摘　要：介紹我國燃?xì)鉄崴鞯陌l(fā)展歷程及燃?xì)鉄崴鞯脑肼晛碓?，探討低噪聲?qiáng)排式燃?xì)鉄崴鞯膭?chuàng)新設(shè)計(jì)(改變風(fēng)機(jī)的電機(jī)形式、改變風(fēng)機(jī)安裝及散熱方式、優(yōu)化控制程序)，將低噪聲強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴髋c傳統(tǒng)強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴鬟M(jìn)行噪聲對比。低噪聲強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴髟肼暠仁袌鐾恋膫鹘y(tǒng)強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴髦髁鳈C(jī)型低4～10dB以上，且煙道堵塞保護(hù)功能更智能、更可靠。

關(guān)鍵詞：燃?xì)鉄崴鳎?span lang="EN-US">  低噪聲；  強(qiáng)排式；  耐高溫風(fēng)機(jī)；  直流無刷電機(jī)；  煙道堵塞保護(hù)

Research on Low Noise and Forced Exhaust-type Gas Water Heater

Abstract：The development course of gas water course in China and its noise sources are introduced．The innovative designs of low noise and forced exhaust-type gas water heater that change fan electromechanical type，change fan installation and heat radiation mode and optimize control program are discussed．When the noise of low noise and forced exhaust-type gas water heater is compared with noise of traditional forced exhaust-type gas water heater，the noise of low noise and forced exhaust-type gas water heater is 4 to 10dB lower than noise of mainstream models of the traditional forced exhaust-type gas water heater in the market，and its flue blocking protection function is more intelligent and reliable．

Keywords：gas water heater；low noise；forced exhaust-type；high-temperature resistant fan；brushless DC motor；flue blocking protection

1　我國燃?xì)鉄崴鞯陌l(fā)展歷程

燃?xì)鉄崴魇褂梅奖?、熱效率高，深受人們喜愛。我國燃?xì)鉄崴鲝?span lang="EN-US">20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)，至今已走過50多年的發(fā)展歷程^[1]。20世紀(jì)90年代以前，基本都是小出水量、廢氣直接排在室內(nèi)的直排式熱水器^[2]；90年代中期，較大出水量的煙道式燃?xì)鉄崴髅媸?sup>[3-4]，可將廢氣通過煙道排放至室外，安全性得到了提高；90年代末期，安全性高、安裝相對簡便的強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴鏖_始推廣使用。由于強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴魇褂昧伺棚L(fēng)機(jī)，采用了強(qiáng)化燃燒技術(shù)，使用時(shí)不可避免地發(fā)出噪聲。CB 6932—2001《家用燃?xì)饪焖贌崴鳌芬?guī)定，整機(jī)噪聲在65dB以下(含65dB)為合格產(chǎn)品。在滿足其他指標(biāo)的前提下，產(chǎn)品噪聲越低，越具有市場競爭力。因此，降低噪聲是燃?xì)鉄崴鞲倪M(jìn)的一個(gè)重要方向。

2　燃?xì)鉄崴鞯脑肼晛碓?span lang="EN-US">

①燃燒噪聲

燃燒噪聲是火焰波動(dòng)引起局部區(qū)域流速和壓力變化產(chǎn)生的。燃燒噪聲與燃燒器的火孔熱強(qiáng)度、一次空氣系數(shù)有關(guān)，火孔熱強(qiáng)度越大或一次空氣系數(shù)越大，則噪聲越大。目前燃?xì)鉄崴魃a(chǎn)廠家主要是通過降低火孔熱強(qiáng)度來降低燃?xì)鉄崴髟肼暎丛黾踊鹋艛?shù)目，但是成本也隨之增加。

②風(fēng)機(jī)噪聲

風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪聲主要是周期性的排氣噪聲和渦流噪聲。排氣噪聲是葉輪在一定壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，周期性地?cái)D壓氣體并撞擊氣體分子，導(dǎo)致葉輪周圍氣體產(chǎn)生速度和壓力脈沖，并以聲波的形式向葉輪輻射而產(chǎn)生的。渦流噪聲是葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在其表面形成大量的氣體渦流，這些氣體渦流在葉輪界面上分離時(shí)產(chǎn)生的。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，噪聲越大。

③其他噪聲

其他噪聲包括氣流噪聲、水流噪聲等。

3　低噪聲強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴鞯膭?chuàng)新設(shè)計(jì)

④改變風(fēng)機(jī)的電機(jī)形式

傳統(tǒng)強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴?span lang="EN-US">(以下簡稱傳統(tǒng)熱水器)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1，低噪聲強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴?span lang="EN-US">(以下簡稱低噪聲熱水器)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2。與傳統(tǒng)熱水器相比，低噪聲熱水器的風(fēng)機(jī)采用直流無刷電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)無級變速。調(diào)速方式為PWM(電源脈沖寬度調(diào)節(jié)控制方法)低噪聲調(diào)速，彌補(bǔ)了以往交流電機(jī)檔位調(diào)速產(chǎn)生低頻噪聲的不足。由于采用直流無刷電機(jī)，主控制板可以接收風(fēng)機(jī)的反饋電流信號，以此判斷煙道是否堵塞，解決了運(yùn)行監(jiān)控問題。因此相比傳統(tǒng)熱水器，低噪聲熱水器省去了風(fēng)壓開關(guān)。

②改變風(fēng)機(jī)的安裝、散熱方式

為了降低噪聲，對風(fēng)機(jī)的安裝、散熱方式等進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。為了減小系統(tǒng)阻力，風(fēng)機(jī)突破傳統(tǒng)的豎置安裝，創(chuàng)新性地采用了橫置安裝。通過整機(jī)實(shí)驗(yàn)，在相同的燃燒工況下，橫置風(fēng)機(jī)比豎置風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低300～400r／min。高溫?zé)煔庾鳛楣ぷ鹘橘|(zhì)，對于直流風(fēng)機(jī)來說是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。通過不斷地創(chuàng)新研究，設(shè)計(jì)出一款耐高溫風(fēng)機(jī)，是在蝸殼和電機(jī)之間增加散熱風(fēng)扇和隔熱板，電機(jī)中的控制板安裝在遠(yuǎn)離蝸殼側(cè)。

③優(yōu)化控制程序

a．為了減少傳火時(shí)發(fā)出的噪聲，點(diǎn)火時(shí)，程序會(huì)根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷選擇l段或3段點(diǎn)火，減少傳火。

b．每段的最大負(fù)荷點(diǎn)是噪聲的峰值點(diǎn)，為了盡量降低此處的噪聲，程序上采取了兩個(gè)措施：在滿足煙氣排放的前提下降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；在滿足段間重合區(qū)的前提下，優(yōu)先在下一分段下工作。

c．為了在煙道堵塞時(shí)確保熱水器的安全性，程序上采取了四重保護(hù)措施：前清掃煙道堵塞檢測；具有運(yùn)行過程中的抗風(fēng)壓功能；后清掃煙道堵塞檢測；快速響應(yīng)停機(jī)，即當(dāng)檢測到風(fēng)機(jī)電流突然小于某臨界值時(shí)(出現(xiàn)火焰外溢、黃焰等不良燃燒狀態(tài))，直接關(guān)閉燃?xì)忾y門，熱水器停止運(yùn)行。通過檢測可知，低噪聲熱水器(采取四重保護(hù)措施)的煙道堵塞保護(hù)功能比傳統(tǒng)熱水器(采用風(fēng)壓開關(guān))更智能、更可靠。

4　與傳統(tǒng)熱水器的噪聲對比

選取市場上主流容量(11L／min、13L／min、16L／min)的強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴髦髁鳈C(jī)型與低噪聲熱水器進(jìn)行噪聲對比測試，測試結(jié)果見圖3～5。

由圖3可知，當(dāng)熱負(fù)荷在18kW以下時(shí)，11L/min的低噪聲熱水器的噪聲比主流機(jī)型低7dB以上；最大熱負(fù)荷時(shí)，低4dB以上。

由圖4可知，當(dāng)熱負(fù)荷在21kW以下時(shí)，l3L／min的低噪聲熱水器的噪聲比主流機(jī)型低10dB以上；最大熱負(fù)荷時(shí)，低6dB以上。

由圖5可知，當(dāng)熱負(fù)荷在24kW以下時(shí)，l6L／min的低噪聲熱水器的噪聲比主流機(jī)型低10dB以上；最大熱負(fù)荷時(shí)，低4dB以上。

5　結(jié)論

低噪聲強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴魍ㄟ^改變風(fēng)機(jī)電機(jī)形式、改變風(fēng)機(jī)安裝及散熱方式、優(yōu)化控制程序，達(dá)到降低噪聲的目的。低噪聲強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴鞯脑肼暠仁袌錾系膫鹘y(tǒng)強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴髦髁鳈C(jī)型低4—10dB以上，且煙道堵塞保護(hù)功能更智能、更可靠。

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本文作者：邱步  畢大巖  劉永生  周素娟

作者單位：艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司