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负压风机外框目前暖通空调设计中存在的问题及解决办法高效预混式
摘要： 对照有关设计规范、规定、标准，列举了目前暖通空调工程设计、设备选型、管网布置、制图等方面存在的典型问题，分析了产生问题的原因，提出了解决办法和改进措施。
由于工作上的关系，笔者接触到一些设计单位的暖通空调工程设计，对照《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87(以下简称《设计规范》)、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(以下简称《高规》)、《采暖通风与空气调节制图标准》GBJ114-88(以下简称《制图标准》)、《建筑工程设计文件编制深度的规定》(以下简称《设计深度规定》)等有关规范、规定、标准，发现目前暖通空调设计人员在贯彻执行现行规范、规定、标准方面，在工程设计、设备选型、管网布置方面都存在着不少问题。现将发现的问题及原因分析和解决办法综述如下。
一、贯彻执行暖通设计规范、标准方面存在的问题
1.1 室内外空气计算参数不符合规范要求
《设计规范》规定，冬季室内空气计算参数，盥洗室、厕所不应低于12℃，浴室不应低于25℃。然而，有的公共建筑的厕所、盥洗间(设有外窗、外墙)、住宅建筑的卫生间(冬季有洗澡热水供应，应视作浴室)未设排热器，很难达到室温不低于12℃和25℃的要求。还有的住宅建筑的厨房不设排热器，笔者以为不妥，住宅厨房室内温度亦应按不低于12℃的要求设置排热器。
《设计规范》规定，一些主要城市的室外气象参数应按该规范附录二采用。按该附录二，北京地区冬季供暖室外计算温度除延庆、密云外应为-9℃。而有的工程地处北京近郊区，却取用-12℃，显然是不妥当的。
1.2 供暖热负荷计算有漏项和错项
《设计规范》规定，冬季供暖工程的热负荷应包括加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量。但有的工程在计算供暖热负荷时却未计算这部分耗热量，致使供暖热负荷出入较大；《设计规范》对围护结构耗热量计算各朝向修正率做了明确规定，北0～10%，东、西-5%，南-15%～30%，而有的工程却将各朝向修正率变为北20%，东、西15%，南-5%，有悖于规范要求。
1.3 卫生间排热器型式选择不妥
《设计规范》规定，相对湿度较大的房间宜采用铸铁排热器。然而，不少工程的卫生间采用钢制排热器，亦未加强防腐措施，这是不妥当的。笔者曾看到有些办公楼的厕所采用钢制闭式排热器，但没使用几年，排热器的串片就被腐蚀了，剩下的两根光管也锈蚀严重。实践证明，此类场所最好采用铸铁排热器或铝制排热器。
1.4 楼梯间排热器立、支管未单独配置
《设计规范》规定，楼梯间或其它有冻结危险的场所，其排热器应由单独的立、支管供热，且不得装设调节阀。然而，有的工程将楼梯间排热器与邻室供暖房间排热器共用一根立管，采用双侧连接，一侧连接楼梯间排热器，另一侧连接邻室房间排热器，而且排热器支管上设置了阀门。这样，由于楼梯间难以保证密闭性，一旦供暖发生故障，可能影响邻室的供暖效果，甚至冻裂排热器。
1.5 供暖管道敷设坡度不符合规范要求
《设计规范》规定，供暖管道的敷设应有一定的坡度，对于热水管坡度宜采用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。当然，如确因条件限制，热水管道甚至可无坡度敷设，但此时应保证管中的水流速不得小于0.25m/s。
1.6 厨房操作间通风存在问题
《饮食建筑设计规范》(JGJ64-89)对厨房操作间通风作了明确规定：(1)计算通风量的65%通过排气罩排至室外，而由房间的全面换气排出35%；(2)排气罩口吸气速度一般不应小于0.5m/s，通风管内速度不应小于10m/s；(3)热加工间补风量宜为通风量的70%左右，房间负压值不应大于5Pa。然而，有的工程的厨房未设排气罩，仅在外墙上设几台排气扇；有的虽然设置了排气罩，但罩口吸气速度远小于0.5m/s，选配的通风机风量不足。大多工程未设置全面换气装置，亦未考虑补风装置，难以保证室内卫生环境要求及负压值要求。
1.7 膨胀水箱与热(冷)水工程的连接不符合规范要求
《锅炉房设计规范》(GB50041-92)规定，高位膨胀水箱与热水工程的连接管上不应装设阀门。这里所说的连接管是指膨胀管和循环管。此条对空调冷冻水工程也是适用的。但有的空调冷冻水工程高位膨胀水箱的膨胀管接至冷冻机房集水器上且安装了阀门，这是不允许的。一旦操作失误，将危及工程安全。
1.8 通风空调工程防火阀的设置不符合规范要求
《高规》中规定，风管不宜穿过防火墙或变形缝，如必须穿过时，应在穿过防火墙处设防火阀；穿过变形缝时，应在两侧设防火阀。然而，有的高层建筑，风管穿防火墙处未设防火阀，有的风管穿过变形缝时仅在一侧设有防火阀，而另一侧则未设。另外，有些工程防火阀的位置设置不当。按要求防火阀应紧靠防火墙设置，且连接防火阀的穿墙风管厚度δ≥1.6mm，防火墙两侧各2m范围内的风管应采用不燃材料保温。但有些工程通风空调风管上的防火阀随意设置，远离防火墙，其间的风管既未注明加厚，亦未采取任何保护措施，存在着隐患。
1.9 防烟楼梯间前室送风口风量的确定有问题
《高规》对高层建筑防烟楼梯间前室加压送风量作出了规定，并分情况给出了具体风量值。该条附注中说明开启门时通过门的风速不宜小于0.7m/s；条文说明中规定了门的开启数量，20层以下为2，20层以上为3。《高规》还规定，防烟楼梯间前室的加压送风口应每层设一个。根据这些规定，可以推算出各层前室送风口的风量应为L/2(20层以下)或L/3(20层以上，L为前室总加压送风量)。然而，有的工程，其防烟楼梯间前室送风口的风量却标注为L/n(n为建筑物层数)，显然小了许多。如某12层建筑，防烟楼梯间前室总加压送风量定为16000m3/h，但每层前室送风口风量却标注为16000/12≈1300(m3/h)，显然其风口配小了。正确的标注应是16000/2=8000(m3/h)，应按此配置风口大小。
1.10 误将防烟分区通风量的计算混同于排烟风机风量的计算
《高规》对排烟风机风量作了明确规定：担负一个防烟分区排烟时，应按该防烟分区面积每m2不小于60m3/h计算，担负两个或两个以上防烟分区排烟时，应按最大防烟分区面积每m2不小于120m3/h计算。请注意，这里指的是选择排烟风机的风量，并不是指防烟分区通风量加大一倍(对每个防烟分区的通风量仍然按防烟分区面积每m2不小于60m3/h计算)，而是当排烟风机不论是水平方向或垂直方向担负两个或两个以上防烟分区排烟时，只按两个防烟分区同时排烟来确定排烟风机的风量。然而，有的工程排烟风机水平方向担负面积大小不等的2～3个防烟分区的排烟，设计上错误地将排烟风机风量按其所担负的2～3个防烟分区总面积每m2不小于60m3/h计算，而不是按其中最大防烟分区面积每m2不小于120m3/h计算，致使排烟风机风量偏小，难以满足防火使用要求。还有的通风机(工程)垂直方向担负两个以上防烟分区(内走道)的排烟，设计上误将各层防烟分区(内走道)的通风量按各自的面积每m2不小于120m3/h计算了，而不是按各自的面积每m2不小于60m3/h计算的，无形中将垂直方向各防烟分区(内走道)通风量加大了一倍，致使各层风道、风口配置得偏大。
1.11 高层建筑排烟工程排烟口选型不当
《高规》规定，(通风空调)风管穿过防火分区的隔墙处应设防火阀。笔者认为，排烟风管不宜穿过防火墙，如必须穿过时，应在穿防火墙处设当烟气温度超过280℃时能自动关闭的防火阀，并与排烟风机联锁。然而，有的工程在设计时对此有疏忽。如某工程地下室一排烟工程担负3个房间及1个内走道(各房间与内走道之间的门均为防火门)的排烟，排烟总管上设有一只排烟防火阀，而各房间及走道的排烟口均为单层百叶风口，排烟管穿过各防火墙处均未设排烟防火阀。这样带来的问题是：各房间防火门形同虚设，一旦一个房间发生火灾，将通过排烟管殃及其它房间。正确的做法是：在单层百叶排烟口后(排烟风管穿防火墙处)增设排烟防火阀(280℃自动关闭)或将单层百叶风口改为专用排烟风口(平时常闭，着火时自动开启排烟，280℃重新关闭)。
二、在工程设计中存在的问题
2.1 供暖入口设置过多
设置供暖入口时，既要考虑室内供暖
舒适健康的现代生活要求家用供热工程能够持续低功率运行，在保持室内温度的同时，还必须满足提 供洗浴热水等陡然提升的高功率运转要求。随着人类能源和环保意识的不断提高，供热工程的节能和环保问题也越来越受到重视。与传统燃气壁挂炉相比，预混冷凝式燃气壁挂炉采用特殊设计理念，提高了25%～60%负载时的整机效率 ；燃烧前将燃气和空气充分混合, 优化了燃烧过程，减少了氮氧化物和CO2的排放 ；燃烧后产生的高温气体又通过特殊的热交换装置冷却至凝结温度，吸收蒸汽凝结成水过程中释放的热量，使常年效率保持在100%左右(图1)，节省了能源，保护了环境，因而成为重视环保和能源的国家和地区家庭采暖最为流行的产品。风机的作用是帮助完成燃烧及换热过程。
燃烧是一种剧烈地化学反应，通常会释放出光和热量。最常见的燃烧是可燃物质的剧烈氧化反应。一定比例的可燃物质和氧气是这种氧化反应的必要条件之一。以天然气的燃烧为例，1个体积天然气完全燃烧大约需要10个体积空气（提供所需要的氧气）。燃烧会产生新的产物，如天然气在空气中完全燃烧的产物主要有二氧化碳、水蒸气和氮气。如果是不完全燃烧，燃烧后除了上述产物外，还会含有一氧化碳、醛类、氢化物和氮氧化物等。外部环境对燃烧也有十分重要的影响，如温度、湿度、气压、空气密度和海拔高度等。举例来说，海拔越高，同一燃烧器的效率越低。
预混
预混是指在燃烧前将一定比例的空气和燃气混合，然后送入燃烧器进行燃烧。预混对完全燃烧起着至关重要的作用。预混工程根据需要设计风机的位置，风机位于排气口处称为引风式，风机位于进气口处称为强制式。在国外，尤其是北美地区，引风式多用于热量在空气之间的交换，强制式多用于热量在空气和液体（水）之间的交换。热交换在空气与空气之间进行和在空气与水之间进行的主要区别在于安全性：如果空气? 空气热交换器出现裂缝，会导致燃烧后的气体中含有的有毒气体如一氧化碳等渗入新鲜空气中，发生危险；而空气 ? 水热交换器由于封闭的介质（水）则不会出现类似问题。强制式预混的优点还在于零部件的工作温度较低，因而使用寿命较长，以及燃气和空气的充分混合，改善燃烧效果等。按照空气和燃气混合的位置不同，强制式又分为风机之前预混和风机之后预混。风机之前预混由于空气和燃气在送入燃烧器之前经过风机叶轮的搅拌，能够达到更好的预混效果，更有利于完全燃烧。
电机
燃气风机的驱动电机通常有两种，一种是罩极电机，另一种是直流电机，表1为两者的性能比较。罩极电机的特点是结构简单，成本低廉，但是效率低（20%～40%），速度受线频的限制且不易调节（通常只有1到2档转速），寿命较短（最长25000小时）。新的直流无刷电机改变了传统上的低压直流电源供电方式，在电路板上集成了整流器，可以外接交流电源，在电机的内部把交流电转化为直流电，电机的效率可以达到60%～85%。驱动电路监测转子的角度，产生旋转磁场，驱动转子转动。驱动电路还包括速度监测和控制、滤波器和极性反转保护等功能。直流无刷电机无滑差损耗和杂散损耗，因此，电机的寿命可以达到40000小时以上。 预混式燃气风机的驱动需要考虑多方面因素：风机的输入功率必须最低以优化壁挂炉整体效率（风机效率和工程的阻力决定了风机的输入功率）；风机的使用寿命必须满足壁挂炉的需要。市场普遍认为，预混冷凝式燃气壁挂炉的使用寿命为12到15年，每年的平均运转时间为2000个小时，这也就是说风机至少具有25000～30000小时的运转寿命；此外，壁挂炉的整体噪音水平十分重要。作为潜在的噪音来源，驱动电机的噪音必须进行测量和优化；转速、性能、噪音、控制和寿命要求，使直流无刷电机成为最理想的选择！
结构
预混式燃气风机（图2）采用铸铝蜗壳，由上下两片安装构成。蜗壳的结合部采用防气体泄漏的O型垫圈密封。进风口法兰采用O型圈密封或与特殊的气阀相连接，出风口直接与燃烧器相连或连接通往燃烧器管件。各种法兰适用于不同尺寸的燃烧器；风机的叶轮采用后向离心叶轮，运行空间广泛，并能提供稳定的性能。蜗壳和风叶都采用防静电材料，防止混合气体在进入燃烧器前点火燃烧。电机和蜗壳之间采用了防震连接。这项特殊的设计避免了风机在某个运转速度产生共振，特别适合于对噪音敏感的家庭和商业用途。极性反转保护可以避免在极性反接时对电机部件造成的损害。霍尔元件在电机转动时发出脉冲信号，用来实时监测风机转速。风机的速度可以通过PWM信号或0～10V电压输入进行控制。
气密性铸铝蜗壳、后向离心叶轮和通过PWM信号控制的直流无刷电机使风机产生一条陡峭性能曲线（高风压低风量，见图3），从而具有很高的效率。壁挂炉最大供热能力和风机的特性曲线交点可以得出风机所需的最大性能。压力决定于速度的平方，工程的特性曲线呈抛物线。抛物线的形态取决于不同压力传感器在最小负荷所需的最小压力和额外装置如变流装置、喷嘴、扩散器、排气工程 ；以及燃烧器和热交换器引起的压力损失等。风机提供一个最小气压使气阀正常工作来保证整个工程安全运行。工程最低功率运行所需的最小压力决定了风机的最低配置，虽然实际运行只需要更低的性能。风机的速度控制使壁挂炉能够低功率长时间运转的同时，保留了高功率运转的可能。此外，转速调节作用于风量的控制，因而对于噪音的影响也十分重要。
预混冷凝壁挂炉的控制逻辑是典型的开路控制（特定情况下的闭路控制也可以实现）：如图4所示，控制面板检测到供热需求，对时间、日期、启动特性和进程等参数进行计算，然后把计算结果转化为PWM信号输出给电机、驱动风机以新的转速转动，产生新的压差控制气阀把适量的空气和燃气送入燃烧器燃烧。控制面板通过霍尔元件持续检测风机的转动，保持新的空气和燃气的混合比例。水温变化最终反馈到控制面板，关闭回路。
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1.1 室内外空气计算参数不符合规范要求
《设计规范》规定，冬季室内空气计算参数，盥洗室、厕所不应低于12℃，浴室不应低于25℃。然而，有的公共建筑的厕所、盥洗间(设有外窗、外墙)、住宅建筑的卫生间(冬季有洗澡热水供应，应视作浴室)未设排热器，很难达到室温不低于12℃和25℃的要求。还有的住宅建筑的厨房不设排热器，笔者以为不妥，住宅厨房室内温度亦应按不低于12℃的要求设置排热器。
《设计规范》规定，一些主要城市的室外气象参数应按该规范附录二采用。按该附录二，北京地区冬季供暖室外计算温度除延庆、密云外应为-9℃。而有的工程地处北京近郊区，却取用-12℃，显然是不妥当的。
1.2 供暖热负荷计算有漏项和错项
《设计规范》规定，冬季供暖工程的热负荷应包括加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量。但有的工程在计算供暖热负荷时却未计算这部分耗热量，致使供暖热负荷出入较大；《设计规范》对围护结构耗热量计算各朝向修正率做了明确规定，北0～10%，东、西-5%，南-15%～30%，而有的工程却将各朝向修正率变为北20%，东、西15%，南-5%，有悖于规范要求。
1.3 卫生间排热器型式选择不妥
《设计规范》规定，相对湿度较大的房间宜采用铸铁排热器。然而，不少工程的卫生间采用钢制排热器，亦未加强防腐措施，这是不妥当的。笔者曾看到有些办公楼的厕所采用钢制闭式排热器，但没使用几年，排热器的串片就被腐蚀了，剩下的两根光管也锈蚀严重。实践证明，此类场所最好采用铸铁排热器或铝制排热器。
1.4 楼梯间排热器立、支管未单独配置
《设计规范》规定，楼梯间或其它有冻结危险的场所，其排热器应由单独的立、支管供热，且不得装设调节阀。然而，有的工程将楼梯间排热器与邻室供暖房间排热器共用一根立管，采用双侧连接，一侧连接楼梯间排热器，另一侧连接邻室房间排热器，而且排热器支管上设置了阀门。这样，由于楼梯间难以保证密闭性，一旦供暖发生故障，可能影响邻室的供暖效果，甚至冻裂排热器。
1.5 供暖管道敷设坡度不符合规范要求
《设计规范》规定，供暖管道的敷设应有一定的坡度，对于热水管坡度宜采用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。当然，如确因条件限制，热水管道甚至可无坡度敷设，但此时应保证管中的水流速不得小于0.25m/s。
1.6 厨房操作间通风存在问题
《饮食建筑设计规范》(JGJ64-89)对厨房操作间通风作了明确规定：(1)计算通风量的65%通过排气罩排至室外，而由房间的全面换气排出35%；(2)排气罩口吸气速度一般不应小于0.5m/s，通风管内速度不应小于10m/s；(3)热加工间补风量宜为通风量的70%左右，房间负压值不应大于5Pa。然而，有的工程的厨房未设排气罩，仅在外墙上设几台排气扇；有的虽然设置了排气罩，但罩口吸气速度远小于0.5m/s，选配的通风机风量不足。大多工程未设置全面换气装置，亦未考虑补风装置，难以保证室内卫生环境要求及负压值要求。
1.7 膨胀水箱与热(冷)水工程的连接不符合规范要求
《锅炉房设计规范》(GB50041-92)规定，高位膨胀水箱与热水工程的连接管上不应装设阀门。这里所说的连接管是指膨胀管和循环管。此条对空调冷冻水工程也是适用的。但有的空调冷冻水工程高位膨胀水箱的膨胀管接至冷冻机房集水器上且安装了阀门，这是不允许的。一旦操作失误，将危及工程安全。
1.8 通风空调工程防火阀的设置不符合规范要求
《高规》中规定，风管不宜穿过防火墙或变形缝，如必须穿过时，应在穿过防火墙处设防火阀；穿过变形缝时，应在两侧设防火阀。然而，有的高层建筑，风管穿防火墙处未设防火阀，有的风管穿过变形缝时仅在一侧设有防火阀，而另一侧则未设。另外，有些工程防火阀的位置设置不当。按要求防火阀应紧靠防火墙设置，且连接防火阀的穿墙风管厚度δ≥1.6mm，防火墙两侧各2m范围内的风管应采用不燃材料保温。但有些工程通风空调风管上的防火阀随意设置，远离防火墙，其间的风管既未注明加厚，亦未采取任何保护措施，存在着隐患。
1.9 防烟楼梯间前室送风口风量的确定有问题
《高规》对高层建筑防烟楼梯间前室加压送风量作出了规定，并分情况给出了具体风量值。该条附注中说明开启门时通过门的风速不宜小于0.7m/s；条文说明中规定了门的开启数量，20层以下为2，20层以上为3。《高规》还规定，防烟楼梯间前室的加压送风口应每层设一个。根据这些规定，可以推算出各层前室送风口的风量应为L/2(20层以下)或L/3(20层以上，L为前室总加压送风量)。然而，有的工程，其防烟楼梯间前室送风口的风量却标注为L/n(n为建筑物层数)，显然小了许多。如某12层建筑，防烟楼梯间前室总加压送风量定为16000m3/h，但每层前室送风口风量却标注为16000/12≈1300(m3/h)，显然其风口配小了。正确的标注应是16000/2=8000(m3/h)，应按此配置风口大小。
1.10 误将防烟分区通风量的计算混同于排烟风机风量的计算
《高规》对排烟风机风量作了明确规定：担负一个防烟分区排烟时，应按该防烟分区面积每m2不小于60m3/h计算，担负两个或两个以上防烟分区排烟时，应按最大防烟分区面积每m2不小于120m3/h计算。请注意，这里指的是选择排烟风机的风量，并不是指防烟分区通风量加大一倍(对每个防烟分区的通风量仍然按防烟分区面积每m2不小于60m3/h计算)，而是当排烟风机不论是水平方向或垂直方向担负两个或两个以上防烟分区排烟时，只按两个防烟分区同时排烟来确定排烟风机的风量。然而，有的工程排烟风机水平方向担负面积大小不等的2～3个防烟分区的排烟，设计上错误地将排烟风机风量按其所担负的2～3个防烟分区总面积每m2不小于60m3/h计算，而不是按其中最大防烟分区面积每m2不小于120m3/h计算，致使排烟风机风量偏小，难以满足防火使用要求。还有的通风机(工程)垂直方向担负两个以上防烟分区(内走道)的排烟，设计上误将各层防烟分区(内走道)的通风量按各自的面积每m2不小于120m3/h计算了，而不是按各自的面积每m2不小于60m3/h计算的，无形中将垂直方向各防烟分区(内走道)通风量加大了一倍，致使各层风道、风口配置得偏大。
1.11 高层建筑排烟工程排烟口选型不当
《高规》规定，(通风空调)风管穿过防火分区的隔墙处应设防火阀。笔者认为，排烟风管不宜穿过防火墙，如必须穿过时，应在穿防火墙处设当烟气温度超过280℃时能自动关闭的防火阀，并与排烟风机联锁。然而，有的工程在设计时对此有疏忽。如某工程地下室一排烟工程担负3个房间及1个内走道(各房间与内走道之间的门均为防火门)的排烟，排烟总管上设有一只排烟防火阀，而各房间及走道的排烟口均为单层百叶风口，排烟管穿过各防火墙处均未设排烟防火阀。这样带来的问题是：各房间防火门形同虚设，一旦一个房间发生火灾，将通过排烟管殃及其它房间。正确的做法是：在单层百叶排烟口后(排烟风管穿防火墙处)增设排烟防火阀(280℃自动关闭)或将单层百叶风口改为专用排烟风口(平时常闭，着火时自动开启排烟，280℃重新关闭)。
二、在工程设计中存在的问题
2.1 供暖入口设置过多
设置供暖入口时，既要考虑室内供暖
舒适健康的现代生活要求家用供热工程能够持续低功率运行，在保持室内温度的同时，还必须满足提 供洗浴热水等陡然提升的高功率运转要求。随着人类能源和环保意识的不断提高，供热工程的节能和环保问题也越来越受到重视。与传统燃气壁挂炉相比，预混冷凝式燃气壁挂炉采用特殊设计理念，提高了25%～60%负载时的整机效率 ；燃烧前将燃气和空气充分混合, 优化了燃烧过程，减少了氮氧化物和CO2的排放 ；燃烧后产生的高温气体又通过特殊的热交换装置冷却至凝结温度，吸收蒸汽凝结成水过程中释放的热量，使常年效率保持在100%左右(图1)，节省了能源，保护了环境，因而成为重视环保和能源的国家和地区家庭采暖最为流行的产品。风机的作用是帮助完成燃烧及换热过程。
图1：预混冷凝式锅炉的效率
燃烧是一种剧烈地化学反应，通常会释放出光和热量。最常见的燃烧是可燃物质的剧烈氧化反应。一定比例的可燃物质和氧气是这种氧化反应的必要条件之一。以天然气的燃烧为例，1个体积天然气完全燃烧大约需要10个体积空气（提供所需要的氧气）。燃烧会产生新的产物，如天然气在空气中完全燃烧的产物主要有二氧化碳、水蒸气和氮气。如果是不完全燃烧，燃烧后除了上述产物外，还会含有一氧化碳、醛类、氢化物和氮氧化物等。外部环境对燃烧也有十分重要的影响，如温度、湿度、气压、空气密度和海拔高度等。举例来说，海拔越高，同一燃烧器的效率越低。
预混
预混是指在燃烧前将一定比例的空气和燃气混合，然后送入燃烧器进行燃烧。预混对完全燃烧起着至关重要的作用。预混工程根据需要设计风机的位置，风机位于排气口处称为引风式，风机位于进气口处称为强制式。在国外，尤其是北美地区，引风式多用于热量在空气之间的交换，强制式多用于热量在空气和液体（水）之间的交换。热交换在空气与空气之间进行和在空气与水之间进行的主要区别在于安全性：如果空气? 空气热交换器出现裂缝，会导致燃烧后的气体中含有的有毒气体如一氧化碳等渗入新鲜空气中，发生危险；而空气 ? 水热交换器由于封闭的介质（水）则不会出现类似问题。强制式预混的优点还在于零部件的工作温度较低，因而使用寿命较长，以及燃气和空气的充分混合，改善燃烧效果等。按照空气和燃气混合的位置不同，强制式又分为风机之前预混和风机之后预混。风机之前预混由于空气和燃气在送入燃烧器之前经过风机叶轮的搅拌，能够达到更好的预混效果，更有利于完全燃烧。
电机
燃气风机的驱动电机通常有两种，一种是罩极电机，另一种是直流电机，表1为两者的性能比较。罩极电机的特点是结构简单，成本低廉，但是效率低（20%～40%），速度受线频的限制且不易调节（通常只有1到2档转速），寿命较短（最长25000小时）。新的直流无刷电机改变了传统上的低压直流电源供电方式，在电路板上集成了整流器，可以外接交流电源，在电机的内部把交流电转化为直流电，电机的效率可以达到60%～85%。驱动电路监测转子的角度，产生旋转磁场，驱动转子转动。驱动电路还包括速度监测和控制、滤波器和极性反转保护等功能。直流无刷电机无滑差损耗和杂散损耗，因此，电机的寿命可以达到40000小时以上。 预混式燃气风机的驱动需要考虑多方面因素：风机的输入功率必须最低以优化壁挂炉整体效率（风机效率和工程的阻力决定了风机的输入功率）；风机的使用寿命必须满足壁挂炉的需要。市场普遍认为，预混冷凝式燃气壁挂炉的使用寿命为12到15年，每年的平均运转时间为2000个小时，这也就是说风机至少具有25000～30000小时的运转寿命；此外，壁挂炉的整体噪音水平十分重要。作为潜在的噪音来源，驱动电机的噪音必须进行测量和优化；转速、性能、噪音、控制和寿命要求，使直流无刷电机成为最理想的选择！
结构
预混式燃气风机（图2）采用铸铝蜗壳，由上下两片安装构成。蜗壳的结合部采用防气体泄漏的O型垫圈密封。进风口法兰采用O型圈密封或与特殊的气阀相连接，出风口直接与燃烧器相连或连接通往燃烧器管件。各种法兰适用于不同尺寸的燃烧器；风机的叶轮采用后向离心叶轮，运行空间广泛，并能提供稳定的性能。蜗壳和风叶都采用防静电材料，防止混合气体在进入燃烧器前点火燃烧。电机和蜗壳之间采用了防震连接。这项特殊的设计避免了风机在某个运转速度产生共振，特别适合于对噪音敏感的家庭和商业用途。极性反转保护可以避免在极性反接时对电机部件造成的损害。霍尔元件在电机转动时发出脉冲信号，用来实时监测风机转速。风机的速度可以通过PWM信号或0～10V电压输入进行控制。
图2：RG128/1300-3612
气密性铸铝蜗壳、后向离心叶轮和通过PWM信号控制的直流无刷电机使风机产生一条陡峭性能曲线（高风压低风量，见图3），从而具有很高的效率。壁挂炉最大供热能力和风机的特性曲线交点可以得出风机所需的最大性能。压力决定于速度的平方，工程的特性曲线呈抛物线。抛物线的形态取决于不同压力传感器在最小负荷所需的最小压力和额外装置如变流装置、喷嘴、扩散器、排气工程 ；以及燃烧器和热交换器引起的压力损失等。风机提供一个最小气压使气阀正常工作来保证整个工程安全运行。工程最低功率运行所需的最小压力决定了风机的最低配置，虽然实际运行只需要更低的性能。风机的速度控制使壁挂炉能够低功率长时间运转的同时，保留了高功率运转的可能。此外，转速调节作用于风量的控制，因而对于噪音的影响也十分重要。
图3：性能曲线
预混冷凝壁挂炉的控制逻辑是典型的开路控制（特定情况下的闭路控制也可以实现）：如图4所示，控制面板检测到供热需求，对时间、日期、启动特性和进程等参数进行计算，然后把计算结果转化为PWM信号输出给电机、驱动风机以新的转速转动，产生新的压差控制气阀把适量的空气和燃气送入燃烧器燃烧。控制面板通过霍尔元件持续检测风机的转动，保持新的空气和燃气的混合比例。水温变化最终反馈到控制面板，关闭回路。
图4：壁挂炉的控制逻辑
气阀根据压力状况控制不同燃烧功率所需燃气和空气的数量。气阀所需要的压力由风压开关产生，风压开关通常有过滤器或文丘利管两种。比较其它风压开关而言，使用文丘利管燃气损失最小，成为目前市场上的首选。在实际应用过程中，风机进风口增加的管路（比如吸音管）减小了文丘利管产生的压差，会相应增加进气量。压差是文丘利管管口处和管内最窄处（吸入燃气的地方的）压力差值。风机通过文丘利管压差变化调节转速，因此最好使用较为敏感的文丘利管。
未来，通过lambda探针、电离电极或者CO2探针等电子元件监控排出的气体质量，通过电控气阀调节燃气的供应，能使风机更精确的提供工程所需的压力和风量，也使更小输入功率、更小体积的风机成为可能。
应用
预混式燃气风机适用于高效、环保、节能的各个燃烧领域。除了目前广泛应用于3kW～1000kW的锅炉家用和商用锅炉行业之外，热水器、加湿器、燃气食品加工机、氢燃料电池等领域的应用也亟待开发。
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