第 1 章 绪论
1.1 选题背景
近些年，我国各行各业都取得了长足的进步，迎来了巨大的发展。燃气具行业也是如此，其中燃气采暖热水炉（以下简称壁挂炉）产品越来越多的应用于居民用户和企事业单位，因此其质量的优劣就关系着万户千家的实际利益和生命财产的安全，同时，因为其用量巨大也关系着我们治理环境污染和节约能源的大计。壁挂炉热工性能检测项目是关系到节约能源、降低污染物排放的检测项目，也是衡量壁挂炉产品质量的重要检测项目。1990 年，我国天然气事业开始起步发展，市场上出现了壁挂炉产品，从那时候到现在，不断发展，不断进步，壁挂炉产品整体行业近几年已经做得相对的健全、完善。广大的城镇居民和企事业单位都使用壁挂炉产品用于冬季采暖。但在 2000 年之前，我国的壁挂炉行业几乎是空白，没有制造能力，更没有研发能力，就像一个刚刚学走步孩子，整个行业都处于发育期，市场上几乎都是国外进口的壁挂炉产品。经过 20 多年的发展，如今我国壁挂炉行业是“百花齐放”，整个产业链环环相扣，无论从生产数量上还是从销售量上都有了大幅度提升，虽然和国外同类产品相比还存在着差距，但整个壁挂炉行业的整体水平是呈上升曲线。随着壁挂炉产品标准的不断更新完善，我国壁挂炉行业也有了较完善的各种标准，壁挂炉产品将会逐步规范化。近些年来，随着新技术的全面飞速发展，出现了全预混式的壁挂炉产品，加之之前的大气式燃烧器的壁挂炉产品以及外国进口的壁挂炉产品，市场上可谓是鱼龙混杂，各品牌各型号间的质量参差不齐。在国家标准颁布实施之后，对于壁挂炉产品的检测就有了一定之规。2015 年，我国发布了家用燃气快速热水器产品和燃气采暖热水炉产品的能效标准修订版，并重新规定了能效等级限定值。由于该标准中对于能效的判定需要额定负荷和部分负荷热效率综合判定，因此对于部分热负荷热效率项目的检测就越来越多且越来越重要，可以说已经上升成为对壁挂炉产品“生死攸关”的检测项目，其影响面和涉及的企业利益都是非常巨大的1。在对部分负荷热效率的实际检测过程中，质检机构和壁挂炉生产企业等相关单位，都遇到了对检测方法的理解问题，尤其是对部分负荷采暖热效率的检测方法的理解，故此本文针对最小部分负荷超过 30%满负荷的部分负荷采暖热效率的检测方法中热缓冲器装置的问题进行研究。
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1.2 研究目的
壁挂炉产品在我国已经发展了十几年，越来越得到广泛的应用，它的产品质量则关系着广大使用者的切身利益和生命财产安全，对于质检机构和生产壁挂炉的企业，如何准确真实的反映壁挂炉产品的热工性能参数就成为了新的课题，因为壁挂炉产品的执行标准是 GB 25034-2010，实施时间比较短（2010 年实施），之前相应的壁挂炉产品标准缺少对部分负荷采暖热效率的检测项目，也缺少相对应的检测方法。在注重能效的今天，部分负荷热效率已经成为判定壁挂炉产品能效等级的重要参数，因此在实际的检测过程中，质检机构和生产企业的质检部门对于部分负荷热效率检测方法的理解、执行都存在着各种问题，本文的研究目的是为了更好的对这种产品进行热工性能的检测，尤其是对部分负荷热效率检测项目的检测。通过对热缓冲器的研究，使质检机构、壁挂炉生产企业和相关单位能够更加有效的控制和保证壁挂炉产品的质量，真实的反应壁挂炉产品的能效等级2。
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第 2 章 壁挂炉产品的国内外现状及标准
2.1 壁挂炉产品国内发展历程及现状
壁挂炉产品可以独立的为使用者提供热源采暖，相对于其他采暖设备有巨大的优势，其凭借方便、快捷、高能效等优点，自从出现之日起就得到了广大使用者的欢迎和喜爱。而壁挂炉这种分户采暖的供暖系统也深深的影响了我国采暖系统的分类，目前我国采暖系统分为三大类：城市热网采暖系统；小区锅炉房采暖系统；独立采暖系统（热源有：壁挂式采暖炉）。作为独立采暖系统的主要形式，壁挂炉的发展也非常的快速3-4。上世纪九十年代，华夏大地的市场上出现了壁挂炉产品，在本世纪初，各种品牌各种结构的壁挂炉产品便如雨后春笋一般出现，上世纪九十时代也是我国燃气设备产业大发展的时代，壁挂炉产品迅速的在我国发展起来。就北京市场而言，先后出现了燕帝（北京煤气用具厂）、菲斯曼（德国菲斯曼供热厂）、瑰都啦咪（韩国品牌，天津生产）、庆东福来家（韩国庆东锅炉厂）等品牌，后来在不断发展的情况下，陆续出现了很多进口品牌，如意大利的依咪娜、贝雷塔、斯密；德国的威能、沃尔夫；法国的富丽凯等。国产的品牌目前主要有小松鼠（广州迪森）、万家乐、万和等。目前我国的壁挂炉产品的产销量已经稳居世界第一，100 多家生产企业获得了壁挂炉产品生产许可证， 2014年全国壁挂炉产品总产量近 150 万台，按生产能力利用率 75%计算，平均每个企业的生产能力应该在 1.35 万台左右。其中广东万和新电器有限公司等 10 家企业获得了冷凝式壁挂炉的生产许可证，这 10 家企业都是生产能力较强的国内企业和外资企业。国内一级能效壁挂炉的总生产能力超过 14 万台。日前，我国自主品牌“小松鼠”牌壁挂炉已经生产了第 100 万台，代表着我国壁挂炉行业的产能已经达到一定的高度。北京从 2003年开始有少量的一级能效壁挂炉的应用，从 2010 年起应用量明显增长，目前保有量超过 1.3 万台，其中使用年限超过 3 年的约 5000 多台。表 2-1 为我国壁挂炉产品近几年的销售量。
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2.2 壁挂炉产品国际发展历程及现状
壁挂炉技术和应用都起源于欧洲，逐渐在国际市场上发展起来，到如今越来越多的国家和地区都使用壁挂炉采暖。目前国际上壁挂炉主要品牌有德国的威能、菲斯曼，意大利的依咪娜、韩国的纳碧安等。壁挂炉自被生产制造以来，历经了四个较大的发展阶段：第一阶段：1945 年世界上第一台壁挂炉面世。存在安全装置少，性能不好的缺点。第二阶段：从第一台面世之后，过了 20 多年，欧洲国家开始普遍使用。这就是第二代产品，与第一代相比，在各个方面都有所改进，可以说全面的超出了第一代产品的性能，其缺点是：使用年限很短、可维护性能差。第三阶段：二十世纪 90 年代，市场上开始有了第三代壁挂炉产品。其特点是以炉排式结构，在自动控制装置和安全性能上比第二代壁挂炉产品更加先进，外观和内部结构也比第二代壁挂炉产品更加合理，采用比例调节式的燃烧系统和水循环系统的密闭结构，提高了壁挂炉的燃烧效率和对热的利用率，满足人们的舒适感，同时更加安全可靠。其缺点是：体积庞大。第四阶段：进入二十一世纪以来，以全预混燃烧冷凝式为特点的第四代壁挂炉产品出现了，其改变在于燃烧性能上，进入燃烧室内燃烧之前，利用燃气与空气预先按比例混合，同时降低烟气的排烟温度，把烟气中水蒸气的潜热利用起来，将这部分热用于采暖，与第三代壁挂炉产品相比，进一步提高产品的热效率，在能源节约和保护环境越来越得到重视的前提下，随着材料或燃烧的新技术的发展，此类产品的市场占有率会越来越高，是壁挂炉现在发展的方向6-7。缺点是：因材料和设计技术等方面因素，此类新产品价格相对昂贵。
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第 3 章 壁挂炉分类、型号、结构及工作原理.........8
3.1 壁挂炉产品的分类 ......... 8
3.2 壁挂炉的型号编制 ......... 9
3.3 壁挂炉产品的结构 ......... 9
3.4 壁挂炉的工作原理 ....... 17
3.5 本章小结 ....... 18
第 4 章 热工性能检测项目和检测方法概述...........19
4.1 引言 ....... 19
4.2 热输入检测项目及检测方法概述 ....... 19
4.3 额定负荷热效率检测项目及检测方法概述 ....... 20
4.4 部分负荷热效率检测项目及检测方法概述 ....... 21
4.5 最小部分负荷超过 30%额定负荷的部分负荷热效率的特点 ........... 29
4.6 本章小结 ....... 30
第 5 章 热缓冲器的研究...........31
5.1 引言 ....... 31
5.2 热缓冲器的研究 ........... 31
5.3 对热缓冲罐容积的研究 ....... 40
5.4 本章小结 ....... 44
第 5 章 热缓冲器的研究
5.1 引言
根据壁挂炉标准中最小部分负荷超过 30%额定负荷的部分符合采暖热效率试验方法要求，测试装置图（见图 4-2）与额定负荷下热效率的试验装置图非常接近，但是多出了一个热缓冲器装置。热缓冲器在实际检测过程中的作用、存在的意义、还有热缓冲器的容积都是研究的对象。热缓冲器也叫作热缓冲罐，是一个保温的容器，如图 4-2 所示安装在壁挂炉出水的水路上，遵循着先进去的热水先出来的原则,其工作状态类似于容积式电热水器。热缓冲器的工作原理是，当部分负荷热效率检测进行调试阶段时，热缓冲器要充满足够多的壁挂炉出水温度下的热水这是一个缓慢的过程，一方面壁挂炉在达到热平衡，其进出水温度趋于恒定且不再变化，另一方面热缓冲器内充入的热水的水温也逐渐趋于稳定，其内部各温度点的数值也逐渐相同，最终当壁挂炉达到热平衡后，热缓冲罐也达到热平衡，两者的进出水温度都不发生变化。当进入试验阶段之后，热缓冲器上层的热水逐渐通过出口流出，底部的进水会随着时间的变化而慢慢降低，随着底部进水温度的下降，热缓冲器内部的水温也会逐渐下降，并通过热传递和对流的换热方式作用下，使顶部的流出水的温度也慢慢下降，当顶部流出水温度下降到使整个壁挂炉冷却循环系统的回水达到不低于 47℃±1℃时，此时受控停机的阶段已经完成，热缓冲器的一个工作流程也宣告结束。因此，热缓冲器的蓄热能力的大小会直接影响到部分负荷检测的顺利完成。
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结论
壁挂炉产品是我国工业产品生产许可证范围内的产品，具有广泛性、便捷性、高效性能特点，因此，壁挂炉热工性能的优劣就关系到千家万户的切身利益，也关系着我国节能减排、环境保护的政策落实，在对壁挂炉热工性能的实际检测中，热效率是非常重要的检测项目，而部分负荷热效率的检测项目则更为重要，在对部分负荷热效率的检测过程中，对检测系统中加装热缓冲器装置的问题由来已久，通过研究，对于热缓冲器的问题，结论如下：
1、热缓冲器有加装的必要，因为很少有壁挂炉依靠自身的蓄热能够做到在τ21时间内保持回水温度不变，为了顺利完成检测任务、节约或降低检测成本，建议质检机构和生产企业的质检部门在进行部分负荷热效率检测的试验系统中加装热缓冲器。
2、热缓冲器作为一个蓄热式的储水装置，在冷水顶入的时候有保持出水温度不变的特性，即可以延续出水的温度不变，这个时间恰恰可以保障部分负荷热效率的试验时间，实际检测过程中，对热缓冲器的选择尤为重要，既不能选择容积大、保持时间远超过试验时间的热缓冲器，也不能选择保持时间太小，不能满足试验要求的热缓冲器。而能够完成检测任务的热缓冲器的容积大小，与理论计算值相差很大，而且随着额定热负荷的增加而迅速增大，给出最小部分负荷为40%额定热效率的壁挂炉在进行部分负荷热效率的试验时，加装热缓冲器的容积的经验数值，在实际检测过程中应综合考虑个参数的情况而定。
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参考文献（略）