潘桂荣
佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司
摘要：现代社会发展中，工业生产实践对于能源的需求不断上升，而在我国绿色发展理念以及可持续发展战略要求下，以热平衡中反平衡法理论对燃气热水器的热效率影响因素进行分析，并以此落实预防策略，实现燃气热水器的节能运行，对于产业发展有着重要意义。本文率先根据热平衡理论对燃气热水器热效率影响因素加以研究，并通过反平衡法理论，剖析燃气热水器热效率损失的原因，根据国家相关要求，针对性提出燃气热水器热效率损耗降低的相关措施，实现其产业的良好发展。
关键词：燃气热水器；热效率；反平衡法理论；影响因素；预防策略
能源是现代社会产业发展的基础与前提，但是随着现代工业生产效率的逐渐提升，我国所面临的能源问题也逐渐加剧，需要贯彻我国绿色发展理念的“低碳经济，节能减排”要求。而在我国燃气热水器研发生产不断发展的时代背景下，国家对其管控也愈加严格，能效等级国家标准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》就是国家为推动燃气热水器的新发展而提出的重要要求。
一、热平衡反平衡法理论概述
热平衡是锅炉或者燃气热水器设备运行过程中热量收入项与支出项之间的平衡关系，收入项即为燃料的地位发热量，支出项则主要指整齐所有效利用的热量和未能利用而损失掉的热量[1]。一般情况下，在对热平衡的计算研究中，多以1千克应用基燃料的地位发热量QDW为计算过程的基本数据，然后以Q1作为运行过程中热量发挥的数据，Q2表示热量损失，Q3表示燃料燃烧不充分而造成的热损失，Q4代表机械造成的不完全燃烧损失，Q5代表散热损失，Q6代表运行中的物理热损失，热平衡方程式就如下所示：
QDW=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6（KJ/kg）
而热平衡中的反平衡法理论则是在热平衡的基础上针对燃气热水器的热效率损失影响因素分析而提出的一种理论方法，其公式如下：
VCO2CCO2+VH2OCH2O
二、燃气热水器热效率的影响因素分析以及预防策略
燃气热水器作为当前工业生产以及国民生活中使用较为广泛的热水器类型，在《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》的实施要求下，需要加强对其热效率影响因素的分析，以实现预防策略以及解决措施的落实[2]。而在对其影响因素分析中，则涵盖了多项内容，包括了燃气热水器运行的基本热损失、作业排烟、燃烧情况等各项内容，而在对各项损失研究的实际过程中，可以用η、q1、q2、q3、q4、q5等相关数据符号对数值进行代表，实现对其热损失数据的全方位分析。因此，在对燃气热水器热效率影响因素分析中，就需要根据这些基础计算数据，运用热平衡中反平衡法理论对其热效率损失影响因素进行全面分析。
第一，排烟热损失原因导致的热效率损失。排烟热损失影响因素的实际研究中，需要以烟气焓作为主要的分析依据，而排烟热损失本身也是通过烟气焓的实际量来决定的。作为燃气热水器运行过程中的必然作业形式，也是导致燃气热水器热效率损失的基本因素之一。而究其原因，就需要对燃气热水器排出烟气的主要成分进行分析，其中就包含了三原子气体以及过剩空气，并且还含有少个可燃气体，例如一氧化碳、CmHn、硫化氢等等。通过热平衡中反平衡法理论对燃气热水器的排烟热损失进行计算时，其表达式就如下所示：
q2=（q二氧化碳+q二氧化碳）+（q氮气+q氧气）
q二氧化碳co2+q二氧化碳 所表示的就是燃气热水器热效率排烟损失中的三原子气体，q氮气+q氧气则代表着过剩空气排烟热损失数值。
而为了便于具体影响因素的分析，可以将烟气焓的表达式进行表达，以If表示烟气焓；α表示空气系数，tf作为排烟温度，V二氧化碳、V水、V氮气、V氧气表示烟气中二氧化碳、水、氮气以及氧气的提及百分含量；C二氧化碳、C水、C氮气、C氧气则表示二氧化碳、水、氮气以及氧气的平均定压容积比热，就可以由下表达式：
If=（V二氧化碳C二氧化碳+V水C水）tf+（α-1）（V氮气C氮气+V氧气C氧气）
由此，针对排烟热损失原因导致的热效率损失预防中，就可以从以下两个方面落实：
首先，在国家相关要求下，需要在烟气性能指标符合相关要求标准的情况下，对燃气热水器的不封板结构进行优化设计，以此实现燃烧室空气入侵量的降低与控制[3]。然后可以通过燃气喷嘴的参数调节，实现空气进风量的降低与控制，并在热交换器与燃烧器之间加设挡热板，避免二次空气进入燃烧室，以此实现排烟量降低，降低燃气热水器的热效率损失。其次，现阶段的燃气热水器排烟温度设计相对较高，多在160-180℃之间，这也是排烟热效率损失的主要因素。而在目前阶段我国的燃气热水器生产与使用中，受地域因素的影响，不同低于燃气的含硫量也存在着较大差异，一旦燃气热水器实践运行中所使用燃气的含硫量增加，就会造成烟气露点的气温发生改变，随之而增长，进而对热水器的先关受热结构产生腐蚀影响。为解决这一现实问题，需要实现对燃气热水器排烟温度的优化设计，保持其排烟温度在130C~ 140℃的区间最为合理。通过对排烟温度的降低设计，就能够实现对燃气热水器烟气中三原子气体含量的全面降低与控制，以此降低燃气热水器实际运行过程中三原子气体辐射效率的降低，实现对燃气热水器热效率的提升，降低其运行能耗，实现燃气热水器运行的绿色化和节能化，促进其产业的现代化发展。
第二，散热损失及其原因研究。燃气作为燃气热水器运行的能源基础，燃气燃烧过程中会差生大量的气体类三原子辐射，包括了二氧化碳、氮气和氧气等等。一般情况下，燃气燃烧后所产生的三原子气体含量一般在总烟气量的30%左右，并且相较于其他烟气结构，三原子气体具有黑度低、辐射强度弱的基本特点，但随着燃气热水器运行时间的逐渐加长，依然会产生大量的辐射热。而市场上常见的燃气热水器设计中，其燃烧室结构与燃烧器之间是具有敞开性特征的，这就导致了燃气热水器运行过程中高温烟气会产生对外换热作用，造成燃气热水器热效率的损失。根据相关研究发现，由于这种原因导致的热效率损失一般在5%左右，需要加强对其的研究与优化。这就是造成燃气热水器热效率损失的关键因素，而针对燃气热水器散热损失导致的热效率损失预防中，就可以通过以下方面对其进行解决与防治。
根据If=（V二氧化碳C二氧化碳+V水C水）tf+（α-1）（V氮气C氮气+V氧气C氧气），针对散热导致的燃气热水器热效率损失，主要的预防措施如下：
首先，材料方面。现时期燃气热水器的箱体多以紫铜材料为主，要想实现其热效率损失的降低，就需要注重对材料的更换，以保温绝热材料作为交换器燃烧室结构，这就能够有效降低箱体结构的散热损失，在提升燃烧室燃烧温度的同时，实现燃烧室内气体燃烧程度的提升。
其次，结构方面。结构改造也是实现燃气热水器热效率损失降低的重要方法，主要就是通过对燃气热水器排烟罩单层结构的改变，以双层结构代替，并保证结构整体的密闭性，实现空气加热以提升燃烧效果的措施，降低热效率损失。
结束语：
综上所述，燃气热水器热效率损失原因的分析是实现其产业节能减排的关键所在，而在对燃气热水器热效率损失影响因素的分析中，就可以通过热平衡中的反平衡法理论进行相关因数的分析，并以此为基础，采用针对性的解决措施，全面降低燃气热水器的加热功率损耗，推动其产业的节能化发展。
参考文献：
[1]李志敏, 吴桂安, 朱莲宗,等. 环境因子对燃气热水器热效率的影响度分析[J]. 日用电器, 2019, 000(007):94-96.
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[3]曹晓锋, 赵轶, 胡国辉,等. 燃气蒸箱性能测试系统及其热效率测试的影响因素分析[J]. 轻工标准与质量, 2020, 171(03):112-114.