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套管與板換壁掛爐測試對比分析

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人氣:-發表時間:2015-04-20 14:17【

由于套管式與板換式壁掛爐在衛浴制熱水方式上有很大不同,因此其結構性能也有部分差異。本文從壁掛爐的結構原理、使用性能、使用舒適度、整機故障率等方面對套管式壁掛爐和板換式壁掛爐進行了剖析,分析了兩種結構的優劣勢,對比了其性能的差異。

1 國內壁掛爐市場現狀

上個世紀末,燃氣采暖熱水爐開始進入中國市場,燃氣采暖熱水爐已經成為繼燃氣熱水器、燃氣灶具后的第三大燃氣具產品。從在普通熱水器上加循環水泵到單暖機,到板換機再到套管機,其結構歷史已經發展了二十幾年。

目前國內大氣式燃燒結構仍然占主體地位,主要為套管式結構和板換式結構,冷凝機由于其結構和加工工藝的限制均為板換機,同時若將冷凝機(包括全預混和煙氣回收型冷凝機)做成套管式結構,則在衛浴狀態下二級換熱器中(或集成式換熱器中)管中管結構外層水溫(供暖回路水溫)較高、傳熱效果較差,不利于煙氣中水蒸氣的冷凝,也就達不到冷凝機的效果,其熱效率也相對較低,因此冷凝機的結構全部都是板換式結構。而作為市場主力軍普通非冷凝壁掛爐又以套管式結構為主,本文將對占市場主體地位、結構性能均非常成熟穩定的套管式壁掛爐與普通板換式壁掛爐進行剖析。

2 衛浴制熱水原理

2.1 套管機衛浴制熱水原理

套管式壁掛爐結構如圖1所示,自來水經生活進水閥26后,進水溫度傳感器將進水溫度反饋給主控制器,主控制器通過進水溫度和水流量傳感器的水流量大小信號,快速、粗略地計算燃氣量。水流則直接進入換熱器3內層進行加熱,達到指定的溫度后自出水閥29流出,同時主控制器會通過洗浴出水溫度探頭11的溫度精確地調節燃氣量,使出水達到指定的溫度,提供給用戶使用。套管機的換熱器管中管剖面結構如圖2所示,在衛浴狀態下采暖水靜止不動,采暖水吸收到熱量以后直接傳給衛浴水,通過管中管來進行二次換熱將衛浴水加熱。

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2.2 板換機衛浴制熱水原理

板換式壁掛爐結構原理如圖3所示,自來水經過進水閥帶動水流傳感器,信號傳到主板,主板控制三通閥6,其動作時壁掛爐進入洗浴狀態。供暖回路通過板式換熱器形成內循環,將熱量傳遞給板換。同時衛浴水進入板換,與板換進行換熱后經出水閥流出,流經出水閥是洗浴溫度傳感器7將溫度信號反饋給主板,主板通過燃氣比例閥5精確控制燃氣量,從而使水溫達到指定溫度,提供給用戶使用。

板換式壁掛爐主換熱器中沒有類似于套管機的管中管結構,衛浴制熱水是通過板式換熱器來進行二次換熱的。板式換熱器的結構如圖4所示,其蜂窩狀結構一層走洗浴水一層走供暖內循環水,相互交錯,并且水流方向相反進行壁面換熱。

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4 關鍵零部件壽命分析

4.1 水泵壽命分析

水泵作為壁掛爐關鍵零部件之一,其運行時間較長、壽命要求較高。由于套管機和板換機衛浴制熱水方式的差異,其水泵運行的時間也有較大差異,水泵運行時間表如表2所示:

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從表2可以看出套管機在“衛浴狀態”水泵不運轉,所以在非供暖季節長達7個月或者更長的時間里水泵幾乎不運行(衛浴關水后,水泵只后循環運轉10秒)。在供暖季節,水泵在衛浴時期每天也會得到“短暫的休息”。板換機型在供暖季節,水泵全天24小時運轉,非供暖季節水泵每天也要運行30至60分鐘,水泵在整個生命周期中“休息”的時間相對較少,并且在冬季大多數會連續運行幾個月,在同等條件下套管機的水泵壽命相對較長。

4.2 熱交換器壽命分析

熱交換器的壽命主要受其溫度分布影響,熱交換器的較高溫度點在翅片下部較尖端位置,比較此點溫度就可以比較熱交換器的壽命。因此對熱交換器的五個特征點進行了測試,其布點圖9所示,測得結果如表3所示:

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從表3可以看出:除點3以外,其他點的溫度板換機與套管機相差不大,并且均在熱交換器安全溫度(250℃)以內。點3的溫度差異主要原因在于套管機的供暖回路是并聯的,點3剛好處于供暖水低溫點,因此溫度較套管機低。但二者的熱交換器較高溫度點均在250℃安全溫度以內,因此同等工藝下二者無明顯區別。

4.3 三通閥壽命分析

板換機電動三通閥在每一次洗浴需求都會有兩次動作,每一次動作密封圈都會與出水閥摩擦,推桿處的密封圈會與推桿摩擦,在80℃的高溫下這些密封圈、推桿反復動作都易疲勞、老化從而導致漏水、三通閥不動作等整機故障。實踐證明電動三通閥是壁掛爐維修中的易損件,一旦損壞只能整體更換(若只更換部分零部件,不一定能保證其密封性),并且其價格不菲。

套管機由于其結構的不同,不需要三通閥這個零部件,其水路較為簡潔、接口較少、此處漏水率為零、故障率為零。

5 衛浴水路結垢分析

在衛浴水路中套管機在供暖狀態下,衛浴水路“管中管”的水是不流動的,此時“外管”水路溫度較高(60℃~80℃),管內的水易結垢。但由于“管中管”的水不流動,在供暖狀態下只要沒有洗浴需求,其管中的水垢量是一定的,形成后就不會產生新的水垢。套管機的內管口徑較大(如圖2所示)雖然在部分時期易結垢,但是不容易堵塞。

板換機在供暖時管內不易結垢,但一旦結垢很容易堵塞,原因在于其板式換熱器薄板之間的間隙非常小,層與層之間相交處較小間隙僅為2mm左右(如圖4所示),易受到水垢及其他水中雜質堵塞。

無論是板換機還是套管機其結垢堵塞后,均可用清洗劑清洗。在南方3至5年清洗一次,在水質較硬的北方(如山西、陜西等地區)2至3年清洗一次。


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