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風機選型與安裝
負壓風機外框目前暖通空調設計中存在的問題及解決辦法高效預混式
摘要： 對照有關設計規范、規定、標準，列舉了目前暖通空調工程設計、設備選型、管網布置、制圖等方面存在的典型問題，分析了產生問題的原因，提出了解決辦法和改進措施。
由于工作上的關系，筆者接觸到一些設計單位的暖通空調工程設計，對照《采暖通風與空氣調節設計規范》GBJ19-87(以下簡稱《設計規范》)、《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95(以下簡稱《高規》)、《采暖通風與空氣調節制圖標準》GBJ114-88(以下簡稱《制圖標準》)、《建筑工程設計文件編制深度的規定》(以下簡稱《設計深度規定》)等有關規范、規定、標準，發現目前暖通空調設計人員在貫徹執行現行規范、規定、標準方面，在工程設計、設備選型、管網布置方面都存在著不少問題�，F將發現的問題及原因分析和解決辦法綜述如下。
一、貫徹執行暖通設計規范、標準方面存在的問題
1.1 室內外空氣計算參數不符合規范要求
《設計規范》規定，冬季室內空氣計算參數，盥洗室、廁所不應低于12℃，浴室不應低于25℃。然而，有的公共建筑的廁所、盥洗間(設有外窗、外墻)、住宅建筑的衛生間(冬季有洗澡熱水供應，應視作浴室)未設排熱器，很難達到室溫不低于12℃和25℃的要求。還有的住宅建筑的廚房不設排熱器，筆者以為不妥，住宅廚房室內溫度亦應按不低于12℃的要求設置排熱器。
《設計規范》規定，一些主要城市的室外氣象參數應按該規范附錄二采用。按該附錄二，北京地區冬季供暖室外計算溫度除延慶、密云外應為-9℃。而有的工程地處北京近郊區，卻取用-12℃，顯然是不妥當的。
1.2 供暖熱負荷計算有漏項和錯項
《設計規范》規定，冬季供暖工程的熱負荷應包括加熱由門窗縫隙滲入室內的冷空氣的耗熱量。但有的工程在計算供暖熱負荷時卻未計算這部分耗熱量，致使供暖熱負荷出入較大；《設計規范》對圍護結構耗熱量計算各朝向修正率做了明確規定，北0～10%，東、西-5%，南-15%～30%，而有的工程卻將各朝向修正率變為北20%，東、西15%，南-5%，有悖于規范要求。
1.3 衛生間排熱器型式選擇不妥
《設計規范》規定，相對濕度較大的房間宜采用鑄鐵排熱器。然而，不少工程的衛生間采用鋼制排熱器，亦未加強防腐措施，這是不妥當的。筆者曾看到有些辦公樓的廁所采用鋼制閉式排熱器，但沒使用幾年，排熱器的串片就被腐蝕了，剩下的兩根光管也銹蝕嚴重。實踐證明，此類場所最好采用鑄鐵排熱器或鋁制排熱器。
1.4 樓梯間排熱器立、支管未單獨配置
《設計規范》規定，樓梯間或其它有凍結危險的場所，其排熱器應由單獨的立、支管供熱，且不得裝設調節閥。然而，有的工程將樓梯間排熱器與鄰室供暖房間排熱器共用一根立管，采用雙側連接，一側連接樓梯間排熱器，另一側連接鄰室房間排熱器，而且排熱器支管上設置了閥門。這樣，由于樓梯間難以保證密閉性，一旦供暖發生故障，可能影響鄰室的供暖效果，甚至凍裂排熱器。
1.5 供暖管道敷設坡度不符合規范要求
《設計規范》規定，供暖管道的敷設應有一定的坡度，對于熱水管坡度宜采用0.003，不得小于0.002。然而，有的工程供暖供回水管坡度只有0.001～0.0015。當然，如確因條件限制，熱水管道甚至可無坡度敷設，但此時應保證管中的水流速不得小于0.25m/s。
1.6 廚房操作間通風存在問題
《飲食建筑設計規范》(JGJ64-89)對廚房操作間通風作了明確規定：(1)計算通風量的65%通過排氣罩排至室外，而由房間的全面換氣排出35%；(2)排氣罩口吸氣速度一般不應小于0.5m/s，通風管內速度不應小于10m/s；(3)熱加工間補風量宜為通風量的70%左右，房間負壓值不應大于5Pa。然而，有的工程的廚房未設排氣罩，僅在外墻上設幾臺排氣扇；有的雖然設置了排氣罩，但罩口吸氣速度遠小于0.5m/s，選配的通風機風量不足。大多工程未設置全面換氣裝置，亦未考慮補風裝置，難以保證室內衛生環境要求及負壓值要求。
1.7 膨脹水箱與熱(冷)水工程的連接不符合規范要求
《鍋爐房設計規范》(GB50041-92)規定，高位膨脹水箱與熱水工程的連接管上不應裝設閥門。這里所說的連接管是指膨脹管和循環管。此條對空調冷凍水工程也是適用的。但有的空調冷凍水工程高位膨脹水箱的膨脹管接至冷凍機房集水器上且安裝了閥門，這是不允許的。一旦操作失誤，將危及工程安全。
1.8 通風空調工程防火閥的設置不符合規范要求
《高規》中規定，風管不宜穿過防火墻或變形縫，如必須穿過時，應在穿過防火墻處設防火閥；穿過變形縫時，應在兩側設防火閥。然而，有的高層建筑，風管穿防火墻處未設防火閥，有的風管穿過變形縫時僅在一側設有防火閥，而另一側則未設。另外，有些工程防火閥的位置設置不當。按要求防火閥應緊靠防火墻設置，且連接防火閥的穿墻風管厚度δ≥1.6mm，防火墻兩側各2m范圍內的風管應采用不燃材料保溫。但有些工程通風空調風管上的防火閥隨意設置，遠離防火墻，其間的風管既未注明加厚，亦未采取任何保護措施，存在著隱患。
1.9 防煙樓梯間前室送風口風量的確定有問題
《高規》對高層建筑防煙樓梯間前室加壓送風量作出了規定，并分情況給出了具體風量值。該條附注中說明開啟門時通過門的風速不宜小于0.7m/s；條文說明中規定了門的開啟數量，20層以下為2，20層以上為3。《高規》還規定，防煙樓梯間前室的加壓送風口應每層設一個。根據這些規定，可以推算出各層前室送風口的風量應為L/2(20層以下)或L/3(20層以上，L為前室總加壓送風量)。然而，有的工程，其防煙樓梯間前室送風口的風量卻標注為L/n(n為建筑物層數)，顯然小了許多。如某12層建筑，防煙樓梯間前室總加壓送風量定為16000m3/h，但每層前室送風口風量卻標注為16000/12≈1300(m3/h)，顯然其風口配小了。正確的標注應是16000/2=8000(m3/h)，應按此配置風口大小。
1.10 誤將防煙分區通風量的計算混同于排煙風機風量的計算
《高規》對排煙風機風量作了明確規定：擔負一個防煙分區排煙時，應按該防煙分區面積每m2不小于60m3/h計算，擔負兩個或兩個以上防煙分區排煙時，應按最大防煙分區面積每m2不小于120m3/h計算。請注意，這里指的是選擇排煙風機的風量，并不是指防煙分區通風量加大一倍(對每個防煙分區的通風量仍然按防煙分區面積每m2不小于60m3/h計算)，而是當排煙風機不論是水平方向或垂直方向擔負兩個或兩個以上防煙分區排煙時，只按兩個防煙分區同時排煙來確定排煙風機的風量。然而，有的工程排煙風機水平方向擔負面積大小不等的2～3個防煙分區的排煙，設計上錯誤地將排煙風機風量按其所擔負的2～3個防煙分區總面積每m2不小于60m3/h計算，而不是按其中最大防煙分區面積每m2不小于120m3/h計算，致使排煙風機風量偏小，難以滿足防火使用要求。還有的通風機(工程)垂直方向擔負兩個以上防煙分區(內走道)的排煙，設計上誤將各層防煙分區(內走道)的通風量按各自的面積每m2不小于120m3/h計算了，而不是按各自的面積每m2不小于60m3/h計算的，無形中將垂直方向各防煙分區(內走道)通風量加大了一倍，致使各層風道、風口配置得偏大。
1.11 高層建筑排煙工程排煙口選型不當
《高規》規定，(通風空調)風管穿過防火分區的隔墻處應設防火閥。筆者認為，排煙風管不宜穿過防火墻，如必須穿過時，應在穿防火墻處設當煙氣溫度超過280℃時能自動關閉的防火閥，并與排煙風機聯鎖。然而，有的工程在設計時對此有疏忽。如某工程地下室一排煙工程擔負3個房間及1個內走道(各房間與內走道之間的門均為防火門)的排煙，排煙總管上設有一只排煙防火閥，而各房間及走道的排煙口均為單層百葉風口，排煙管穿過各防火墻處均未設排煙防火閥。這樣帶來的問題是：各房間防火門形同虛設，一旦一個房間發生火災，將通過排煙管殃及其它房間。正確的做法是：在單層百葉排煙口后(排煙風管穿防火墻處)增設排煙防火閥(280℃自動關閉)或將單層百葉風口改為專用排煙風口(平時常閉，著火時自動開啟排煙，280℃重新關閉)。
二、在工程設計中存在的問題
2.1 供暖入口設置過多
設置供暖入口時，既要考慮室內供暖
舒適健康的現代生活要求家用供熱工程能夠持續低功率運行，在保持室內溫度的同時，還必須滿足提 供洗浴熱水等陡然提升的高功率運轉要求。隨著人類能源和環保意識的不斷提高，供熱工程的節能和環保問題也越來越受到重視。與傳統燃氣壁掛爐相比，預混冷凝式燃氣壁掛爐采用特殊設計理念，提高了25%～60%負載時的整機效率 ；燃燒前將燃氣和空氣充分混合, 優化了燃燒過程，減少了氮氧化物和CO2的排放 ；燃燒后產生的高溫氣體又通過特殊的熱交換裝置冷卻至凝結溫度，吸收蒸汽凝結成水過程中釋放的熱量，使常年效率保持在100%左右(圖1)，節省了能源，保護了環境，因而成為重視環保和能源的國家和地區家庭采暖最為流行的產品。風機的作用是幫助完成燃燒及換熱過程。
燃燒是一種劇烈地化學反應，通常會釋放出光和熱量。最常見的燃燒是可燃物質的劇烈氧化反應。一定比例的可燃物質和氧氣是這種氧化反應的必要條件之一。以天然氣的燃燒為例，1個體積天然氣完全燃燒大約需要10個體積空氣（提供所需要的氧氣）。燃燒會產生新的產物，如天然氣在空氣中完全燃燒的產物主要有二氧化碳、水蒸氣和氮氣。如果是不完全燃燒，燃燒后除了上述產物外，還會含有一氧化碳、醛類、氫化物和氮氧化物等。外部環境對燃燒也有十分重要的影響，如溫度、濕度、氣壓、空氣密度和海拔高度等。舉例來說，海拔越高，同一燃燒器的效率越低。
預混
預混是指在燃燒前將一定比例的空氣和燃氣混合，然后送入燃燒器進行燃燒。預混對完全燃燒起著至關重要的作用。預混工程根據需要設計風機的位置，風機位于排氣口處稱為引風式，風機位于進氣口處稱為強制式。在國外，尤其是北美地區，引風式多用于熱量在空氣之間的交換，強制式多用于熱量在空氣和液體（水）之間的交換。熱交換在空氣與空氣之間進行和在空氣與水之間進行的主要區別在于安全性：如果空氣? 空氣熱交換器出現裂縫，會導致燃燒后的氣體中含有的有毒氣體如一氧化碳等滲入新鮮空氣中，發生危險；而空氣 ? 水熱交換器由于封閉的介質（水）則不會出現類似問題。強制式預混的優點還在于零部件的工作溫度較低，因而使用壽命較長，以及燃氣和空氣的充分混合，改善燃燒效果等。按照空氣和燃氣混合的位置不同，強制式又分為風機之前預混和風機之后預混。風機之前預混由于空氣和燃氣在送入燃燒器之前經過風機葉輪的攪拌，能夠達到更好的預混效果，更有利于完全燃燒。
電機
燃氣風機的驅動電機通常有兩種，一種是罩極電機，另一種是直流電機，表1為兩者的性能比較。罩極電機的特點是結構簡單，成本低廉，但是效率低（20%～40%），速度受線頻的限制且不易調節（通常只有1到2檔轉速），壽命較短（最長25000小時）。新的直流無刷電機改變了傳統上的低壓直流電源供電方式，在電路板上集成了整流器，可以外接交流電源，在電機的內部把交流電轉化為直流電，電機的效率可以達到60%～85%。驅動電路監測轉子的角度，產生旋轉磁場，驅動轉子轉動。驅動電路還包括速度監測和控制、濾波器和極性反轉保護等功能。直流無刷電機無滑差損耗和雜散損耗，因此，電機的壽命可以達到40000小時以上。 預混式燃氣風機的驅動需要考慮多方面因素：風機的輸入功率必須最低以優化壁掛爐整體效率（風機效率和工程的阻力決定了風機的輸入功率）；風機的使用壽命必須滿足壁掛爐的需要。市場普遍認為，預混冷凝式燃氣壁掛爐的使用壽命為12到15年，每年的平均運轉時間為2000個小時，這也就是說風機至少具有25000～30000小時的運轉壽命；此外，壁掛爐的整體噪音水平十分重要。作為潛在的噪音來源，驅動電機的噪音必須進行測量和優化；轉速、性能、噪音、控制和壽命要求，使直流無刷電機成為最理想的選擇！
結構
預混式燃氣風機（圖2）采用鑄鋁蝸殼，由上下兩片安裝構成。蝸殼的結合部采用防氣體泄漏的O型墊圈密封。進風口法蘭采用O型圈密封或與特殊的氣閥相連接，出風口直接與燃燒器相連或連接通往燃燒器管件。各種法蘭適用于不同尺寸的燃燒器；風機的葉輪采用后向離心葉輪，運行空間廣泛，并能提供穩定的性能。蝸殼和風葉都采用防靜電材料，防止混合氣體在進入燃燒器前點火燃燒。電機和蝸殼之間采用了防震連接。這項特殊的設計避免了風機在某個運轉速度產生共振，特別適合于對噪音敏感的家庭和商業用途。極性反轉保護可以避免在極性反接時對電機部件造成的損害。霍爾元件在電機轉動時發出脈沖信號，用來實時監測風機轉速。風機的速度可以通過PWM信號或0～10V電壓輸入進行控制。
氣密性鑄鋁蝸殼、后向離心葉輪和通過PWM信號控制的直流無刷電機使風機產生一條陡峭性能曲線（高風壓低風量，見圖3），從而具有很高的效率。壁掛爐最大供熱能力和風機的特性曲線交點可以得出風機所需的最大性能。壓力決定于速度的平方，工程的特性曲線呈拋物線。拋物線的形態取決于不同壓力傳感器在最小負荷所需的最小壓力和額外裝置如變流裝置、噴嘴、擴散器、排氣工程 ；以及燃燒器和熱交換器引起的壓力損失等。風機提供一個最小氣壓使氣閥正常工作來保證整個工程安全運行。工程最低功率運行所需的最小壓力決定了風機的最低配置，雖然實際運行只需要更低的性能。風機的速度控制使壁掛爐能夠低功率長時間運轉的同時，保留了高功率運轉的可能。此外，轉速調節作用于風量的控制，因而對于噪音的影響也十分重要。
預混冷凝壁掛爐的控制邏輯是典型的開路控制（特定情況下的閉路控制也可以實現）：如圖4所示，控制面板檢測到供熱需求，對時間、日期、啟動特性和進程等參數進行計算，然后把計算結果轉化為PWM信號輸出給電機、驅動風機以新的轉速轉動，產生新的壓差控制氣閥把適量的空氣和燃氣送入燃燒器燃燒�？刂泼姘逋ㄟ^霍爾元件持續檢測風機的轉動，保持新的空氣和燃氣的混合比例。水溫變化最終反饋到控制面板，關閉回路。
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一、貫徹執行暖通設計規范、標準方面存在的問題
1.1 室內外空氣計算參數不符合規范要求
《設計規范》規定，冬季室內空氣計算參數，盥洗室、廁所不應低于12℃，浴室不應低于25℃。然而，有的公共建筑的廁所、盥洗間(設有外窗、外墻)、住宅建筑的衛生間(冬季有洗澡熱水供應，應視作浴室)未設排熱器，很難達到室溫不低于12℃和25℃的要求。還有的住宅建筑的廚房不設排熱器，筆者以為不妥，住宅廚房室內溫度亦應按不低于12℃的要求設置排熱器。
《設計規范》規定，一些主要城市的室外氣象參數應按該規范附錄二采用。按該附錄二，北京地區冬季供暖室外計算溫度除延慶、密云外應為-9℃。而有的工程地處北京近郊區，卻取用-12℃，顯然是不妥當的。
1.2 供暖熱負荷計算有漏項和錯項
《設計規范》規定，冬季供暖工程的熱負荷應包括加熱由門窗縫隙滲入室內的冷空氣的耗熱量。但有的工程在計算供暖熱負荷時卻未計算這部分耗熱量，致使供暖熱負荷出入較大；《設計規范》對圍護結構耗熱量計算各朝向修正率做了明確規定，北0～10%，東、西-5%，南-15%～30%，而有的工程卻將各朝向修正率變為北20%，東、西15%，南-5%，有悖于規范要求。
1.3 衛生間排熱器型式選擇不妥
《設計規范》規定，相對濕度較大的房間宜采用鑄鐵排熱器。然而，不少工程的衛生間采用鋼制排熱器，亦未加強防腐措施，這是不妥當的。筆者曾看到有些辦公樓的廁所采用鋼制閉式排熱器，但沒使用幾年，排熱器的串片就被腐蝕了，剩下的兩根光管也銹蝕嚴重。實踐證明，此類場所最好采用鑄鐵排熱器或鋁制排熱器。
1.4 樓梯間排熱器立、支管未單獨配置
《設計規范》規定，樓梯間或其它有凍結危險的場所，其排熱器應由單獨的立、支管供熱，且不得裝設調節閥。然而，有的工程將樓梯間排熱器與鄰室供暖房間排熱器共用一根立管，采用雙側連接，一側連接樓梯間排熱器，另一側連接鄰室房間排熱器，而且排熱器支管上設置了閥門。這樣，由于樓梯間難以保證密閉性，一旦供暖發生故障，可能影響鄰室的供暖效果，甚至凍裂排熱器。
1.5 供暖管道敷設坡度不符合規范要求
《設計規范》規定，供暖管道的敷設應有一定的坡度，對于熱水管坡度宜采用0.003，不得小于0.002。然而，有的工程供暖供回水管坡度只有0.001～0.0015。當然，如確因條件限制，熱水管道甚至可無坡度敷設，但此時應保證管中的水流速不得小于0.25m/s。
1.6 廚房操作間通風存在問題
《飲食建筑設計規范》(JGJ64-89)對廚房操作間通風作了明確規定：(1)計算通風量的65%通過排氣罩排至室外，而由房間的全面換氣排出35%；(2)排氣罩口吸氣速度一般不應小于0.5m/s，通風管內速度不應小于10m/s；(3)熱加工間補風量宜為通風量的70%左右，房間負壓值不應大于5Pa。然而，有的工程的廚房未設排氣罩，僅在外墻上設幾臺排氣扇；有的雖然設置了排氣罩，但罩口吸氣速度遠小于0.5m/s，選配的通風機風量不足。大多工程未設置全面換氣裝置，亦未考慮補風裝置，難以保證室內衛生環境要求及負壓值要求。
1.7 膨脹水箱與熱(冷)水工程的連接不符合規范要求
《鍋爐房設計規范》(GB50041-92)規定，高位膨脹水箱與熱水工程的連接管上不應裝設閥門。這里所說的連接管是指膨脹管和循環管。此條對空調冷凍水工程也是適用的。但有的空調冷凍水工程高位膨脹水箱的膨脹管接至冷凍機房集水器上且安裝了閥門，這是不允許的。一旦操作失誤，將危及工程安全。
1.8 通風空調工程防火閥的設置不符合規范要求
《高規》中規定，風管不宜穿過防火墻或變形縫，如必須穿過時，應在穿過防火墻處設防火閥；穿過變形縫時，應在兩側設防火閥。然而，有的高層建筑，風管穿防火墻處未設防火閥，有的風管穿過變形縫時僅在一側設有防火閥，而另一側則未設。另外，有些工程防火閥的位置設置不當。按要求防火閥應緊靠防火墻設置，且連接防火閥的穿墻風管厚度δ≥1.6mm，防火墻兩側各2m范圍內的風管應采用不燃材料保溫。但有些工程通風空調風管上的防火閥隨意設置，遠離防火墻，其間的風管既未注明加厚，亦未采取任何保護措施，存在著隱患。
1.9 防煙樓梯間前室送風口風量的確定有問題
《高規》對高層建筑防煙樓梯間前室加壓送風量作出了規定，并分情況給出了具體風量值。該條附注中說明開啟門時通過門的風速不宜小于0.7m/s；條文說明中規定了門的開啟數量，20層以下為2，20層以上為3。《高規》還規定，防煙樓梯間前室的加壓送風口應每層設一個。根據這些規定，可以推算出各層前室送風口的風量應為L/2(20層以下)或L/3(20層以上，L為前室總加壓送風量)。然而，有的工程，其防煙樓梯間前室送風口的風量卻標注為L/n(n為建筑物層數)，顯然小了許多。如某12層建筑，防煙樓梯間前室總加壓送風量定為16000m3/h，但每層前室送風口風量卻標注為16000/12≈1300(m3/h)，顯然其風口配小了。正確的標注應是16000/2=8000(m3/h)，應按此配置風口大小。
1.10 誤將防煙分區通風量的計算混同于排煙風機風量的計算
《高規》對排煙風機風量作了明確規定：擔負一個防煙分區排煙時，應按該防煙分區面積每m2不小于60m3/h計算，擔負兩個或兩個以上防煙分區排煙時，應按最大防煙分區面積每m2不小于120m3/h計算。請注意，這里指的是選擇排煙風機的風量，并不是指防煙分區通風量加大一倍(對每個防煙分區的通風量仍然按防煙分區面積每m2不小于60m3/h計算)，而是當排煙風機不論是水平方向或垂直方向擔負兩個或兩個以上防煙分區排煙時，只按兩個防煙分區同時排煙來確定排煙風機的風量。然而，有的工程排煙風機水平方向擔負面積大小不等的2～3個防煙分區的排煙，設計上錯誤地將排煙風機風量按其所擔負的2～3個防煙分區總面積每m2不小于60m3/h計算，而不是按其中最大防煙分區面積每m2不小于120m3/h計算，致使排煙風機風量偏小，難以滿足防火使用要求。還有的通風機(工程)垂直方向擔負兩個以上防煙分區(內走道)的排煙，設計上誤將各層防煙分區(內走道)的通風量按各自的面積每m2不小于120m3/h計算了，而不是按各自的面積每m2不小于60m3/h計算的，無形中將垂直方向各防煙分區(內走道)通風量加大了一倍，致使各層風道、風口配置得偏大。
1.11 高層建筑排煙工程排煙口選型不當
《高規》規定，(通風空調)風管穿過防火分區的隔墻處應設防火閥。筆者認為，排煙風管不宜穿過防火墻，如必須穿過時，應在穿防火墻處設當煙氣溫度超過280℃時能自動關閉的防火閥，并與排煙風機聯鎖。然而，有的工程在設計時對此有疏忽。如某工程地下室一排煙工程擔負3個房間及1個內走道(各房間與內走道之間的門均為防火門)的排煙，排煙總管上設有一只排煙防火閥，而各房間及走道的排煙口均為單層百葉風口，排煙管穿過各防火墻處均未設排煙防火閥。這樣帶來的問題是：各房間防火門形同虛設，一旦一個房間發生火災，將通過排煙管殃及其它房間。正確的做法是：在單層百葉排煙口后(排煙風管穿防火墻處)增設排煙防火閥(280℃自動關閉)或將單層百葉風口改為專用排煙風口(平時常閉，著火時自動開啟排煙，280℃重新關閉)。
二、在工程設計中存在的問題
2.1 供暖入口設置過多
設置供暖入口時，既要考慮室內供暖
舒適健康的現代生活要求家用供熱工程能夠持續低功率運行，在保持室內溫度的同時，還必須滿足提 供洗浴熱水等陡然提升的高功率運轉要求。隨著人類能源和環保意識的不斷提高，供熱工程的節能和環保問題也越來越受到重視。與傳統燃氣壁掛爐相比，預混冷凝式燃氣壁掛爐采用特殊設計理念，提高了25%～60%負載時的整機效率 ；燃燒前將燃氣和空氣充分混合, 優化了燃燒過程，減少了氮氧化物和CO2的排放 ；燃燒后產生的高溫氣體又通過特殊的熱交換裝置冷卻至凝結溫度，吸收蒸汽凝結成水過程中釋放的熱量，使常年效率保持在100%左右(圖1)，節省了能源，保護了環境，因而成為重視環保和能源的國家和地區家庭采暖最為流行的產品。風機的作用是幫助完成燃燒及換熱過程。
圖1：預混冷凝式鍋爐的效率
燃燒是一種劇烈地化學反應，通常會釋放出光和熱量。最常見的燃燒是可燃物質的劇烈氧化反應。一定比例的可燃物質和氧氣是這種氧化反應的必要條件之一。以天然氣的燃燒為例，1個體積天然氣完全燃燒大約需要10個體積空氣（提供所需要的氧氣）。燃燒會產生新的產物，如天然氣在空氣中完全燃燒的產物主要有二氧化碳、水蒸氣和氮氣。如果是不完全燃燒，燃燒后除了上述產物外，還會含有一氧化碳、醛類、氫化物和氮氧化物等。外部環境對燃燒也有十分重要的影響，如溫度、濕度、氣壓、空氣密度和海拔高度等。舉例來說，海拔越高，同一燃燒器的效率越低。
預混
預混是指在燃燒前將一定比例的空氣和燃氣混合，然后送入燃燒器進行燃燒。預混對完全燃燒起著至關重要的作用。預混工程根據需要設計風機的位置，風機位于排氣口處稱為引風式，風機位于進氣口處稱為強制式。在國外，尤其是北美地區，引風式多用于熱量在空氣之間的交換，強制式多用于熱量在空氣和液體（水）之間的交換。熱交換在空氣與空氣之間進行和在空氣與水之間進行的主要區別在于安全性：如果空氣? 空氣熱交換器出現裂縫，會導致燃燒后的氣體中含有的有毒氣體如一氧化碳等滲入新鮮空氣中，發生危險；而空氣 ? 水熱交換器由于封閉的介質（水）則不會出現類似問題。強制式預混的優點還在于零部件的工作溫度較低，因而使用壽命較長，以及燃氣和空氣的充分混合，改善燃燒效果等。按照空氣和燃氣混合的位置不同，強制式又分為風機之前預混和風機之后預混。風機之前預混由于空氣和燃氣在送入燃燒器之前經過風機葉輪的攪拌，能夠達到更好的預混效果，更有利于完全燃燒。
電機
燃氣風機的驅動電機通常有兩種，一種是罩極電機，另一種是直流電機，表1為兩者的性能比較。罩極電機的特點是結構簡單，成本低廉，但是效率低（20%～40%），速度受線頻的限制且不易調節（通常只有1到2檔轉速），壽命較短（最長25000小時）。新的直流無刷電機改變了傳統上的低壓直流電源供電方式，在電路板上集成了整流器，可以外接交流電源，在電機的內部把交流電轉化為直流電，電機的效率可以達到60%～85%。驅動電路監測轉子的角度，產生旋轉磁場，驅動轉子轉動。驅動電路還包括速度監測和控制、濾波器和極性反轉保護等功能。直流無刷電機無滑差損耗和雜散損耗，因此，電機的壽命可以達到40000小時以上。 預混式燃氣風機的驅動需要考慮多方面因素：風機的輸入功率必須最低以優化壁掛爐整體效率（風機效率和工程的阻力決定了風機的輸入功率）；風機的使用壽命必須滿足壁掛爐的需要。市場普遍認為，預混冷凝式燃氣壁掛爐的使用壽命為12到15年，每年的平均運轉時間為2000個小時，這也就是說風機至少具有25000～30000小時的運轉壽命；此外，壁掛爐的整體噪音水平十分重要。作為潛在的噪音來源，驅動電機的噪音必須進行測量和優化；轉速、性能、噪音、控制和壽命要求，使直流無刷電機成為最理想的選擇！
結構
預混式燃氣風機（圖2）采用鑄鋁蝸殼，由上下兩片安裝構成。蝸殼的結合部采用防氣體泄漏的O型墊圈密封。進風口法蘭采用O型圈密封或與特殊的氣閥相連接，出風口直接與燃燒器相連或連接通往燃燒器管件。各種法蘭適用于不同尺寸的燃燒器；風機的葉輪采用后向離心葉輪，運行空間廣泛，并能提供穩定的性能。蝸殼和風葉都采用防靜電材料，防止混合氣體在進入燃燒器前點火燃燒。電機和蝸殼之間采用了防震連接。這項特殊的設計避免了風機在某個運轉速度產生共振，特別適合于對噪音敏感的家庭和商業用途。極性反轉保護可以避免在極性反接時對電機部件造成的損害。霍爾元件在電機轉動時發出脈沖信號，用來實時監測風機轉速。風機的速度可以通過PWM信號或0～10V電壓輸入進行控制。
圖2：RG128/1300-3612
氣密性鑄鋁蝸殼、后向離心葉輪和通過PWM信號控制的直流無刷電機使風機產生一條陡峭性能曲線（高風壓低風量，見圖3），從而具有很高的效率。壁掛爐最大供熱能力和風機的特性曲線交點可以得出風機所需的最大性能。壓力決定于速度的平方，工程的特性曲線呈拋物線。拋物線的形態取決于不同壓力傳感器在最小負荷所需的最小壓力和額外裝置如變流裝置、噴嘴、擴散器、排氣工程 ；以及燃燒器和熱交換器引起的壓力損失等。風機提供一個最小氣壓使氣閥正常工作來保證整個工程安全運行。工程最低功率運行所需的最小壓力決定了風機的最低配置，雖然實際運行只需要更低的性能。風機的速度控制使壁掛爐能夠低功率長時間運轉的同時，保留了高功率運轉的可能。此外，轉速調節作用于風量的控制，因而對于噪音的影響也十分重要。
圖3：性能曲線
預混冷凝壁掛爐的控制邏輯是典型的開路控制（特定情況下的閉路控制也可以實現）：如圖4所示，控制面板檢測到供熱需求，對時間、日期、啟動特性和進程等參數進行計算，然后把計算結果轉化為PWM信號輸出給電機、驅動風機以新的轉速轉動，產生新的壓差控制氣閥把適量的空氣和燃氣送入燃燒器燃燒�？刂泼姘逋ㄟ^霍爾元件持續檢測風機的轉動，保持新的空氣和燃氣的混合比例。水溫變化最終反饋到控制面板，關閉回路。
圖4：壁掛爐的控制邏輯
氣閥根據壓力狀況控制不同燃燒功率所需燃氣和空氣的數量。氣閥所需要的壓力由風壓開關產生，風壓開關通常有過濾器或文丘利管兩種。比較其它風壓開關而言，使用文丘利管燃氣損失最小，成為目前市場上的首選。在實際應用過程中，風機進風口增加的管路（比如吸音管）減小了文丘利管產生的壓差，會相應增加進氣量。壓差是文丘利管管口處和管內最窄處（吸入燃氣的地方的）壓力差值。風機通過文丘利管壓差變化調節轉速，因此最好使用較為敏感的文丘利管。
未來，通過lambda探針、電離電極或者CO2探針等電子元件監控排出的氣體質量，通過電控氣閥調節燃氣的供應，能使風機更精確的提供工程所需的壓力和風量，也使更小輸入功率、更小體積的風機成為可能。
應用
預混式燃氣風機適用于高效、環保、節能的各個燃燒領域。除了目前廣泛應用于3kW～1000kW的鍋爐家用和商用鍋爐行業之外，熱水器、加濕器、燃氣食品加工機、氫燃料電池等領域的應用也亟待開發。
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