冷凝式壁挂炉与地板采暖系统的优势结合

引言
近十多年来，随着分户式独立供热产品在中国市场的逐步应用，这种以低热值技术的普通壁挂炉为热源，以散热器或低温辐射地板采暖为末端组成的供热系统，大约占据中国分户供热市场的95％以上。其主要优点在于能够同时满足家庭所需的采暖和生活热水需求，较集中供暖相比更节能；不受传统的采暖时间限制，用户可以自主控制室内温度；便于计量收费，供热费用转化为燃气费、电费、水费，解决了物业管理收费难的问题。同时这种系统也存在着一些需要提高的方面，如用户最关心的运行费用、壁挂炉的烟气排放、系统的运行稳定性等。随着壁挂炉的技术发展，壁挂炉将逐步从传统的普通燃烧技术向高热值冷凝技术发展。本文推荐了一种技术成熟的高热值冷凝式壁挂炉与低温辐射地板相结合的采暖系统，希望能为家庭的供热系统设计及应用提供一定的参考。
1 高热值冷凝式壁挂炉与低热值普通壁挂炉对比介绍
针对当前市场上的燃气壁挂炉，从其技术特点、燃烧方式、工艺材料等方面大致可分为两类产品。主要性能对比如下：
第一类产品:普通燃烧技术的壁挂炉
燃烧方式：采用比例调节燃烧器即燃气量可调、进风量不可调的比例调节方式。由于壁挂炉在工作状态下燃气与新风是按比例混合燃烧的，因此，壁挂炉是否可以达到完全燃烧的混合比是至关重要的。在这种完全燃烧的混合比的工况下工作，燃烧效率高、污染排放指标低。普通燃烧技术壁挂炉弊端就是由于燃气/空气无法时时达到完全燃烧的混合比，过量空气系数在部分负荷情况下偏高，因此造成烟气带走的热损失偏大，污染排放物指标较高、热效率在部分负荷下较满负荷工况下偏低。国产产品通常满负荷下热效率可在90%左右，小负荷下热效率在85%左右。此类产品排烟温度都在120℃以上，废气中有害物氮氧化物(Nox)含量约为150-200mg/kWh、一氧化碳(CO)含量约为120-200mg/kWh。
普通壁挂炉主要材质多为铜加铝翅片，使用寿命在10-15年。由于其技术含量及材料等原因，价格较为适中。目前国内大部分壁挂炉需求用户因其价格和燃气适应性因素，大多采用这类产品。
第二类产品：高热值冷凝技术的壁挂炉
这类壁挂炉是使用目前世界上先进的冷凝技术，即将烟气中的余热回收利用，其燃烧方式为全预混的比例调节。另外，冷凝壁挂炉的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，故此热效率可大于100%，最高可达109%。燃烧更完全，使得能耗很低，环保指标非常好。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，使用寿命更高达20年以上，环保与节能性能极好。由于材料具有抗腐蚀性，因此可适用于任何采暖系统：散热器、地板采暖、风机盘管。这种产品在西欧市场的使用率在60%左右。
此类壁挂炉满足欧洲最严格的环保排放标准“蓝天使”标准：
(“蓝天使”标准：NOx≤60mg/kWh CO≤60mg/kWh)具体两者的主要性能对比如表1：
表1 主要性能对照表

*1根据德国EN483标准，在50℃(出水温度)/30℃(回水温度)条件下测试结果
*2根据中国GB20665-2006《家用燃气快速热水器和燃气采暖热水炉能效限定值及能效等级》
2 地板采暖和普通散热器采暖的对比介绍
地板辐射采暖的原理是通过埋设于地板下的热水管，一般供水温度在40-50℃左右，把地面加热，通过地面均匀的向室内辐射和对流热量而达到取暖效果。使用地板采暖的房间温度场水平分层，由地面向上温度逐渐上升，地面温度较高，而屋内的上空温度较低，所以室内温度梯度合理，热量都集中在人体受益的高度内，更为有效地利用了供热热量。散热器则为高温对流散热，随着离散热器的距离不同温度也不同，人体热舒适性差，同时因为热空气较轻，热量向上浮，房间屋顶温度较高，而人体高度处的温度却较低，为使人感到同等的温度，普通散热器的室内设计温度需要比地板采暖的室内设计温度高2℃左右。在保持相同的采暖要求下，使用地板采暖系统的运行费用通常可以比普通散热器采暖系统降低12%左右。同时散热器本身占据房间使用面积，其管路也影响房屋的装修。有条件的情况下，推荐使用地板采暖。
3 冷凝式壁挂炉与地板采暖的优势结合
3.1 采暖系统的回水温度影响

对于燃气壁挂炉的供回水温度，从图1中我们可以看到，对于传统的75℃/60℃供回水温度系统在整个供暖期间，室外温度在低于-3℃的情况下，系统需求温度都会低于烟气的露点温度57℃，对于普通燃烧技术的壁挂炉需要采用混水装置来降低供水温度和提高回水温度，以避免壁挂炉内部长期低于露点温度；而对于冷凝式壁挂炉，完全满足直接供给地板采暖需求的水温，不受此限制。
对于采暖系统供回水的解决方式比较，我们可以从图2中得出，冷凝式壁挂炉是最理想的系统连接方式，无需采用混水装置来提高回水温度。
3.2 采暖系统热效率和节能的考虑
按照国内壁挂炉的能效标准GB20665-2006 供回水温度为80℃/60℃时普通壁挂炉全负荷的效率在90%左右，冷凝式壁挂炉全负荷则在99%左右，而根据EN483在供回水温度50℃/30℃时全负荷效率则为105%左右，最高能达到109%。而供回水温度50℃/30℃刚好满足地板采暖要求，无需让冷凝式壁挂炉运行在低效率的高温段，充分发挥冷凝式壁挂炉的节能作用。单单从壁挂炉热效率来看，冷凝式壁挂炉要比普通壁挂炉的热效率高出15%～20%左右。而地板采暖相对于普通散热器采暖效率要高出12%左右，冷凝式壁挂炉和地板采暖两者相结合相比于普通壁挂炉和普通散热器的结合效率要高出30%左右。冷凝式壁挂炉和地板采暖的结合无疑是最为节能的选择，节能的同时，烟气的污染物排放也大大降低。
3.3 热源对采暖系统负荷变化的适应性
采暖系统的负荷随着室外温度的变化而变化，同时因使用人群的采暖要求不同，采暖的负荷也不同。普通壁挂炉因其自身的燃气和空气调节装置限制了其负荷的适应范围，一般在40%～100%，甚至最小负荷更高。刚开始采暖时，采暖的负荷需求较低，而最冷时采暖负荷需求最大。很难选择一款既能满足各种负荷需求，又能平均运行费用最低的产品。而冷凝式壁挂炉则很好的解决了负荷的适应性问题，其全预混的结构和宽广的调节比例范围更好的适应用户和气候的变化。其负荷范围一般为30%～100%,最小可以做到20%。冷凝式壁挂炉可以为用户提供更节能、更环保、更能适应特殊情况的热源。
4 结论
随着国家节能减排政策的力度逐渐加大及冷凝技术的日益成熟，相信冷凝式壁挂炉结合地板辐射采暖的系统在不久的将来会在中国市场上得到广泛的应用。