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为什么高层建筑要使用强排式热水器

     随着城市建设的发展,成都市的高层住宅越来越多,那么高层建筑是否可以使用烟道式热水器,特别是高层建筑中接近底楼的楼层,是否可以使用烟道式热水器,是燃气用户询问最多的问题。要解答这个问题,就要先了解“家用燃气快速热水器”的性能和高层建筑周边风环境的特性。
     在我们的城市中,“家用燃气快速热水器”的使用已非常普及,依据我国“家用燃气快速热水器”国家技术标准,家用燃气快速热水器可按照安装位置和给排气方式进行分类(详见下表):

                                                          安装位置或给排气方式分类
                                   

   

分类内容

 

室内型

自然排气式

燃烧时所需空气取自室内,用排气管在自然抽力作用下将烟气排至室外

烟道式

D

强制排气式

燃烧时所需空气取自室内,用排气管在风机作用下强制将烟气排至室外

强排式

Q

自然给排气式

将给排气管接至室外,利用自然抽力进行给排气

平衡式

P

强制给排气式

将给排气管接至室外,利用风机强制进行给排气

强制平衡式

G

室外型

只可以安装在室外的热水器

室外型

W

     注:在室内型热水器中,“烟道式”和“强排式”属半密闭式热水器,“平衡式”和“强制平衡式”属密闭式热水器。

     由于半密闭式热水器安装在室内时,热水器燃烧所需要的空气来自室内,燃烧以后产生的烟气通过烟道排出室外。因此,安装热水器的房间除了要有良好的通风,能为热水器的燃烧提供充足的空气外,还必须能使燃烧烟气有效地排出室外,这是使用半密闭式热水器非常重要的安全条件之一。
     在半密闭式热水器中,由于自然排气式热水器(即:烟道式热水器)在风力较大时容易出现倒烟,不能确保燃烧烟气有效地排出室外。而强排式热水器除了采用风机排气增加了排气的可靠性外,根据国家“家用燃气快速热水器” 的生产技术标准,强排式热水器还必须带有“烟道堵塞安全装置”和“风压过大安全装置”,这是其他类型快速热水器所不具备的。这两项安全装置不仅保证了燃烧烟气的有效排出,还能够在风压过大,燃烧烟气无法排出时,关闭燃气通路,保证使用者的安全。因此,在我国一些多风的北方城市和沿海城市中,已普遍使用强排式热水器。
     由于成都平原地处四川盆地,风力相对较小,目前在多层建筑燃气用户中,仍然大部分使用烟道式热水器。那么,高层建筑用户能否使用烟道式热水器呢?解答这个问题的关键,首先要确定在高层建筑中使用烟道式热水器能否保证燃烧烟气被有效地排出室外。在确定这个问题之前,先要了解高层建筑周围风环境的影响。
     通常我们会认为,距地面越高的位置风速会越快,风力也会越大。随着城市中的高大建筑物的增多,这些高大建筑物犹如众多的机械搅拌棒,搅动着城市上空的风。正是由于这种搅动,在大风季节时,高层建筑及其群体的布局对建筑自身及其周围造成不良风环境,甚至造成风灾的事件时有发生,这种现象引起了人们的关注和重视。
     通过对不同外形建筑群体的风洞试验结果表明:风在城市中穿行,受到高低错落的建筑物的阻挡,风的流向和流速会发生变化,这就是建筑物的绕流特性。例如:当风垂直吹向高层板式建筑正面时,由于风力在建筑物外墙受阻,迫使一股风向下流动。若建筑物下部有拱廊(过道),则有些风就加速穿过拱廊流向建筑背风面负压区,在拱廊里形成一股强劲的穿堂风。若建筑物整个是密封的,则在下部形成一个固定旋涡,而后分两股流向建筑物两侧,并向背风面负压区流去,至拐角棱边处风速急剧增大,并伴生旋涡。一般而言,在建筑背面越接近侧面拐角处风速越大,越远则稍小些。风绕墙面顺流而下在建筑物背风面形成尾流区,尾流区的负压绝对值,一般边缘处略大,中心区略小。这种绕流特性对近地面2米高度行人活动区间环境风速的影响,经实测,一般实际情况大致如下表所示(设高层建筑物的高度为其周边建筑物高度的4~8倍情况)。
                                  

                                                     板式高层建筑周围环境的近似风速比

绕流情况

(测点)

地面 2高度处与屋顶平均风速的比值

地面有固定旋涡

正面拱廊入口与拐角之间                 (距建筑有一定距离)

0.5  :  1

底层中央有拱廊

拱廊正面入口处

1.2  :  1

绕建筑物拐角处

建筑拐角处

0.95  :  1

     上述例子说明,对于高层建筑来说,并非一定是越高的位置风才越大,在较接近地面的位置,在一定条件下同样会形成较大的风力。当风以一定速度吹向建筑及其群体时,由于建筑物的绕流特性,会在建筑物周围形成诸如街道风、穿堂风、尾涡旋风等各种形式的绕流现象,造成对建筑周围风环境的不良影响。一般情况下,建筑越高对风环境的不良影响越大,高层建筑则更为突出。由于建筑物的形体各异,所处地貌不同,相互间的气体流动干扰是复杂的,更由于风向和风力分布在360o方位角上是变化的,在不同风向角下高层建筑物周围的风力分布也是变化的。使得各种外形的高层建筑物沿周边不同高度上,其风环境的变化是难以预估的。风场实测表明,对建筑物绕流特性影响最显著的是近地面风,而近地面风有着显著的紊乱性和随机性。这使人们尽管采取了各种防护与改善措施,都只能减弱但不可能消除高层建筑及其群体对周围风环境的影响。
     鉴于成都地区虽然少风,但并不排除有风和有大风的可能性,也由于高层建筑周围风环境的复杂多变,以及其对近地面风环境的影响,高层建筑使用烟道式热水器,不仅楼层较高的用户有可能发生“倒烟”现象,即使是楼层较低的用户仍极有可能发生“倒烟”现象。另外,多层建筑使用烟道式热水器也并非不会发生“倒烟”现象,在成都市近几年发生的民用住宅煤气中毒事故中,均是因为烟道式热水器安装或使用不当造成的,其中就包含了由于“倒烟”引起的中毒事故,而这些事故多是发生在多层建筑用户中。
     因此,为了确保用户在使用半密闭快速热水器时的安全,成都城市燃气有限责任公司规定:由本公司供气的高层建筑各楼层均必须安装和使用强排式热水器;对多层及以下建筑的燃气用户推荐使用强排式热水器。

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