熱水器的投資,同時利用燃氣供應生活熱水,加熱速度快,可隨時滿足用戶的需求,這比電熱水器有著明顯的優勢。

(2)安裝方便:可安裝于廚房或陽臺,不占用廚房的使用面積,所占的空間也很小。一臺供熱量為2萬kcal/h的壁掛爐所占的空間體積不足。

(3)自動調溫:白天家中無人的情況下,可降低室內設定溫度,最大限度地節省運行費用。

(4)安全可靠:壁掛爐都設計了安全保護裝置,可保證用戶的安全使用。

(5)無熱網輸送損失:供暖系統啟動快,舒適性好。

(6)供熱效率高:現有壁掛爐熱效率能夠達到90%以上,冷凝式壁掛爐可達到105%,而集中供熱總效率僅能達到50%左右。

(7)污染小:燃氣壁掛爐所用能源為煤氣、液化石油氣、天然氣,是潔凈能源,對大氣造成的污染比集中供熱造成的污染大大降低。

(8)收費方便:根據用氣量和用電量收費,收繳容易。

缺點

(1)應用環境有局限性:系統中的許多設備的安裝都有距離的要求,而這一切需要在燃氣壁掛爐的安裝設計中注意克服這些問題,所以說壁掛爐并非適用于所有的應用環境和使用條件。

(2)故障率偏高:集成化程度高也意味影響鍋爐穩定工作的不確定因素多,所以壁掛爐要求集成件的質量更高。由于壁掛爐的集成度高,它的故障率也要比鑄鐵落地爐高許多,通常壁掛爐設計壽命只有10~15年。

(3)維護成本高:許多部件都是集成化的,所以換件、維修成本較高,所以配件通用程度極低。

(4)動力損耗較大:高度的集成化也使得壁掛爐自身的壓損較大,壁掛爐內置泵的動力被壁掛爐自身消耗了許多。

(5)對燃氣的氣質和壓力要求較高:壁掛爐部件非常精密,對使用燃氣的氣質和壓力都有較高的要求。

分類

按熱效率和排放標準分類

按照燃氣壁掛爐的熱效率和排放標準,可以分為普通壁掛爐、冷凝式壁掛爐和低氮壁掛爐三種類型。

普通壁掛爐

普通壁掛爐是指熱效率在90%以下,排放標準為國四或以下的壁掛爐。普通壁掛爐的優點是價格相對低廉,安裝簡單,適合一般家庭使用。缺點是能耗較高,環保性能較差,使用壽命較短(一般為10年左右)。

冷凝式壁掛爐

冷凝式壁掛爐是指利用冷凝技術,將燃氣燃燒產生的水蒸氣的潛熱回收利用,從而提高熱效率的壁掛爐。冷凝式壁掛爐的熱效率可達100%以上,比普通壁掛爐節省約20%~30%的能源消耗,同時,冷凝式壁掛爐也可以降低二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有害物質的排放量,排放標準為國五或以上。冷凝式壁掛爐的優點是能耗低,環保性能好,使用壽命長(可達20年以上)。缺點是價格較高(一般在1萬元以上),安裝要求較高,需要專業的排水系統和防腐措施。冷凝技術已經在歐洲等發達國家和地區得到廣泛的應用和推廣,而在中國等發展中國家和地區還有較大的發展空間和潛力。

低氮壁掛爐

低氮壁掛爐是指采用先進的低氮燃燒技術,有效降低氮氧化物等有害物質的排放量的壁掛爐。低氮壁掛爐的排放標準為國六或以上,是目前最環保的壁掛爐類型。低氮壁掛爐的優點是符合國家對清潔能源的要求,有利于改善空氣質量,受到政策和市場的支持。缺點是價格較高(一般在1.5萬元以上),技術難度大,維修成本高。低氮技術主要包括低氮燃燒器、低氮換熱器、低氮控制系統等,它們可以實現對燃燒過程的精確控制和優化,提高燃燒效率和穩定性,降低排放濃度和溫度。低氮技術已經在歐洲等發達國家和地區得到廣泛的應用和推廣,而在中國等發展中國家和地區還有較大的發展空間和潛力。

按主熱交換器分類

套管式

性能穩定,制造成本低,質優價廉。

板換式

造價高于套管式機型,其生活熱水溫度更穩定,特別適合于普通家用。

冷凝式

技術先進,熱效率高,CO排放極低,非常節能、環保,但造價高昂。

按功能分類

即熱型(瞬間式加熱)

即熱型燃氣壁掛爐包括套管換熱機型和板式換熱機型。其中,套管機相對造價較低,俗稱"工程機1",主要應用于工程項目;板式換熱機型是當前最廣泛應用的主流機型。

蓄熱型(容積式換熱、蓄熱)

蓄熱型燃氣壁掛爐包括內置式換熱水罐和外置式換熱水罐,適合別墅或花園洋房等較大面積并有多衛浴間的高檔住宅或有大流量生活熱水需求的客戶使用。

應用領域

燃氣壁掛爐具有強大的家庭中央供暖功能,能滿足多居室的采暖需求,每個房間可以自主控制、選擇不同的溫度?;它還可以用于家庭日常熱水洗浴,這是一種非常舒適、恒溫、大水量的現代沐浴形式,相當于家庭洗浴中心,其舒適性、對生活品位的提高不是一般的熱水器、電熱水器和太陽能熱水器可比擬的。此外,燃氣壁掛爐還可以滿足商業或公共場所,比如酒店、賓館、醫院、學校等的采暖與熱水需求。

使用相關

選購技巧

根據自己的房屋面積選擇

選購壁掛爐應根據房屋面積大小、結構、建筑材料的不同,選購是否需要同時供熱水及氣種來選擇合適的壁掛爐。一般先通過房屋面積來大致計算選擇哪種功率的壁掛爐。計算公式如下:

供熱功率 = 房子的建筑面積×65%×150w

比如,一套100平方米的房子,考慮壁掛爐熱效率一般在90%左右,再加上平時生活熱水需求,選擇一個14-16kw的燃氣壁掛爐就比較合適了。

品牌和節能性

看重品牌和節能性,可以保障安全售后問題的處理,還可以降低成本消耗。一般壁掛爐使用壽命在15年以上,如果沒有良好的服務保障,后果不堪設想。

零部件配置情況

通過壁掛爐內的零部件配置情況,來確定選購。如歐洲進口零部件,質量,其價格就較高,一般在5000-10000元左右,各方面性能好,安全節能有保障。

安裝調試

安裝

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調試

1.給系統注水,打開各暖氣片上的排氣閥及水泵上的自動排氣閥,直至水壓1Bar,查看所有管道連接是否有漏點;打開水龍頭,查看所有管路連接是否有漏點;  

2.接上電源插座,打開燃氣開關;  

3.打開前面板;  

4.第一次點火,  

①將模式選擇旋至夏季,打開水龍頭,觀察電子打火及點火;

②調節水流量、調節熱水溫度控制,觀察火焰是否有變化及變化情況:水量大則火焰大;溫度調高則火焰大,溫度調低則火焰變小;

③將模式選擇旋至冬季,觀察電子打火及點火;讓機器工作一段時間后,調節采暖溫度控制,觀察當調低時,火焰是否變小直至熄滅;調高溫度時,機器是否會重新啟動;

④打開水龍頭,看看是否有熱水流出,調節水流量、調節熱水溫度控制,觀察火焰是否有變化及變化情況:水量大則火焰大;溫度調高則火焰大,溫度調低則火焰變小;  

⑤當機器大功率燃燒時,可以用明火查看一下是否有燃氣泄漏。  

如果安裝時發現氣質不對,而且沒有換機器時,則需要在第一次點火之前更換配氣管上的噴嘴,并且點火后要調節燃氣輸出的最大、最小壓力。

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維護與保養

燃氣壁掛爐經過長時間運行后,會在冷卻器內部尤其是熱水換熱器內部產生水垢,另外,在燃燒系統中會存留燃燒產物,例如換熱器表面、風機內部、文丘里管等。所以,壁掛爐與汽車類似,需要定時清潔保養,否則,會降低壁掛爐的使用壽命,增加故障率。一般在每年采暖季結束以后,下一年采暖季開始之前,進行一次維護。

常見問題

生銹腐蝕

如果當地水質不好,本身有弱腐蝕性,和鐵發生化學反應會形成黑銹(四氧化三鐵為主)。如果有局部漏氣,導致空氣中的氧氣進入系統,會更容易形成紅銹(氧化鐵為主)。雙(多種)金屬共同作用會形成電解腐蝕。黑銹和紅銹大量的產生,會導致采暖散熱器系統部件(包括壁掛爐泵)失靈、損壞。黑銹和紅銹的多少證明腐蝕的嚴重程度。

淤結水垢

水垢的產生在水質硬的地區。由于水中富含鈣、鎂離子,導致系統各處很容易結水垢。水垢的最主要成分是碳酸鈣,是加熱硬水時產生的,水垢最容易產生在系統中最熱的部位,也就是壁掛爐內,特別是換熱器上。水垢會降低熱傳導,使得燃燒熱量不能迅速地在換熱器與水之間進行熱交換,大量的熱量通過煙道被排出,導致花費較多的燃氣費用。據統計,每增加1mm厚度的水垢,會浪費10%的燃氣。

發展趨勢

據尚普咨詢集團數據顯示,2020年全球壁掛式鍋爐市場規模約為100億美元,預計到2026年將達到140億美元,復合年增長率為5.9%。除了歐洲之外,亞太地區也是一個重要的市場,尤其是中國、日本韓國等國家。北美地區由于供暖方式和消費習慣的差異,壁掛式鍋爐市場較小。中東和非洲地區由于經濟水平和基礎設施的限制,壁掛式鍋爐市場也較小。

全球市場驅動因素

全球對節能和減排的政策支持和社會責任感,促進了高效、環保、可再生能源等技術的發展和應用;全球對舒適和健康生活方式的需求提升,以及對傳統供暖方式的不滿意,導致了對壁掛式鍋爐等現代供暖設備的需求增長;全球鍋爐行業的技術創新和產品升級,如智能化、數字化、模塊化、個性化等,提高了鍋爐的性能和用戶體驗;新冠疫情的影響,使得全球居民更加重視家庭供暖和用水的質量和安全性,增加了對鍋爐的更換和維護需求。

全球市場挑戰因素

新冠疫情的影響,造成了全球經濟的衰退和消費者信心的下降,影響了鍋爐市場的需求和投資;全球對清潔能源的推廣,如電力、太陽能生物質等,增加了鍋爐市場的替代品和競爭壓力;全球鍋爐行業的市場飽和度較高,以及鍋爐產品的壽命較長,限制了鍋爐市場的增長空間;全球鍋爐行業的法規和標準不斷變化和提高,給鍋爐企業帶來了更高的成本和風險。

技術創新和產品升級因素

燃氣壁掛爐行業還受到技術創新和產品升級的影響和驅動,主要包括以下幾方面:

冷凝技術應用:壁掛爐行業既面臨行業快速的更新換代,又面臨消費者消費升級和消費降級的兩極分化結構。在雙碳政策下,全預混冷凝產品有比較大的競爭力,有望逐漸替代普通壁掛爐。

智能化技術應用:智能化技術主要包括智能控制系統、智能互聯網系統、智能診斷系統等,它們可以實現對壁掛爐的遠程控制、監測、調節、維護等功能,提高壁掛爐的安全性、可靠性、舒適性和便捷性。

環保化:燃氣壁掛爐將會越來越環保,采用更加先進的燃燒技術,減少氮氧化物等有害物質的排放,保護環境和人類健康。

標準規范

燃氣壁掛爐作為新型取暖設備,國家制定了一系列的標準規范,對于燃氣壁掛爐的性能、安全性、環保性等方面進行了規定。其中,代表性的標準有以下幾項(以最新標準為準,且不僅限于以下標準):

1. 《燃氣采暖熱水爐》GB25034-2020

該標準規定了燃氣采暖熱水爐的安全要求、環境要求、性能要求、試驗方法和標志要求等方面的內容,旨在確保燃氣采暖熱水爐的安全、可靠、高效運行。

2.《家用燃氣快速熱水器和燃氣采暖熱水爐能效限定值及能效等級》GB 20665-2015

該標準規定了家用燃氣快速熱水器(含冷凝式家用燃氣快速熱水器)和燃氣采暖熱水爐(含冷凝式燃氣暖浴兩用爐)的能效限定值、節能評價值、能效等級、試驗方法和檢驗規則。該標準適用于僅以燃氣作為能源的熱負荷不大于70kW的熱水器和采暖爐,不適用于燃氣容積式熱水器。

該規范為國家標準,為強制性工程建設規范,全部條文必須嚴格執行,自2022年1月1日起實施。該標準的主要內容包括:總則、燃氣質量、燃氣廠站、燃氣管道和調壓設施、燃氣儲存和灌裝、燃氣用戶、消防設施和緊急切斷系統、燃氣安全監控和數據采集等方面的規定。

參考資料 >

什么是燃氣壁掛爐.中國壁掛爐網.2024-06-11

《2023年中國壁掛爐行業深度研究報告》.新浪財經.2024-06-05

尚普咨詢:2023年燃氣壁掛爐行業發展現狀評價與趨勢預測.百家號.2024-05-27

緣何受到消費者青睞為你解密壁掛爐前世今生.網易手機網.2024-06-05

壁掛爐系統組成.百度愛采購.2024-06-11

2023年會精彩回顧四|高端對話,壁掛爐行業發展的挑戰及應對 .搜狐網.2024-06-21

燃氣壁掛爐的升級換代與技術發展趨勢.智燃網.2024-06-21

燃氣壁掛爐的發展歷史你了解嗎?.廣東瑞馬燃氣壁掛爐.2024-06-05

壁掛爐主要由哪些部分組成?.百家號.2024-06-11

燃氣壁掛爐國家標準解析.百度愛采購.2024-06-11

全面介紹壁掛爐選購技巧_安裝步驟_調試使用知識.連云港市人民政府.2024-06-06

2022年燃氣采暖熱水爐產品質量省級監督抽查結果.山東省人民政府.2024-06-11

《燃氣采暖熱水爐》GB 25034-2020.國家標準全文公開系統.2024-06-11

《家用燃氣快速熱水器和燃氣采暖熱水爐能效限定值及能效等級》GB 20665-2015.國家標準全文公開系統.2024-06-11

住房和城鄉建設部關于發布國家標準 《燃氣工程項目規范》的公告.住房和城鄉建設部.2024-06-11

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