本文簡要介紹了大熱負荷調節比全預混冷凝壁掛爐系統的構建原理以及應用特點，討論了其中關鍵部件的基本原則和運行模式。此機型主要利用調節燃空混合物(燃氣空氣混合氣)的出氣口開度，改變對應該預混器所能適用的最大功率和最小功率，能使熱負荷調節比得到更大，對用戶的使用更加便利和舒適。

關鍵詞：全預混分段式預混器冷凝式壁掛爐功率調節比分段燃燒

0引言隨著生活水平的不斷提高，人們對壁掛爐的要求也不斷的提高，據市場上的信息了解，需要具有大范圍熱負荷調節比的冷凝式燃氣壁掛爐來滿足市場需求，然而大范圍熱負荷調節能提供更舒適的恒溫生活熱水及家庭供暖需求，能更好的適應用戶的用水需求。目前市場上大熱負荷調節比的燃氣熱水器及壁掛爐都是常規大氣式燃燒機型，且多半是采用分段燃燒來實現大熱負荷調節比。分段燃燒是把參與燃燒的火排分成N部分，通過調節燃氣比例閥及參與燃燒的火排數量來決定輸入熱負荷大小。其主要意義是為了冬夏用水需求不同而對輸入功率需求有所區別，冬天水冷須全負荷燃燒，才能滿足用戶的用水需求，但是夏天水溫較高，就只需要一半的火排燃燒就可以滿足了(如分成了2段燃燒，夏天就只有一段火排參與燃燒)，所以在燃氣比例閥最小熱負荷輸入狀態下只有一半燃燒器參與燃燒，就能得到更小的熱負荷輸入。在全球資源緊張缺乏時代及氣候變暖問題已成為人類生存和發展新的挑戰，發展低碳經濟，倡導低碳生活是形勢所趨。然而冷凝式燃氣壁掛爐在節能、環保上具有重要的意義，在發展壁掛爐行業當中，冷凝式燃氣壁掛爐是發展的方向，而最終會代替普通壁掛爐。目前冷凝式燃氣壁掛爐最大的熱負荷調節比也只有4:1(最大輸入熱負荷與最小輸入熱負荷之比)，為此開發一款大熱負荷調節比的冷凝式壁掛爐來滿足市場上的需求，并更能體現節能和環保意識是非常必要的。所以本文通過引用普通燃氣熱水器的分段燃燒理念，將其應用在冷凝式燃氣壁掛爐機型上，實現大熱負荷調節比進行了探討。

1結構設計原理要設計大熱負荷調節比的全預混冷凝式機型，首先要滿足在額定熱負荷要求的前提下盡量降低最小熱負荷的輸入，得到最大的熱負荷調節比是機型設計的基本原則。本機型設計是采用前預混冷凝式壁掛爐系統作為整機基礎，加入分段式預混器。對分段式預混器燃空混合物出氣口的開度進行調節，得到對應該預混器所能適用的最大輸入功率和最小輸入功率，所以采用分段式預混器進行燃空混合物出氣口的調節，是獲得更大熱負荷調節比的關鍵結構部件。分段式預混器是通過在預混器出氣口處安裝一個電磁開關閥體，通過改變電磁閥的開啟與閉合狀態，產生預混器出氣口的最大開度和最小開度，從而起到對燃空混合物進行限流作用。

圖1、圖2是分段式預混器在開啟狀態與關閉狀態時的內部結構示意圖。由圖1所示可以知道，當電磁閥沒有電源接通時，處于關閉狀態，內置彈簧由于拉力的作用，閥體膜片被彈簧向上拉起，而此時預混器的燃空混合物出氣口處于最大狀態，燃空混合物也就處于最大流量。由圖2所示可以知道，當電磁閥有電源接通時，處于開啟狀態，電磁閥產生的推力克服內置彈簧的拉力作用，閥體膜片被電磁閥向下頂起，而此時預混器的燃空混合物出氣口處于最小狀態，燃空混合物也就處于最小流量。為了燃空混合物在燃燒過程中處于最佳狀態，可以通過預混器上的調節螺絲配合燃氣比例閥來調節燃氣的流量，達到最好的混合比例。圖3為燃氣比例閥與分段式預混器組合結構原理圖。

如圖3所示，前預混系統所使用的分段式預混器安裝在風機進口，則分段式預混器的前壓Pa1為大氣壓。因此，無需空氣取壓管，閥上的取壓口位置直通大氣即可。Pa2為分段式預混器出口壓力，即風機進口壓力。當需要提高燃燒負荷時，首先提高風機轉速，使風量增加，此時分段式預混器出口壓力Pa2減少，經分段式預混器及燃氣輸送管道，使調節閥膜片上側的壓力Pg也減少，調節閥被開大，燃氣流量增加，則熱負荷輸入增加。當需要降低燃燒負荷時，調節過程則相反。所以風機轉速減少時，使風量減少，此時分段式預混器出口壓力Pa2增加，經分段式預混器及燃氣輸送管道，使調節閥膜片上側的壓力Pg也增加，調節閥被關小，燃氣流量減少，則熱負荷輸入減少。同理可得，風機在某一轉速，當分段式預混器的電磁閥處于關閉狀態時，預混器開口開度處于最大，風量大，預混器出口壓力Pa2小，使調節閥膜片上側的壓力Pg也變小，調節閥被開大，燃氣流量大，則熱負荷輸入大。當分段式預混器的電磁閥處于開啟狀態時，預混器開口開度處于最小，風量小，預混器出口壓力Pa2大，使調節閥膜片上側的壓力Pg也變大，調節閥被關小，燃氣流量小，則熱負荷輸入小。然而此款分段式預混器在配合前預混冷凝式壁掛爐整機運行時，通過對預混器燃空混合物出氣口開度的調節和對風機轉速的調節，得到了壁掛爐設備在預混器混合物出氣口最大開度和最小開度時對應的功率及煙氣分析數據，如表1、表2所示，功率變化曲線如圖4、圖5所示。由數據表1、表2、圖4、圖5可知，壁掛爐設備在預混器混合物出氣口最大開度時對應的最大功率為32kW(對應風機轉速4800r)，最小功率為6.04kW(對應風機轉速1200r)，而在預混器混合物出氣口最小開度時所對應的最大功率為12.8kW(對應風機轉速6000r)，最小功率為2.69kW(對應風機轉速1200r)。由此可得在預混器混合物出氣口最大開度時，壁掛爐設備可以達到的熱負荷調節比是5:1，在預混器混合物出氣口最小開度時，壁掛爐設備達到的熱負荷調節比也是5:1。所以對整機可能達到的最大熱負荷和最小熱負荷而言，分段式預混器能把32kW前預混冷凝式壁掛爐的熱負荷調節比達到10:1以上。

2整機系統的運行模式預混器混合物出氣口處于最大開度是設備默認狀態，所以當設備啟動后，在冬季或夏季模式時，PCB主控板都不接通電磁閥電源，預混器混合物出氣口處于最大開度，壁掛爐按照程序的控制正常運行，在此狀態下其功率的變化范圍在32kW～6kW。當用戶對負荷需求不斷減小時，把供暖溫度或浴水溫度設置較低，PCB主控板一直會對設置溫度和實際溫度作出對比，而此時6kW(1200r)的負荷熱輸入仍然過大，所需溫度未能達到用戶的設置溫度(實際溫度大于設置溫度)，PCB主控板就會接通電磁閥電源，使電磁閥處于開啟狀態，預混器混合物出氣口開度由最大切換成最小，同時風機轉速會根據設置的溫度由1200r(2.69kW)逐漸增加，輸入熱負荷也就隨之增加，使壁掛爐達到設置溫度所對應的熱負荷。

同理當壁掛爐處于預混器混合物出氣口最小開度狀態運行時，而用戶對負荷需求卻不斷增加時，把供暖溫度或浴水溫度設置較高，PCB主控板一直對設置溫度和實際溫度作出對比，而此時預混器混合物出氣口最小開度所對應的最大輸入負荷12.8kW(6000r)的負荷熱輸入過小，所需溫度未能達到用戶的設置溫度(實際溫度小于設置溫度)，PCB主控板就會斷開電磁閥電源，使電磁閥處于關閉狀態，預混器混合物出氣口開度由最小切換成最大，同時風機轉速會根據設置的溫度由4800r(32kW)逐漸減小或不變(不變是因為32kW都未能滿足功率輸入)，使壁掛爐達到設置溫度所對應的負荷。由以上所述可得到以下功率、風機轉速在運行中的變化曲線，如圖6所示。

3結束語本論文對分段式預混器從原理及結構上進行了介紹，并在整機系統的運用和控制作出了簡要分析，所以在預混器出氣口處安裝一個電磁開關閥體，通過改變電磁閥的開啟與閉合狀態，改變預混器出氣口的最大開度和最小開度，對設備的最大負荷和最小負荷進行控制，得到更大的熱負荷調節比是可行的，由此更能滿足用戶對用水的需求指標，實現節能、環保。本文對分段式預混器在前預混冷凝式壁掛爐的應用只是初步的探索與分析，要得到更好的效果和穩定性，還需要進行進一步的深入分析和實驗。