地面辐射供暖系统常用热源有:壁挂炉、空气源热泵、地源热泵等。壁挂炉因其投资低、控制灵活、安装简单以及能提供24h生活热水等优势,是最常被选用的热源设备。随着地面辐射供暖系统的广泛普及,分析壁挂炉的系统构成、工作原理、性能特点、能耗情况及运行费用变得非常必要。
壁挂炉供暖功率一般在18kW~36kW范围内有多种机型供选择,其供热水温可在30℃~85℃温度范围内自由调节,既可作为暖气片热源,也可作为地面辐射供暖系统热源。壁挂炉采用平衡式排烟,其烟管为同轴烟管,外管用于吸入新鲜空气供天然气燃烧,内管用于排出燃烧废气。因此,壁挂炉烟管必须能与室外相连,且烟管长一般不能大于3m。壁挂炉以天然气为燃料,根据功率其耗气量从2m3/h~4m3/h不等。
冷凝式壁挂炉是普通壁挂炉的升级换代产品,目前我国还没有出台统一的标准。在欧洲它已经是成熟的技术,其主流设计是从上往下的倒置式全预混燃烧、显热换热和冷凝换热一体式的主换热器结构。冷凝式壁挂炉的关键技术是全预混燃烧和冷凝换热:燃气量和空气均可按比例可调,全预混燃烧,可以达到完全燃烧的混合比;它将烟气中的余热回收利用,其排烟温度最低可降到40℃左右,烟气中水蒸气潜热基本被充分吸收和利用,故其热效率可大于100%。冷凝式壁挂炉在供低温水时燃烧效率更高,最高可达109%,更适用于低温热水辐射供暖系统。壁挂炉燃烧室选用不锈钢或硅铝合金材料制造,可以克服酸性腐蚀问题,因此,对壁挂炉回水温度无限制,使用寿命一般在20a以上。
冷凝式壁挂炉燃烧前将燃气和空气充分混合,优化燃烧过程,燃烧排放烟气中的NOx和CO等有害物质大大降低。欧洲最严格的环保排放标准“蓝天使”标准要求:NOx≤60mg/kWh;CO≤60mg/kWh。普通壁挂炉NOx排放在150~200Omg/kWh;CO排放在120~200mg/kWh,无法达到“蓝天使”标准。冷凝式壁挂炉NOx排放量小于50mg/kWh,CO排放量小于50mg/kWh,可达到该标准,更加的环保。
冷凝式壁挂炉投资成本远高于普通壁挂炉,考虑到普通锅炉加装恒温混水装置的投入,冷凝式壁挂炉需要多投资一万元。而实际运行按照冬季三个月供暖90d、每天12h计算,普通壁挂炉供暖费用7054.07元,冷凝式壁挂炉5855.27元,节省1198.8元,相应节省了17%。加上生活热水节省的运行费用,预计需要8a时间可以收回投资。如使用总天数、每天使用小时数延长、能源价格上涨,则投资回收期可以相应缩短。而冷凝式壁挂炉的使用寿命,比普通壁挂炉至少长5a,再考虑到其环保性能,投资回报还是非常高的。