燃氣熱水器國家能效標準技術參數(shù)解析
照國家發(fā)展和改革委員會《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》，到2010年，家用燃氣熱水器熱效率計劃達到90%～95%。要在5年內將燃氣熱水器熱效率提高到這個水平，必須制定規(guī)范的能效標準�！都矣萌細饪焖贌崴骷叭細獠膳療崴疇t能效限定值及能效等級》國家能效標準（以下簡稱《燃氣熱水器能效標準》）是我國系列強制性能效標準之一，也是中國第一項燃氣方面的國家能效標準。該標準于2005年12月順利通過審定并報批，即將于2006年下半年頒布實施。本文中，我們將從標準內容、技術參數(shù)等多方面來解析這個即將頒布的標準。
能效評價參數(shù)及適用范圍
美國的家用熱水器最主要類型是容積式的燃氣熱水器和容積式電熱水器，分別占有46%和45%的市場份額，另外還有約5%的燃油熱水器。歐洲熱水器產(chǎn)品類型則最為多樣化，除了容積式燃氣熱水器，容積式電熱水器、快速燃氣熱水器以外，還包括兩用燃氣爐，同時提供暖氣和生活熱水。澳大利亞也是以容積式的燃氣熱水器和容積式的電熱水器為主。日本則以快速式燃氣熱水器為主，電熱水器以容積式為主。中國燃氣熱水器以快速燃氣熱水器為主，容積式熱水器有少部分市場份額；電熱水器以容積式為主，此外還有一定份額的太陽能熱水器。近年來，由于北方分戶采暖的需要和南方生活水平的提高，兩用燃氣爐快速進入家庭，已經(jīng)為市場所熟悉。
目前，美國、澳大利亞、日本和歐盟各國以及中國香港、重慶等地區(qū)都制定了有關燃氣熱水器的能效標準或能效標識制度，根據(jù)產(chǎn)品結構的不同，各標準的技術指標和評價參數(shù)有所不同。綜合來看，評價參數(shù)有兩種：一種是熱效率，如日本和歐盟各國及中國香港、重慶，標準主要針對快速燃氣熱水器和燃氣熱水兩用爐；另一種是用全天或全年能耗，如美國、澳大利亞，主要針對容積式熱水器。從節(jié)能的角度講，年能耗更能反映出熱水器的實際使用狀況。但是由于我國地域廣闊，南北方的溫度、使用習慣都有很大的不同，模擬試驗的條件很難確定，而且模擬試驗的時間長，費用高，標準實施的難度較大，所以經(jīng)過反復權衡和分析，最終選擇了熱效率作為評價熱水器能效的指標，并且采用了現(xiàn)有的國標GB6932《家用燃氣快速熱水器》關于熱效率的測試方法。
由于容積式熱水器能效評價參數(shù)與快速熱水器差異較大，鑒于中國燃氣熱水器的市場狀況和燃氣熱水器的發(fā)展方向，《燃氣熱水器能效標準》只適用于快速熱水器，不適用于容積式熱水器。能效標準還同樣適用于供暖型和兩用型燃氣采暖爐。由于燃氣采暖爐的主要耗能是在采暖上，所以評價燃氣采暖爐的能效是需要同時考核熱水熱效率和供暖熱效率。鑒于熱水器和采暖爐屬于兩種類型的產(chǎn)品，在GB6932修訂以前，在概念上對采暖爐應該加以區(qū)分，不應該沿用GB6932對采暖爐統(tǒng)稱熱水器的說法，因此在《燃氣熱水器能效標準》中引用了剛剛發(fā)布實施的行標CJ/T228《燃氣采暖熱水爐》。由于冷凝式熱水器比普通熱水器的能效高20%以上，是未來高效熱水器的發(fā)展方向，將冷凝式熱水器納入標準具有促進冷凝式熱水器研制發(fā)展，推動熱水器產(chǎn)品更新?lián)Q代的積極意義，因此《燃氣熱水器能效標準》也適用于冷凝式熱水器。由于標準限定在“家用”上，因此標準范疇內的熱水器熱負荷限定在70kW以下。
主要技術內容
《燃氣熱水器能效標準》主要規(guī)定了三個方面的內容。
第一，確定熱水器和采暖爐的能效等級劃分。
能效等級劃分可以向消費者提供產(chǎn)品的總體能效信息，并且可以作為實施用能產(chǎn)品能效標識的技術依據(jù)。
能效等級的劃分主要考慮市場上該類產(chǎn)品的能效分布情況和提高能效的技術潛力和成本效益，同時能效等級的劃分還應有利于能效符合性監(jiān)控，有利于引導市場向高能效產(chǎn)品的轉換，反映廣大消費者對等級的甄別能力并兼顧國際上能效等級劃分的一致性等。與電冰箱和房間空氣調節(jié)器分為5級不同，燃氣熱水器能效等級分為3級。1級能效最高，是高效產(chǎn)品，目前市場上沒有或很少能夠達到，代表產(chǎn)品是冷凝式熱水器。盡管目前國內市場上冷凝式熱水器還極其少見，但此類產(chǎn)品無疑是熱水器中的高效產(chǎn)品，是未來產(chǎn)品更新?lián)Q代的方向。2級是節(jié)能評價值，產(chǎn)品能效達到2級或以上就可以自愿向認證機構申請節(jié)能產(chǎn)品認證，經(jīng)檢驗和工廠審查合格就可以獲得認證證書并粘貼節(jié)能標簽。3級是能效限定值，是市場準入的門檻，低于該值的產(chǎn)品將不能在市場上銷售。經(jīng)過對燃氣熱水器能效影響因素的研究，熱負荷是對熱效率影響較大的因素之一，對于1級和2級產(chǎn)品除了考核額定熱負荷時熱效率以外，同時還要考核50%熱負荷時的熱效率。能效等級見表1。
第二，確定熱水器和采暖爐的能效限定要求，該限定要求在標準實施時將作為強制性指標。能效限定值是國家允許產(chǎn)品的最低能效值，低于該值的產(chǎn)品則是屬于國家明令淘汰的產(chǎn)品，不能進入市場。能效低的產(chǎn)品不但額外消耗了大量能源，同時也相對加大了用戶在用能方面的支出。根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》的有關條款的規(guī)定，本標準中的能效限定值是對熱水器和采暖爐行業(yè)的監(jiān)督管理，防止能效低的產(chǎn)品進入市場，是國家淘汰高耗能產(chǎn)品的依據(jù)。
《燃氣熱水器能效標準》中的能效限定值是強制性條款。根據(jù)對測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結果和理論計算分析，為了實現(xiàn)《節(jié)能中長期規(guī)劃》的節(jié)能目標，參照國外相關標準和技術要求，規(guī)范市場競爭秩序，淘汰落后技術，應提高市場準入門檻，從而提高整個燃氣熱水器市場的能效水平，由GB6932規(guī)定的額定熱負荷時熱效率80%提高到84%。采暖熱效率與熱水熱效率保持一致。
第三，確定對熱水器和采暖爐的節(jié)能評價要求，該評價要求屬于推薦性指標，是開展節(jié)能產(chǎn)品認證的技術依據(jù)。節(jié)能產(chǎn)品認證是我國《節(jié)能法》規(guī)定的一個重要的節(jié)能管理制度，以引導和激勵企業(yè)提高產(chǎn)品的能源利用率。當產(chǎn)品達到節(jié)能評價值要求時，就可向國家節(jié)能產(chǎn)品認證機構申請節(jié)能產(chǎn)品認證并獲得其頒發(fā)的節(jié)能標志和證書。
本標準中節(jié)能評價值是推薦性條款，我國實施的是自愿性的節(jié)能產(chǎn)品認證制度，由于節(jié)能評價值較高，并不是所有的產(chǎn)品都能夠達到節(jié)能評價值要求，企業(yè)可以根據(jù)各自的經(jīng)營策略，選擇適宜的產(chǎn)品申請節(jié)能產(chǎn)品認證。
根據(jù)能效研究和樣機測試結果，熱負荷對熱效率的影響較大，經(jīng)過反復的研討，參照歐盟能效標準，對于1級和2級產(chǎn)品除了考核額定熱負荷時的熱效率以外，同時還要考核50%熱負荷時的熱效率，使產(chǎn)品更能滿足使用和節(jié)能要求。因為冷凝式采暖爐采暖熱效率受回水溫度測試條件的限制，因此其1級采暖熱效率指標較低，為94%。
促進節(jié)能技術推廣
影響燃氣熱水器熱效率的因素很多，主要因素有排煙溫度、過�？諝庀禂�(shù)等。具體講，熱水器的熱效率與換熱器的結構、換熱器的傳熱面積、水的流量、水的進出口溫度、過�？諝庀禂�(shù)、排煙溫度、機體表面溫度等。
因為能效標準對燃氣熱水器的熱效率提出了較高的要求，因此現(xiàn)有的產(chǎn)品必須采取一定的技術手段才能夠達到能效限定值或節(jié)能評價值要求。通過對節(jié)能措施的研究，結合我國燃氣熱水器產(chǎn)品的實際情況，目前可以采取的具體節(jié)能手段有很多種，列舉如下：
（1）采用微電腦控制器控制燃燒過程；
（2）使用精準直流調速電機和燃燒比例調節(jié)閥配合控制器工作；
（3）使用高效熱交換器、降低熱水器表面溫度及排煙溫度、提高換熱效率；
（4）采用智能水控制器，根據(jù)用戶用水量實時調節(jié)燃燒功率；
（5）采用更加合理的燃燒室和燃燒方式，提高燃燒效率；
（6）采用更加合理的過�？諝庀禂�(shù)，降低煙氣帶走熱損失；
（7）采用冬夏分段火力調節(jié)，雙閥三段調節(jié)技術，負荷連續(xù)調節(jié)技術等；
（8）采用紅外燃燒方式；
（9）采用水溫智能控制技術，實施根據(jù)所需溫度進行燃燒調節(jié)；
（10）換熱器選用新材料等（例用鈦合金替換銅制換熱器等）；
（11）增設旁通管降低停水溫升及附帶的能源浪費；
（12）采用模糊控制技術。
中國從20世紀70年代末開始生產(chǎn)燃氣熱水器，經(jīng)過近25年的發(fā)展，產(chǎn)量從20世紀80年代初的幾萬臺發(fā)展到2004年800萬臺以上，燃氣熱水器已經(jīng)成為城市居民用戶中最主要的燃氣終端應用設備之一。據(jù)測算，我國目前居民家庭擁有燃氣熱水器約6225萬臺。按照預測的市場增長率，經(jīng)過科學測算，通過實施能效標準，到2010年可使燃氣熱水器熱效率平均提高2%，就可以累計節(jié)約天然氣2.8億立方米。不僅如此，《燃氣熱水器能效標準》的實施還將促進冷凝式熱水器的研發(fā)和市場化，對企業(yè)節(jié)能技術進步、增強企業(yè)的競爭力也將發(fā)揮出巨大作用。
能效評價參數(shù)及適用范圍
美國的家用熱水器最主要類型是容積式的燃氣熱水器和容積式電熱水器，分別占有46%和45%的市場份額，另外還有約5%的燃油熱水器。歐洲熱水器產(chǎn)品類型則最為多樣化，除了容積式燃氣熱水器，容積式電熱水器、快速燃氣熱水器以外，還包括兩用燃氣爐，同時提供暖氣和生活熱水。澳大利亞也是以容積式的燃氣熱水器和容積式的電熱水器為主。日本則以快速式燃氣熱水器為主，電熱水器以容積式為主。中國燃氣熱水器以快速燃氣熱水器為主，容積式熱水器有少部分市場份額；電熱水器以容積式為主，此外還有一定份額的太陽能熱水器。近年來，由于北方分戶采暖的需要和南方生活水平的提高，兩用燃氣爐快速進入家庭，已經(jīng)為市場所熟悉。
目前，美國、澳大利亞、日本和歐盟各國以及中國香港、重慶等地區(qū)都制定了有關燃氣熱水器的能效標準或能效標識制度，根據(jù)產(chǎn)品結構的不同，各標準的技術指標和評價參數(shù)有所不同。綜合來看，評價參數(shù)有兩種：一種是熱效率，如日本和歐盟各國及中國香港、重慶，標準主要針對快速燃氣熱水器和燃氣熱水兩用爐；另一種是用全天或全年能耗，如美國、澳大利亞，主要針對容積式熱水器。從節(jié)能的角度講，年能耗更能反映出熱水器的實際使用狀況。但是由于我國地域廣闊，南北方的溫度、使用習慣都有很大的不同，模擬試驗的條件很難確定，而且模擬試驗的時間長，費用高，標準實施的難度較大，所以經(jīng)過反復權衡和分析，最終選擇了熱效率作為評價熱水器能效的指標，并且采用了現(xiàn)有的國標GB6932《家用燃氣快速熱水器》關于熱效率的測試方法。
由于容積式熱水器能效評價參數(shù)與快速熱水器差異較大，鑒于中國燃氣熱水器的市場狀況和燃氣熱水器的發(fā)展方向，《燃氣熱水器能效標準》只適用于快速熱水器，不適用于容積式熱水器。能效標準還同樣適用于供暖型和兩用型燃氣采暖爐。由于燃氣采暖爐的主要耗能是在采暖上，所以評價燃氣采暖爐的能效是需要同時考核熱水熱效率和供暖熱效率。鑒于熱水器和采暖爐屬于兩種類型的產(chǎn)品，在GB6932修訂以前，在概念上對采暖爐應該加以區(qū)分，不應該沿用GB6932對采暖爐統(tǒng)稱熱水器的說法，因此在《燃氣熱水器能效標準》中引用了剛剛發(fā)布實施的行標CJ/T228《燃氣采暖熱水爐》。由于冷凝式熱水器比普通熱水器的能效高20%以上，是未來高效熱水器的發(fā)展方向，將冷凝式熱水器納入標準具有促進冷凝式熱水器研制發(fā)展，推動熱水器產(chǎn)品更新?lián)Q代的積極意義，因此《燃氣熱水器能效標準》也適用于冷凝式熱水器。由于標準限定在“家用”上，因此標準范疇內的熱水器熱負荷限定在70kW以下。
主要技術內容
《燃氣熱水器能效標準》主要規(guī)定了三個方面的內容。
第一，確定熱水器和采暖爐的能效等級劃分。
能效等級劃分可以向消費者提供產(chǎn)品的總體能效信息，并且可以作為實施用能產(chǎn)品能效標識的技術依據(jù)。
能效等級的劃分主要考慮市場上該類產(chǎn)品的能效分布情況和提高能效的技術潛力和成本效益，同時能效等級的劃分還應有利于能效符合性監(jiān)控，有利于引導市場向高能效產(chǎn)品的轉換，反映廣大消費者對等級的甄別能力并兼顧國際上能效等級劃分的一致性等。與電冰箱和房間空氣調節(jié)器分為5級不同，燃氣熱水器能效等級分為3級。1級能效最高，是高效產(chǎn)品，目前市場上沒有或很少能夠達到，代表產(chǎn)品是冷凝式熱水器。盡管目前國內市場上冷凝式熱水器還極其少見，但此類產(chǎn)品無疑是熱水器中的高效產(chǎn)品，是未來產(chǎn)品更新?lián)Q代的方向。2級是節(jié)能評價值，產(chǎn)品能效達到2級或以上就可以自愿向認證機構申請節(jié)能產(chǎn)品認證，經(jīng)檢驗和工廠審查合格就可以獲得認證證書并粘貼節(jié)能標簽。3級是能效限定值，是市場準入的門檻，低于該值的產(chǎn)品將不能在市場上銷售。經(jīng)過對燃氣熱水器能效影響因素的研究，熱負荷是對熱效率影響較大的因素之一，對于1級和2級產(chǎn)品除了考核額定熱負荷時熱效率以外，同時還要考核50%熱負荷時的熱效率。能效等級見表1。
第二，確定熱水器和采暖爐的能效限定要求，該限定要求在標準實施時將作為強制性指標。能效限定值是國家允許產(chǎn)品的最低能效值，低于該值的產(chǎn)品則是屬于國家明令淘汰的產(chǎn)品，不能進入市場。能效低的產(chǎn)品不但額外消耗了大量能源，同時也相對加大了用戶在用能方面的支出。根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》的有關條款的規(guī)定，本標準中的能效限定值是對熱水器和采暖爐行業(yè)的監(jiān)督管理，防止能效低的產(chǎn)品進入市場，是國家淘汰高耗能產(chǎn)品的依據(jù)。
《燃氣熱水器能效標準》中的能效限定值是強制性條款。根據(jù)對測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結果和理論計算分析，為了實現(xiàn)《節(jié)能中長期規(guī)劃》的節(jié)能目標，參照國外相關標準和技術要求，規(guī)范市場競爭秩序，淘汰落后技術，應提高市場準入門檻，從而提高整個燃氣熱水器市場的能效水平，由GB6932規(guī)定的額定熱負荷時熱效率80%提高到84%。采暖熱效率與熱水熱效率保持一致。
第三，確定對熱水器和采暖爐的節(jié)能評價要求，該評價要求屬于推薦性指標，是開展節(jié)能產(chǎn)品認證的技術依據(jù)。節(jié)能產(chǎn)品認證是我國《節(jié)能法》規(guī)定的一個重要的節(jié)能管理制度，以引導和激勵企業(yè)提高產(chǎn)品的能源利用率。當產(chǎn)品達到節(jié)能評價值要求時，就可向國家節(jié)能產(chǎn)品認證機構申請節(jié)能產(chǎn)品認證并獲得其頒發(fā)的節(jié)能標志和證書。
本標準中節(jié)能評價值是推薦性條款，我國實施的是自愿性的節(jié)能產(chǎn)品認證制度，由于節(jié)能評價值較高，并不是所有的產(chǎn)品都能夠達到節(jié)能評價值要求，企業(yè)可以根據(jù)各自的經(jīng)營策略，選擇適宜的產(chǎn)品申請節(jié)能產(chǎn)品認證。
根據(jù)能效研究和樣機測試結果，熱負荷對熱效率的影響較大，經(jīng)過反復的研討，參照歐盟能效標準，對于1級和2級產(chǎn)品除了考核額定熱負荷時的熱效率以外，同時還要考核50%熱負荷時的熱效率，使產(chǎn)品更能滿足使用和節(jié)能要求。因為冷凝式采暖爐采暖熱效率受回水溫度測試條件的限制，因此其1級采暖熱效率指標較低，為94%。
促進節(jié)能技術推廣
影響燃氣熱水器熱效率的因素很多，主要因素有排煙溫度、過�？諝庀禂�(shù)等。具體講，熱水器的熱效率與換熱器的結構、換熱器的傳熱面積、水的流量、水的進出口溫度、過�？諝庀禂�(shù)、排煙溫度、機體表面溫度等。
因為能效標準對燃氣熱水器的熱效率提出了較高的要求，因此現(xiàn)有的產(chǎn)品必須采取一定的技術手段才能夠達到能效限定值或節(jié)能評價值要求。通過對節(jié)能措施的研究，結合我國燃氣熱水器產(chǎn)品的實際情況，目前可以采取的具體節(jié)能手段有很多種，列舉如下：
（1）采用微電腦控制器控制燃燒過程；
（2）使用精準直流調速電機和燃燒比例調節(jié)閥配合控制器工作；
（3）使用高效熱交換器、降低熱水器表面溫度及排煙溫度、提高換熱效率；
（4）采用智能水控制器，根據(jù)用戶用水量實時調節(jié)燃燒功率；
（5）采用更加合理的燃燒室和燃燒方式，提高燃燒效率；
（6）采用更加合理的過�？諝庀禂�(shù)，降低煙氣帶走熱損失；
（7）采用冬夏分段火力調節(jié)，雙閥三段調節(jié)技術，負荷連續(xù)調節(jié)技術等；
（8）采用紅外燃燒方式；
（9）采用水溫智能控制技術，實施根據(jù)所需溫度進行燃燒調節(jié)；
（10）換熱器選用新材料等（例用鈦合金替換銅制換熱器等）；
（11）增設旁通管降低停水溫升及附帶的能源浪費；
（12）采用模糊控制技術。
中國從20世紀70年代末開始生產(chǎn)燃氣熱水器，經(jīng)過近25年的發(fā)展，產(chǎn)量從20世紀80年代初的幾萬臺發(fā)展到2004年800萬臺以上，燃氣熱水器已經(jīng)成為城市居民用戶中最主要的燃氣終端應用設備之一。據(jù)測算，我國目前居民家庭擁有燃氣熱水器約6225萬臺。按照預測的市場增長率，經(jīng)過科學測算，通過實施能效標準，到2010年可使燃氣熱水器熱效率平均提高2%，就可以累計節(jié)約天然氣2.8億立方米。不僅如此，《燃氣熱水器能效標準》的實施還將促進冷凝式熱水器的研發(fā)和市場化，對企業(yè)節(jié)能技術進步、增強企業(yè)的競爭力也將發(fā)揮出巨大作用。