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摘要：本文更深入的介绍了利用倒置燃烧方式，二次冷凝技术在冷凝式燃气壁挂炉上的应用，同时例举出椭圆型单管二次冷凝器、回程型多管二次冷凝器和同翅片双管型二次冷凝器设计方案，并进行了分析；对燃烧器也进行了有效的改进，使得设计结构更趋合理，降低了制造成本，相信此设计能给同行业带来新的理念和新的思路。
引言
今年，我国《冷凝式燃气暖浴两用炉》行业标准已编著完成并进行了宣贯，同时从政府层面也陆续出台了相关的政策，来鼓励和推广高效、节能、绿色环保的产品，热效率达到96%以上的燃气壁挂炉被国家列为财政补贴产品，这极大的加快了冷凝式燃气壁挂炉的发展步伐，也增加了消费者的信心；其实在欧洲冷凝式燃气壁挂炉已经有几十年的生产历史，技术比较成熟，很多国家，如英国和荷兰基本上都普及了凝式燃气壁挂炉，而我国还处在发展的初级阶段，由此可见，冷凝式燃气壁挂炉是摆在燃气壁挂炉行业中一项迫在眉睫，任重而道远的工作；从国外冷凝式燃气壁挂炉发展历程，可分为二个阶段，即：二次冷凝大气式燃烧阶段和全预混燃烧阶段，本文将重点介绍大气式燃烧、二次冷凝式燃气壁挂炉。
1椭圆型单管二次冷凝燃气壁挂炉
普通燃气壁挂炉常采用大气式燃烧方式，其排出的烟气温度过高，大都在160℃～200℃之间，很多热量没有被充分利用而白白浪费，采用二次冷凝方式，能有效的提高潜热的利用，有明显的节能效果，在设计实践中证明，采用大气式燃气方式，合理选择二次冷凝器的换热面积，热效率能达到103%以上，高于国家规定的一级能效96%的标准。
1.1椭圆型单管二次冷凝壁挂炉结构
椭圆型单管二次冷凝式燃气壁挂炉是在普通燃气壁挂炉的基础上优化设计而成，将燃烧器设计在壳体的上端，中端为燃烧室和热交换器，风机放置在热交换器的下端，改变了正向燃烧的方式，非常方便的实现倒置燃烧，利用椭圆型单管二次冷凝器进行冷凝换热，实现冷凝段热量回收，相对于全预混燃烧方式，降低了制造成本，具有结构简单的优点。
1.2椭圆型单管二次冷凝式燃气壁挂炉工作原理
在制作二次冷凝器时，有两个重要方面需要注意：一是二次冷凝器的体积要小，因为燃气壁挂炉内部空间较小，部件较多，若要达到100%以上的热效率，采用正向燃烧方式是比较困难的，而采用倒置燃烧方式，在整个燃气壁挂炉的后部有很大的空间可以利用，我们采用长550mm，宽180mm，高100mm的外壳来作为二次冷凝器，这个空间尺寸是正向燃烧结构所不具备的，同时采用倒置燃烧方式具备有四个优点：1、倒置燃烧有利于火焰的均匀分布，高温烟气能够均匀的从热交换器的翅片中流过，有明显的提高热效率作用；2、采用倒置燃烧，火排在在壳体的上端，进入空气在壳体内的流动路径减少，空气经过部件不规则表面的噪音也会减少；3、采用倒置燃烧，火焰和气流都是向下方，在燃烧过程中产生产杂质会和气流一起流走，不会阻塞热交换器翅片；4、采用倒置燃烧，风机将高温烟气吹入二次冷凝器进行热交换时，其烟气进入二次冷凝后的流向是朝上方，增加了抽力，能够有效的降低一氧化碳的含量。
二是二次冷凝器材料的选择，为了满足冷凝式燃气壁挂炉防腐性能的要求，304和316不锈钢波纹管是优先的选择，长度的选择决定热效率的大小；我们采用304不锈钢波纹管，直径18mm，在24kW的燃气壁挂炉，选用8米长度，热效率可达到103%左右。
1.3椭圆型单管二次冷凝器制作
用厚度为1.5mm，宽度为8mm的不锈钢条，制作成长450mm；宽120mm；高40mm椭圆型笼状支架,将冷凝管缠绕在笼状支架上,再将已制作好的冷凝器放入二次冷凝器中；供暖回水经水泵从进水口流入，经冷凝管从出水口流出，再在热交换器中加热；当高温烟气从进烟口进入，从出烟口流出时，流经冷凝管中的水就会被高温烟气加热。
1.4检验报告主要技术参数（本检验报告数据摘自国家级检验中心）
产品名称：冷凝式燃气采暖热水炉；
产品型号：L1P24-N
检验时间：2012年3月9日
检验测依据：GB25034-2010《燃气采暖热水炉》及工厂技术要求
燃气种类：天然气（12T）
采暖额定热输入（kW）：24
环境温度（℃）：19.0-20.0
燃气温度（℃）：17.2
大气压力（KPa）：100.6
燃气低热值（MJ/㎡）：34.02
华白数（MJ/㎡）：50.72
燃烧势Cp：40.3
一氧化碳含量（CO∝=1）：0.06%
二次压（Pa）：1300
回水温度（℃）：50出水温（℃）：80
额定负荷下热水模式热效率（%）：97.5
工厂技术要求：
回水温度（℃）：30出水温（℃）：50
冷凝热输出（kW）：24.50
冷凝热效率（%）：103.2
部分负荷时的有效热效率（%）：100.3
从检验数据可以看出冷凝热效率已达到103.2%，这个结果是非常令人满意的，但是在一氧化碳含量项下显示的检验数据，虽然符合国家标准的要求，但含量稍高，为了降低一氧化碳含量，我们在燃烧器的二次进风口处增加了均风罩，在均风罩上安装了过热保护器，通过调整均风罩上的二次进风孔的孔径大小，来均衡一次进风量和二次进风量的比例，以达到更佳的燃烧效果，降低一氧化碳的含量；安置过热保护器能够有效的避免火焰不正常燃烧。
1.5检验报告主要技术参数（本检验报告数据摘自本公司检验中心）
检验时间：2012年10月5日
检验测依据：GB25034-2010《燃气采暖热水炉》及工厂技术要求
燃气种类：天然气（12T）
采暖额定热输入（kW）：24
环境温度（℃）：27
燃气温度（℃）：26.8
一氧化碳含量（CO∝=1）：0.019
二次压（Pa）：1300
采暖状态：
回水温度（℃）：31.2
出水温（℃）：56.1
采暖冷凝热输出（kW）：24.29
采暖冷凝热效率（%）：102.33
很显然，一氧化碳含量（CO∝=1）只有0.019，有了很明显的改善。
1.6回程型多管二次冷凝器
单管二次冷凝器中设置有7～8米长的不锈钢波纹管，这样势必会增大内循环阻力，降低供暖回路的水流量，为此我们采用并联的方式，用四根直径8mm不锈钢波纹管，六个回程排列，每个回程长度为2.5～3.0米进行试验，内循环阻力大大降低，供暖水流量得到有效提高，有效解决水流量减小的问题。
2套管式二次冷凝燃气壁挂炉
普通套管式燃气壁挂炉具有结构，维护方便，价格低廉而深受消费者的喜爱，而套管式二次冷凝燃气壁挂炉最大的技术瓶颈在于二次冷凝器的制造，它的结构完全决定于整体的重要性能，在设计实践中，我们仍然采用倒置结构，大气式燃气方式，选择合金铝为二次冷凝器的换热翅片，在一根换热翅片上分别穿插两根种换热管，即卫浴水冷凝管和供暖水冷凝管，热效率能达到102%以上，高于国家规定的一级能效96%的标准。
2.1二次冷凝式燃气壁挂炉工作原理
在壳体的上部安置燃烧器和燃烧室；套管换热器、烟罩和风机安置在壳体的下端，通过进烟口与二次冷凝器联接；供暖水口进端与水泵联接，与二次冷凝器的供暖冷凝管相通，出端与套管换热器相通；卫浴水口进端联接冷水进管，同时与二次冷凝器的卫浴冷凝管相联，出端与套管换热器相通；二次换热器上端为出烟管，底部为冷凝水出口。
2.2换热翅片双管型二次冷凝器
在设计中，将供暖水冷凝管和卫浴水冷凝管穿插在同一片换热翅片上，用隔风板将二次冷凝器内腔分隔几个空间，供暖水从回水口流入，从供暖水口流出；卫浴水从冷水进口流入，从卫浴水口流出；当高温烟气从进烟管进入，从出烟管流出时，受到隔风板的阻隔，风路会形成S形穿过换热翅片（箭头方向），在水流经供暖水冷凝管或卫浴水冷凝管时，水就会被高温烟气加热，由于两条换热管穿插在同一片换热翅片上，管内水的温度会通过换热翅片相互传递，保持两种冷凝管中的水温平衡。
2.3换热翅片双管型二次冷凝器制作
换热翅片采用厚度为1mm的合金铝板，有两组冷凝管均匀穿插在换热翅片中，卫浴水冷凝管直径为12mm，长度为1.8～2米，四个回程；供暖水冷凝管直径为18mm，长度为1.8～2米，四个回程；采用较厚的合金铝板的目的就是能够得到较大的热容，有利于供暖水冷凝管与卫浴水冷凝管之间的热量传导，这样不论是使用采暖模式或卫浴模式，两根冷凝管中的水温都能在相同的温度下工作。
2.4检验报告主要技术参数（本检验报告数据摘自本公司检验中心）
检验时间：2012年10月5日
检验测依据：GB25034-2010《燃气采暖热水炉》及工厂技术要求
燃气种类：天然气（12T）
采暖额定热输入（kW）：24
一氧化碳含量（CO∝=1）：0.010
氧含量（%）：11.1
二次压（Pa）：1300
环境温度（℃）：27
燃气温度（℃）：26.8
采暖状态：
回水温度（℃）：32.3出水温（℃）：56
采暖冷凝热输出（kW）：24.39
采暖冷凝热效率（%）：102.77
卫浴状态：
进水温度（℃）：25.8出水温（℃）：54.17
卫浴冷凝热输出（kW）：24.39
卫浴冷凝热效率（%）：99.49
结束语
从上述的试验数据可以看出，利用倒置结构，大气式燃烧，二次冷凝技术利用在燃气壁挂炉上具备非常多的优点，热效率达到100%以上是比较容易做到的，这项技术是具有自主知识产权，与普通燃气壁挂炉相比，其最大的意义在于结构简单、安全可靠、制造成本低，非常适合中国家庭的消费水平和需求；我公司从2011开始已在国内进行了销售，同年已批量出口到伊朗等国家，表现出非常好的发展前景。
[编辑：王丹]
