燃气热水器能效标准参数解析

燃气热水器能效标准参数解析照国家发展和改革委员会《节能中长期专项规划》，到2010年，家用燃气热水器热效率计划达到90％～95％。要在5年内将燃气热水器热效率提高到这个水平，必须制定规范的能效标准。《家用燃气快速热水器及燃气采暖热水炉能效限定值及能效等级》国家能效标准（以下简称《燃气热水器能效标准》）是我国系列强制性能效标准之一，也是中国第一项燃气方面的国家能效标准。该标准于2005年12月顺利通过审定并报批，即将于2006年下半年颁布实施。本文中，我们将从标准内容、技术参数等多方面来解析这个即将颁布的标准。能效评价参数及适用范围美国的家用热水器最主要类型是容积式的燃气热水器和容积式电热水器，分别占有46％和45％的市场份额，另外还有约5％的燃油热水器。欧洲热水器产品类型则最为多样化，除了容积式燃气热水器，容积式电热水器、快速燃气热水器以外，还包括两用燃气炉，同时提供暖气和生活热水。澳大利亚也是以容积式的燃气热水器和容积式的电热水器为主。日本则以快速式燃气热水器为主，电热水器以容积式为主。中国燃气热水器以快速燃气热水器为主，容积式热水器有少部分市场份额；电热水器以容积式为主，此外还有一定份额的太阳能热水器。近年来，由于北方分户采暖的需要和南方生活水平的提高，两用燃气炉快速进入家庭，已经为市场所熟悉。目前，美国、澳大利亚、日本和欧盟各国以及中国香港、重庆等地区都制定了有关燃气热水器的能效标准或能效标识制度，根据产品结构的不同，各标准的技术指标和评价参数有所不同。综合来看，评价参数有两种：一种是热效率，如日本和欧盟各国及中国香港、重庆，标准主要针对快速燃气热水器和燃气热水两用炉；另一种是用全天或全年能耗，如美国、澳大利亚，主要针对容积式热水器。从节能的角度讲，年能耗更能反映出热水器的实际使用状况。但是由于我国地域广阔，南北方的温度、使用习惯都有很大的不同，模拟试验的条件很难确定，而且模拟试验的时间长，费用高，标准实施的难度较大，所以经过反复权衡和分析，最终选择了热效率作为评价热水器能效的指标，并且采用了现有的国标GB6932《家用燃气快速热水器》关于热效率的测试方法。由于容积式热水器能效评价参数与快速热水器差异较大，鉴于中国燃气热水器的市场状况和燃气热水器的发展方向，《燃气热水器能效标准》只适用于快速热水器，不适用于容积式热水器。能效标准还同样适用于供暖型和两用型燃气采暖炉。由于燃气采暖炉的主要耗能是在采暖上，所以评价燃气采暖炉的能效是需要同时考核热水热效率和供暖热效率。鉴于热水器和采暖炉属于两种类型的产品，在GB6932修订以前，在概念上对采暖炉应该加以区分，不应该沿用GB6932对采暖炉统称热水器的说法，因此在《燃气热水器能效标准》中引用了刚刚发布实施的行标CJ/T228《燃气采暖热水炉》。由于冷凝式热水器比普通热水器的能效高20％以上，是未来高效热水器的发展方向，将冷凝式热水器纳入标准具有促进冷凝式热水器研制发展，推动热水器产品更新换代的积极意义，因此《燃气热水器能效标准》也适用于冷凝式热水器。由于标准限定在“家用”上，因此标准范畴内的热水器热负荷限定在70kW以下。主要技术内容《燃气热水器能效标准》主要规定了三个方面的内容。第一，确定热水器和采暖炉的能效等级划分。能效等级划分可以向消费者提供产品的总体能效信息，并且可以作为实施用能产品能效标识的技术依据。能效等级的划分主要考虑市场上该类产品的能效分布情况和提高能效的技术潜力和成本效益，同时能效等级的划分还应有利于能效符合性监控，有利于引导市场向高能效产品的转换，反映广大消费者对等级的甄别能力并兼顾国际上能效等级划分的一致性等。与电冰箱和房间空气调节器分为5级不同，燃气热水器能效等级分为3级。1级能效最高，是高效产品，目前市场上没有或很少能够达到，代表产品是冷凝式热水器。尽管目前国内市场上冷凝式热水器还极其少见，但此类产品无疑是热水器中的高效产品，是未来产品更新换代的方向。2级是节能评价值，产品能效达到2级或以上就可以自愿向认证机构申请节能产品认证，经检验和工厂审查合格就可以获得认证证书并粘贴节能标签。3级是能效限定值，是市场准入的门槛，低于该值的产品将不能在市场上销售。经过对燃气热水器能效影响因素的研究，热负荷是对热效率影响较大的因素之一，对于1级和2级产品除了考核额定热负荷时热效率以外，同时还要考核50％热负荷时的热效率。能效等级见表1。第二，确定热水器和采暖炉的能效限定要求，该限定要求在标准实施时将作为强制性指标。能效限定值是国家允许产品的最低能效值，低于该值的产品则是属于国家明令淘汰的产品，不能进入市场。能效低的产品不但额外消耗了大量能源，同时也相对加大了用户在用能方面的支出。根据《中华人民共和国节约能源法》的有关条款的规定，本标准中的能效限定值是对热水器和采暖炉行业的监督管理，防止能效低的产品进入市场，是国家淘汰高耗能产品的依据。《燃气热水器能效标准》中的能效限定值是强制性条款。根据对测试数据的统计结果和理论计算分析，为了实现《节能中长期规划》的节能目标，参照国外相关标准和技术要求，规范市场竞争秩序，淘汰落后技术，应提高市场准入门槛，从而提高整个燃气热水器市场的能效水平，由GB6932规定的额定热负荷时热效率80％提高到84％。采暖热效率与热水热效率保持一致。第三，确定对热水器和采暖炉的节能评价要求，该评价要求属于推荐性指标，是开展节能产品认证的技术依据。节能产品认证是我国《节能法》规定的一个重要的节能管理制度，以引导和激励企业提高产品的能源利用率。当产品达到节能评价值要求时，就可向国家节能产品认证机构申请节能产品认证并获得其颁发的节能标志和证书。本标准中节能评价值是推荐性条款，我国实施的是自愿性的节能产品认证制度，由于节能评价值较高，并不是所有的产品都能够达到节能评价值要求，企业可以根据各自的经营策略，选择适宜的产品申请节能产品认证。根据能效研究和样机测试结果，热负荷对热效率的影响较大，经过反复的研讨，参照欧盟能效标准，对于1级和2级产品除了考核额定热负荷时的热效率以外，同时还要考核50％热负荷时的热效率，使产品更能满足使用和节能要求。因为冷凝式采暖炉采暖热效率受回水温度测试条件的限制，因此其1级采暖热效率指标较低，为94％。促进节能技术推广影响燃气热水器热效率的因素很多，主要因素有排烟温度、过剩空气系数等。具体讲，热水器的热效率与换热器的结构、换热器的传热面积、水的流量、水的进出口温度、过剩空气系数、排烟温度、机体表面温度等。因为能效标准对燃气热水器的热效率提出了较高的要求，因此现有的产品必须采取一定的技术手段才能够达到能效限定值或节能评价值要求。通过对节能措施的研究，结合我国燃气热水器产品的实际情况，目前可以采取的具体节能手段有很多种，列举如下：（1）采用微电脑控制器控制燃烧过程；（2）使用精准直流调速电机和燃烧比例调节阀配合控制器工作；（3）使用高效热交换器、降低热水器表面温度及排烟温度、提高换热效率；（4）采用智能水控制器，根据用户用水量实时调节燃烧功率；（5）采用更加合理的燃烧室和燃烧方式，提高燃烧效率；（6）采用更加合理的过剩空气系数，降低烟气带走热损失；（7）采用冬夏分段火力调节，双阀三段调节技术，负荷连续调节技术等；（8）采用红外燃烧方式；（9）采用水温智能控制技术，实施根据所需温度进行燃烧调节；（10）换热器选用新材料等（例用钛合金替换铜制换热器等）；（11）增设旁通管降低停水温升及附带的能源浪费；（12）采用模糊控制技术。中国从20世纪70年代末开始生产燃气热水器，经过近25年的发展，产量从20世纪80年代初的几万台发展到2004年800万台以上，燃气热水器已经成为城市居民用户中最主要的燃气终