冷凝式燃氣熱水器可降低排煙溫度，回收煙氣潛熱及顯熱，其熱效率明顯高于普通燃氣熱水器，還有助于煙氣中有害物質(zhì)的溶解，具有一定的環(huán)保效應(yīng)^[1～4]。目前這種產(chǎn)品在發(fā)達國家已經(jīng)得到一定的發(fā)展和應(yīng)用，但在我國還處于研究開發(fā)階段。我們在家用燃氣快速式熱水器的基礎(chǔ)上，開發(fā)了冷凝式燃氣熱水器，并對其熱工性能進行了試驗研究。
1 冷凝式燃氣熱水器的節(jié)能分析
　　與普通的燃氣熱水器相比，冷凝式燃氣熱水器增加了一段冷凝式換熱器。通過這一段的冷凝換熱，將排煙溫度降低到露點以下，利用煙氣的顯熱和水蒸氣的潛熱，提高燃氣熱水器的熱效率，達到節(jié)能的目的。
　　家用燃氣快速式熱水器的熱效率為：
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式中　η₁——家用燃氣快速式熱水器的熱效率
　　　C_p——水的比定壓熱容，kJ／(kg·K)
　　　G——熱水器的出水量，kg/min
　　　△t——熱水器的進出水溫差，℃
　　　q——燃氣耗量，m³／min
　　　Q₁——燃氣的低熱值，kJ／m³
　　由于冷凝式燃氣熱水器利用了煙氣的顯熱和水蒸氣的潛熱，所以其理論熱效率為：
　　

?式中　η₂——冷凝式燃氣熱水器的熱效率
　　　Q_h——燃氣的高熱值，kJ／m³
　　普通燃氣熱水器的熱效率一般為80%～85%。在出熱水量和進出水溫差相同的情況下，冷凝式燃氣熱水器比普通燃氣熱水器的熱效率高15％左右。由于熱效率與耗氣量成反比，則冷凝式燃氣熱水器的節(jié)氣率為：
　　

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2 冷凝式燃氣熱水器的設(shè)計
2．1 設(shè)計方案
　　在燃氣快速式熱水器的基礎(chǔ)上，我們研制開發(fā)了冷凝式燃氣熱水器。燃氣快速式熱水器的產(chǎn)熱水能力為16L／min，額定熱負荷為31kw，排煙方式為鼓風(fēng)強制排氣式，具有自動恒溫功能。換熱器采用翅片管型式，翅片共89+2片，水管6根，有效長度為180mm。
　　在設(shè)計冷凝式換熱器時，主要考慮了以下問題。
　?、俪浞只厥諢煔庥酂?，提高熱效率。冷凝式換熱器應(yīng)保證煙氣中水蒸氣冷凝，使煙氣的余熱得到充分回收，提高熱水器的熱效率。
　?、跇?gòu)造合理，使用方便。新設(shè)計的換熱器應(yīng)盡可能不影響原有的結(jié)構(gòu)形式，做到保證提高其效率的同時仍能達到結(jié)構(gòu)簡單緊湊、美觀大方、使用方便的效果。
　?、鄢杀镜土?，制造容易。冷凝式燃氣熱水器的生產(chǎn)成本不應(yīng)有大幅度的增加，如果由于價格高而失去市場，就違背了技術(shù)創(chuàng)新的宗旨。根據(jù)上述指導(dǎo)原則，我們采用了在原有換熱器的基礎(chǔ)上增加一段冷凝式換熱器的設(shè)計方案。
2．2 冷凝式熱水器的結(jié)構(gòu)型式
　　為了便于排出冷凝水和保持原有的基本結(jié)構(gòu)，新設(shè)計的熱水器采用倒置燃燒型式(見圖1)，將原來的熱水器倒置。這樣，燃燒裝置由底部移至頂部，換熱器移至熱水器的下部。煙氣由底部引出冷凝水后，再流至上部煙道排放。其他的結(jié)構(gòu)形式基本不變。
　　

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