燃气热水器冷凝水生成机理分析

燃气热水器冷凝水生成机理分析

刘文焕

广东万和电气有限公司 广东 佛山 528000

摘要：为了有效改善我国环境和能源问题，最近几年，国家有关部门不断贯彻实施各种环保节能举措，其中包括对燃气等清洁型能源的推广应用，现如今，燃气已经在人们日常生活中广泛应用开来，与此同时燃气热水器也因为具备加热速度快、能耗低等优势而备受消费者青睐，随着燃气热水器使用量不断增加，燃气热水器冷凝水问题逐渐成为人们关注的重点，基于此本文主要针对燃气热水器冷凝水主要类别与危害以及产生机理与防范措施展开系统性分析。

关键词：燃气热水器；冷凝水生成；冷凝机理分析

引言

在燃气逐渐成为日常生活主要能源的带动下，人们对各种燃气器具的应用也越来越普遍，燃气热水器就是常见燃气器具之一，如果燃气热水器在湿度较大等环境条件下工作运行，极易产生冷凝水滴落至燃气热水器底壳亦或是火排部位，由于冷凝水具有一定的腐蚀性，因此久而久之就会导致燃气热水器零部件受损，从而在产生维修费用的同时，导致增加燃气热水器使用安全隐患等不良后果，有效分析燃气热水器内部及外部冷凝水防范措施，有利于实现对以上各种问题的妥善解决。

1热水器冷凝水的危害分析

依据冷凝水的来源和形成部位会将冷凝水分成内部和外部两种形态。内部冷凝水是烟气中的水蒸气在冷凝作用下产生的，其大多集中在热水器内腔表面以及翅片部位，受到结构影响，这些部位聚集的冷凝水可能会流入燃烧器火孔或风机中。外部冷凝水是空气中的水蒸气凝结后附着在电器零件或管路表面。从产生来源的角度讲，内部冷凝水是由热水器在负荷较低的状态下出现在翅片表面或热水器内部结构中。其产生规模和热水器的最小负荷对应的风量有直接关系。当热水器以最小负荷工作时，如果排烟系统的温度较低，此时烟气的露点温度高于排烟温度，使得热交换器翅片出现结露现象，此时冷凝水会集中出现于冷水管和热交换器的盘管位置，凝结程度这与周边环境湿度有着直接的关系。除此之外，其他零件表面也会出现凝结现象，外部冷凝水也会出现在其他位置，虽然冷凝水自身的腐蚀性较弱，但是长时间的聚集会使得冷凝水滴落至电气零件表面，可能会导致零件短路引发热水器的故障。

2凝水产生原理

常规环境中的空气含有一定成分的水蒸气，测定水蒸气含量通常以P作为水蒸气压力数值，如果空气中所包含的水蒸气含量达到最大数值时，该状态的空气通常被称为饱和湿空气，与之相对应的压力被称为饱和水蒸气压力，该压力值采用ps数值来表示。大气压力P和水蒸气压力P之间的比值用rh表示，该数值能够表示空气中水含量数值与饱和状态数值之间的距离。

当空气中的ps值为100%时，不饱和湿空气的相对湿度小于100%。如果此时空气的相对湿度达到了100%，就会产生凝结现象空气中的水含量为在该状态下凝结成为水。如果空气中的水汽绝对含量不发生变化而空气的温度呈现下降状态，此时水蒸气压力P值也会呈现下降状态，当温度下降至某一固定值时，P值会与ps值处于相等状态。该状态下的未饱和湿空气演变成为饱和湿空气，如果温度继续下降，那么就会出现凝结现象，冷凝水的作用机理形成，此时的温度值为露点温度。

所以当空气处于一定温度之时其所包含的水蒸气最大值处于固定状态，此时饱和水蒸气压力和露点温度为单值函数，在该状态下水蒸气分压越高，露点温度也会随之升高，这是水蒸气分压和露点温度之间的正比例关系。

不同含量的水蒸气空气对应着不同的露点温度，当空气的温度超过露点温度时相对湿度低于100%。当露点温度高于实际温度时就会出现结露现象。该状态下的物体温度如果低于露点温度同时能够传递至周边空气使其露点温度下降，就会在温度较低的物体表面产生凝露现象。

3预防内部冷凝水的产生及避免

热水器内部产生的冷凝水，其主要原因是热水器在燃烧过程中及排烟温度与露点温度接近，导致排烟过程中产生水蒸气凝结。另外一种可能性是燃气热水器在非燃烧状态下，其内部管线管中存量水的温度较低，导致出现了冷凝现象。据此可以通过这些作用机理来制定相应的避免产生冷凝水的方法。首先可以通过排烟温度高于露点温度的原则在进行热水器设计时对排烟温度和含氧量进行有效地测定，同时对该状态下的熔点温度进行分析，主要分析状态为热水器在低负荷状态下运行时的露点温度。所以良好的热水器设计不能单纯地追求热效率，当热水器的热效率达到92%时，产生冷凝水的概率便处于最大值，因此在进行热水器设计时要对热效率，氧含量以及排烟温度进行综合考量。在热水器每次完成工作循环之后，热水器内部的管线中因为工作后的温度较低使得空气出现表面冷凝现象。解决该冷凝问题的方法是用热盘管替换内壁盘管，保证热水器完成工作时盘管管线的温度不低于40度，有效地降低了局部低温现象而产生的冷凝问题。这种方法不会对热水器的热效率产生明显的影响。

4外部冷凝水防潮工作

热水器外部冷凝水通常集中于热交换器表面，冷凝水的聚积有可能滴入电气元件使其出现短路引发热水器故障。另一种可能是在控制器表面出现冷凝水而导致的短路问题。为了解决冷凝水对电气元件所产生的影响一方面是要控制冷凝水的产生，另一方面可以通过结构设计来防止冷凝水滴落在电气元件上。最后一种方法是防止在主控制器表面产生冷凝水其具体的实施方案有以下几点：

(1)进冷水管保护垫

首先，通过上文分析可以发现冷凝水通常集中于盘管或冷水管区域，特别是在南方梅雨季节，湿度较大温度较高，加之自来水的温度较低使得冷凝水存在于进水管表面。可以通过进水管表面存在的PE泡棉以及在盘管和进冷水管处增加保护垫来防止水管中的水温过低而产生了冷凝现象。因为PE泡棉具备较差的导热性能，可以有效防止表面温度过低，采用该方法能够较好地避免管壁周围出现空气温度较低而导致的冷凝水积结现象。

(2)盘管热交换器

冷凝水本身具备一定程度的腐蚀能力，所以在热交换器内腔以及盘管处容易受到腐蚀的影响，上面所采用的保护垫能够避免盘管外部产生的凝水。随着使用次数的增加燃烧室内的热气仍然会导致表面凝结问题，最终引发腐蚀现象。为了能够有效地降低热水器在使用后盘管中水流温度，当前所使用的一种新型热盘管能够让冷水首先进入集热器，完成换热之后通过盘管流出，此时盘管中的水流为热水，实现了有效的冷凝水控制作用。完成使用后冷水进入传热管，此时热交换器的翅片仍然存在较高的温度。这些温度通过传递影响水流的温度，降低了传热管表面出现冷凝水的概率。

(3)主控制器防潮

热水器的核心部件为主控制器，是控制热水器工作流程的大脑，也是最容易受到外部环境影响的热水器零件。该控制系统中包含多种不同的电气元件，这些电器元件不仅包含弱电项目还连接了220v强电，如果控制器受到了冷凝水的影响，就可能造成短路现象，导致热水器出现故障，严重时甚至可能导致火灾。所以，为了保证热水器的工作环境，要做好热水器的防潮工作，避免冷凝水影响电路主板导致的热水器故障以及安全风险。针对主板防潮可以选择灌封工艺和防潮漆作为防潮补充措施。

结束语：以上文章以分析燃气热水器冷凝水的具体分类及其危害性为开篇内容展开论述，然后比较全面细致的探讨了燃气热水器冷凝水的生成机理，并分别研究燃气热水器内部与外部冷凝水的防范方法，希望能在保证燃气热水器使用安全和延长燃气热水器使用寿命等方面发挥一些促进作用，同时也希望能引起燃气热水器生产企业的重视。

参考文献

[1]马海川,仇明贵.空气系数对燃气热水器内部冷凝水的影响浅析[C]//中国土木工程学会.中国土木工程学会,2012.