中山市力科电器有限公司
摘要：本文主要对一种快速热水的燃气热水器优化设计进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：燃气热水器；优化设计
一、前言
传统的燃气热水器的水温控制主要是通过检测实际出水温度与用户设置水温的差值，通过实时调整系统输出功率，最终实现出水温度等于用户设置温度。从检测到热水需求到恒温输出，系统需要不停的对比出水温度与用户设置温度，根据两者的差值反复修正输出功率，最终才能实现出水温度在用户设置温度周围小范围波动(一般正负1度以内)，整个调节过程一般需要10s到20s的时间， 在这一段时间内， 是无法满足恒温热水要求的，用户处于等待状态，不仅用户会觉得等待时间很漫长，而且往往给人浪费水的印象。所以从用户的角度出发，希望这个等待的时间越短越好，最好是无需等待，一打开水龙头就有恒温热水可供使用，这样不仅可以拥有良好的用户体验，提升产品口碑，也可以避免水资源的浪费。为了提高用户体验，针对用户等待时间较长的问题，下面将对燃气热水器通过增加循环泵、加设缓冲水箱、增加加热装置等方面的优化设计，尽可能的缩短用户等待时间，提高用户体验度。
二、一种快速热水的燃气热水器优化设计分析
（1）增加循环泵。针对传统燃气热水器热水慢的问题，本文通过借鉴带有储热水箱的生活热水循环系统，提出了“循环泵+ 燃气热水器+ 循环管”的热水循环形式的设想，如图1 所示。这种形式是在原有生活热水管道系统中增加一根连接生活热水最远端用水点和燃气热水器冷水进入管之间的循环管，在循环管上加装一台小功率屏蔽泵而组成。考虑到自来水、热水和循环水的流向问题，在管路系统中加装了单向阀1 和单流阀2。当没有生活热水需求时，为了保障热水管道中的水温不至于（太低，循环泵按照循环泵可以按照定时、定温、手动等三种模式运行。在定时运行模式下，循环泵可以分为白天和夜间两种形式，按照预先设定的不同运行间隔模式供用户根据对热水温度的偏好、热水最远端用水点的距离等情况进行选择。循环泵也可以根据预先设定的温度进行运行，当生活热水最远端用水点的温度低于设定的最低温度时，循环泵运行，达到最先设定的最高温度时，循环泵停止运行。循环泵运行时，水流按照“循环泵→燃气热水器→热水管→单向阀→循环管→循环泵”的流向在封闭的环路中进行流动，触发燃气热水器内部的水流开关，使热水器短时间运行，将热水管中的冷水置换为热水以确保热水管道中的时刻存在不低于一定温度的热水。当打开用水点的热水龙头需要热水时，水流按照“自来水管→单向阀1→燃气热水器→热水管→用水点”的流向流动，进入燃气热水器的自来水触发水流开关使之点火运行，循环泵不管是否在运行都停止运转，用水点水龙头打开的同时就有满足一定温度的热水流出，实现生活热水的零等待。这种直接增加循环泵的热水循环形式在实际使用过程中，循环泵的每一次运转都会引起快速燃气热水器的点火运行，势必造成由于频繁点火而使得设备寿命缩短、影响采暖效果等现象。
（2）加设缓冲水箱减少频繁启动。针对上述系统中涉及到的设备频繁启动问
题，提出“燃气热水器+ 缓冲水箱+ 循环泵+ 循环管”的设想，如图2 所示。这种形式的循环系统主要是在燃气热水器和用水点之间安装了一个4～ 8L的缓冲水箱，当没有热水需求且缓冲水箱中的水温不低于最低预设温度时，水流在循环泵的作用下在用水点和缓冲水箱之间流动，既能满足热水管道中有满足最低温度的热水，又不至于频繁启动燃气热水器。为了进一步控制水流方向，加装了两个单向阀和一个电动三通阀。
当循环泵按照控制器的指令运转时，电动三通阀的AB 连通，水流按照“循环泵→三通阀→缓冲水箱→热水管→单向阀2→循环管→循环泵”流向流动，满足热水管中有符合需要的热水，不会造成燃气热水器点火运行。经过多次的热水循环之后，缓冲水箱中的热水温度也会逐步降低。当缓冲水箱里面的热水温度低于设定的温度时，循环泵运转，电动三通阀的AC 连通，水流按照“循环泵→三通阀→燃气热水器→缓冲水箱→热水管→单向阀2→循环管→循环泵”的流向流动，循环加热缓冲水箱和热水管中的热水，直到缓冲水箱中的水温达到预设的最高温度为止。当用户打开用水点热水龙头时，循环泵不管是否在运行都停止运转，电动三通阀AC 连通，水流按照“自来水→单向阀1→三通阀→燃气热水器→缓冲水箱→热水管→用水点”的流向流动，为用户“零等待”提供生活热水。这种形式的热水循环系统由于缓冲水箱的存在，可以减少燃气热水器由于循环泵运转引起的频繁点火。但是多次循环后，随着缓冲水箱中水温的下降，依旧需要启动燃气热水器进行加热，没有彻底解决燃气热水器的点火运行次数较多的问题。
（3）增加加热装置保障水箱温度恒定。在上述形式的热水供应方案中，缓冲水箱中水温下降过多时，即使没有生活热水需求，燃气热水器依旧需要点火运行。对此作出了“燃气热水器+ 缓冲水箱(带电加热装置) + 循环泵+ 循环管”的构想，如图3 所示。这种形式是上述方案为基础，在缓冲水箱中加装了电加热装置改造而成的。当缓冲水箱中的温度因多次循环而达到预设的最低温度时，电加热装置在控制器的作用下开始工作，直到缓冲水箱中的水温达到预设的最高温度
为止。这种形式既可以满足缓冲水箱中水温的相对恒定，又不至于引起燃气热水器的点火运行。
三、结语
综上所述，借助缓冲水箱在满足客户“即开即用”零等待的同时可以大幅度减少快速燃气热水器的点火频率，在缓冲水箱加设电加热装置后，在满足客户对生活热水的高要求的同时确保燃气热水设备只有在客户使用生活热水时才进行点后运行，进一步减少点火频率延长了燃气热水器的使用寿命，降低噪音污染。
参考文献
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[2]肖浩.集中生活热水供应系统热水循环问题探讨[J].2010(6)．
[3]胡国霞，瞿燕．太阳能与燃气热水器联合供热水系统在村镇中的应用［J］．电力与能源，2014(5)．
论文作者:彭峰
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第09期
论文发表时间:2019/7/23
标签：水箱论文; 热水论文; 燃气热水器论文; 循环泵论文; 温度论文; 用水论文; 单向阀论文; 《工程管理前沿》2019年第09期论文;