
为什么说地暖的回水温度越低,锅炉的热效率就越高,越节能?
前些天在我的一篇“采暖面积76平,有必要上冷凝炉嘛?”的回答下方,有一位叫“搬运工老何”的行业大咖在我下方留言:

今天我就这个问题针对关心该问题或即将准备选购及已经选购炉子的客户就如何增效降耗的正确操作方法讲清楚。所有的问题都是围绕冷凝炉之冷凝这个问题展开的,或更准确的说本文的题头就只适用于冷凝式壁挂炉。
从热量传递原理分析
- 热量传递遵循从高温物体向低温物体传递的规律。在锅炉地暖系统中,热水温度高,室内环境温度相对低,热水在管道中流动时,热量就会不断从热水传递到室内。
- 当回水温度低时,表明热水在管道中流动过程中,与室内环境之间一直保持着较大的温差。较大的温差会使得热量传递更加迅速和充分。就像水从高处往低处流,落差越大,水流得越快越多。这里热水与室内环境的温差类似水的落差,温差大,热量传递就更高效,更多的热量从热水传递到室内,潜热回收效率提高。
- 由于更多热量传递到室内,实现同样的室内取暖效果,就不需要锅炉消耗过多能源来产生热水,从而达到节能的目的。
从能源利用效率层面解释
- 锅炉消耗能源产生热水,热水携带的热量是我们期望用来温暖房间的。如果回水温度高,说明热水中还有较多热量没有释放到室内就流回锅炉了,这部分热量就被浪费掉了。
- 而回水温度低意味着热水中的热量大部分都传递给室内了,能源得到了更充分的利用。例如,同样消耗 100 单位能源产生热水,回水温度低时,可能有 90 单位热量被房间吸收利用;回水温度高时,可能只有 70 单位热量被房间吸收,剩下 30 单位热量就白白流回锅炉浪费了。所以回水温度越低,能源利用效率越高,也就越节能。
降低地暖回水温度确实能显著提升潜热回收效率。其核心原理主要基于以下两点:
1. 核心在于“冷凝”
普通壁挂炉效率难以突破90%-93%,是因为高温烟气(内含水蒸气)带着大量热量直接排走。
天然气的燃烧过程:CH4+2O2=CO2+2H2O 甲烷+氧气=二氧化碳+水(气态)。
要让水蒸气凝结释放出潜热,就必须让它的温度降到露点温度(约57℃)以下。

地暖回水温度越低,它与高温烟气的温差就越大,换热就越充分。当回水低至30℃-40℃时,就能高效地把烟气冷却到露点以下,促使水蒸气大量凝结,从而“回收”本将被浪费的热量,使热效率可能达到100%以上(按低位热值计算)。以阿里斯顿CLAS ONE24系列为例,其热效率可达108%之高!
2. 温差驱动换热
根据热力学第二定律,温差是热量传递的动力。更低的回水温度意味着与烟气之间的换热温差更大,能更彻底地吸收烟气热量,排烟温度也越低,热损失就越小。就这个问题,本人亲自做过以下试验:用我的右手掌离锅炉排烟口30厘米的距离,分别试过普通炉与冷凝炉,发现普通炉温度超110度,太烫根本坚持不了2秒钟。而冷凝炉的温度40度多点当烤炉烘手很温和。
顺带说下,这个结论在空气源热泵系统里也同样成立。降低回水温度能减小压缩机的压缩比,从而提高能效比(COP,即性能系数)。
当房间在达温时,炉子基本处于25%或更低的热输出负荷。

正是如此,“无锡嘉骏”在做好地暖系统设计的同时,会推荐客户更高热效率输出的品牌机型。然而所有厂家出厂时,冷凝炉出水温度最低只能设置到35度。再也无法调低。然而经过认真阅读阿里斯顿CLAS ONE系列安装说明书发现某页清楚的写着:

说明所有机器默认出厂是35-82度设置。重新设置后,出水温度是可以从20度-45度间调节的。于是找相关人员帮助,一直到23年底该调节技术到手。开始从自己家调试学习了解。
24年6月开始经过学习论证后发现低温送水在效果不变的前提下能耗断崖式的下降后,我决定将该功能完全释放给我的用户们无偿使用了。

当然并不只是将炉子的出水温度调低就一定降能耗的。前提是铺设管路要合理科学。当水温下降了,流量必须要做相应的增加。因为:系统释放热量∝流量×(供水温度-回水温度)
由此可以得出两个结论:情况 A:如果流量不变,当室外变冷,房间需要更多热量时,地暖需提高供水温度。(能耗增加)情况 B:如果供水温度不变,地暖系统释放的热量取决于流量和温差的乘积。如果流量很大,水还没怎么降温就流回去了,这时 Δt 很小。如果流量较小,水在管路里停留时间长,充分散热,这时 Δt 较大。总之热量:两者乘积决定了总的供暖效果。
回到大家关心的"回水温度越低,效率越高"
- 公式角度:对于冷凝炉而言,热量的计算不仅仅局限于水侧 (Q=c×m×Δt),还包括烟气侧的热量回收。
- 物理本质:回水温度越低,意味着进入壁挂炉换热器的水温越低。
- 低温的水流经烟气换热器时,与高温烟气形成了巨大的温差(Δt)。
- 巨大的温差能更彻底地把烟气热量吸走,导致烟气温度从110℃以上降低到40-50℃,甚至更低。
- 烟气温度低于露点,水蒸气凝结,释放潜热被吸收。
望以上内容能给需要采暖的准用户们一点点小小的帮助!
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