燃气热水器原理解析：什么是燃气热水器的分段燃烧、气水双调、水量伺服？

因为我们公司的业务主要是锅炉（两用炉、系统炉和采暖热水二合一锅炉）和水箱，都和生活热水相关，因此在工作中，也不断有朋友问生活热水相

因为我们公司的业务主要是锅炉（两用炉、系统炉和采暖热水二合一锅炉）和水箱，都和生活热水相关，因此在工作中，也不断有朋友问生活热水相关的问题，陆陆续续我在知乎上也写了很多的文章，下面是具体的相关文章链接，供大家参考。

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关于生活热水的问题中，很多时候，很多时候大家会问起燃气热水器的三个技术：气水双调、水量伺服，以及分段燃烧。 这三个技术都有助于提升燃气快速式热水器的温度控制性能。 所以朋友们问起燃气快速式热水器与壁挂炉两用炉的热水性能对比和选择，以及如何在快速式热水器和生活热水水箱这样的容积式热水器选择，这三个问题的时候常常都会涉及到这两个问题。 今天我就用相对通俗的语言来给大家解释一下这个问题。

首先要说明的是分段燃烧、气水双调和水量伺服，这几个词汇都是具有一定销售性质的语言，有时候不同厂家用同一个词，可能会有一点差异。 我只能说，就我看到的主流的厂家，使用这三个词汇时，所指的技术。

首先对于普通的燃气热水器，其构造原理图如下，非常简单。就是进水上一个水流开关，给控制器一个信号，燃气热水器点火，然后控制器控制燃气阀开度大小，来控制水温。 当然也有可能会用流量传感器，但是只是测量一个启动流量，水流量并不参与控制，只是负责启停燃烧。

那么分段燃烧呢，就是把原来由一个燃气阀改成了两个燃气阀甚至更多，这样就可以提供更低的最小功率和更宽广的火力调节范围，原理图如下。 如果两个燃气阀都关到了最小，水温还是控制不住，那么索性关掉一个燃气阀，只用一个燃气阀来调节，这就是所谓的分段燃烧。

气水双调本质上是在原有热水器温控的基础上，增加了一套独立的自力式温控措施（本质上属于比例式的控制 P控制），通过限制和改变通过热水器的流量，来提高热水器出水温度的稳定性。这套自力式温控措施，通常使用记忆合金，利用记忆合金在不同温度下的形状改变，来调整通过热水器的水量，从而间接地改善了热水器出水温度的稳定性。 原理图如下：（注意，为了表达清楚，这只是原理图，每个厂家的实际结构可能会有差异）

水量伺服，其原理上，是在原有的PID（比例积分微分）或者PI（比例积分）的闭环水温控制中，额外增加了一个开环的前馈控制，将水量变化，引入到水温控制中，从而提高燃气快速热水器的温控精度。 原理图如下：

理论说完了，里面设计到的自控专业词汇 （比例积分微分控制、比例积分控制、比例控制、前馈控制），大家可在知乎自行检索，我就不赘述了。 那我们怎么用通俗的语言来解释了，用个也许不是特别恰当的类比吧（在类比里，我会在括号中对应说明热水器中的相应原理和部件）。

我们把热水器控温的过程，比作一个大爷在开车，对大爷的要求是用油门（燃气阀）来控制车速（水温），但是呢，碰巧这个车是个肉车，也就是踩了油门，要等一下车速才能上去，收油门也是一样，车速要等一下才能慢下来 （由于快速式燃气热水器的结构特性，他的换热器具有一定的水容积和金属，带有一定的热容，也就是具有一定的惰性和迟滞，燃气量变大变小，水温变化要稍微迟一点）。

正常开平路的时候（水流量恒定的时候），大叔开得稳得很（水温非常稳定），但是路上难免有个上坡（水量变大）或者下坡（水量变小），这时候大爷由于开了辆肉车，油门和车速之间有个时间差（快速式热水器的结构特性，迟滞），尤其是上下陡坡（水流量变化比较大），速度控制就会有点问题，不够精确（温度波动）。

那么气水双调的工作原理是怎么样的呢？气水双调派了个铁憨憨，在车前头拿着木板、铲子和泥土，给你铺路，你不是下陡坡（水流量变小）吗？我给你把路垫平点（增大水流量），这样你就不用收油门了（减小燃气量）。 反之，如果上陡坡（水流量变大），我也把路给你垫平点（减小水流量），这样你就不用猛加油门了（增大燃气量）。 这么一说，大家是不是觉得为啥我说气水双调是有点铁憨憨的意思了，如果水流增大或者减小是由于外界因素，例如水压变化造成的，这么做也没问题。 但是如果是用户自己想要水更大一点呢？比如花洒开大一点，那么这个铁憨憨的做法就显得有点不合理，有点笨。

水量伺服，就稍微好一点，它是怎么做的呢，它给大叔派个眼睛好使的妹子作为副驾（流量传感器），远远地看到下坡（提前感知到水流减小）就提前通知大爷，早点收油门（减少燃气量），而且还告诉油门大概要收多少，搞点提前量出来，真到了下坡的时候，速度就不会超（水温过高）。 反之亦然。

说完这段，估计大家明白了，眼睛好使的妹子，肯定是要比铁憨憨强一点的，或者说聪明一点的。 不知道我这个类比，大家觉得怎么样，能把气水双调和水量伺服说清楚吗？

那么延伸一下，快速式燃气热水器的热水更舒适，还是燃气两用壁挂炉的热水更舒适？我个人看法是那两种具体产品比较：

1. 如果是普通两用炉和普通燃气热水器，他们的热水温度控制精度应该在一个等级上。
2. 不过要指出的是，很多非冷凝普通两用炉，其最小功率过大，就是油门没法收很小，在碰到下坡路（夏季，自来水温度比较高，或者流量很小的时候），车速就会过快（热水超温），如果拿这个产品和采用分段燃烧的燃气热水器，夏季的温控精度和热水恒温控制肯定是要差一点的。
3. 如果是冷凝炉就好很多，热水温度控制精度和分段燃烧的燃气热水器差不多。

在燃气热水器的三种技术中，如何评价呢？

1. 我个人认为分段燃烧是最有价值的，是属于雪中送炭级别的。
2. 其次是水量伺服，可以叫做锦上添花。
3. 气水双调并非是一个理想的方案，你说它画蛇添足也不算过分
4. 最后补一刀的是，就算把控制做得再好，快速式热水器在热水舒适性上还是有局限性，尤其是水温的稳定性方面天然地弱于容积式热水系统，水温控制得再好，也没有提前烧好一包水在那里来得稳定；同时短时大流量供水上也受到最大加热功率的制约。但容积式热水系统和快速式（即热式）热水系统也是互有优缺点，也需要根据具体情况定。

如果需要给一些推荐性的建议的话，在使用燃气作为能源的前提条件下：

1. 中小户型：

• 没有采暖需求的，建议选择带有分段燃烧功能的燃气热水器，至于水量伺服，属于锦上添花。
• 有采暖需求的，建议采用冷凝两用炉（可同时改善采暖和热水的舒适性和经济性）或者带有分段燃烧功能普通非冷凝炉（可改善热水舒适性）

2. 大别墅：

• 没有采暖需求的，但热水需求强的，可以选择带有分段燃烧功能的大功率燃气热水器，或者容积式燃气热水器。
• 有采暖需求的，我建议采用锅炉加水箱的形式。

3. 至于介于两者之间的联排或者大平层，需要根据房屋的具体情况和客户的需求，根据事情情况选择，在以上提到的解决方案中灵活选择。 ：

1. 总体上，如果热水需求强，同时有采暖需求的，就更偏锅炉加水箱。
2. 如果空间小，热水需求弱，同时有采暖需求的，就更偏燃气热水器一些。

好了，这就是一点关于燃气热水器的简单科普文章，补上了我以前关于热水文章中的一个缺环。 文章有点长，感谢看到这里的朋友，喜欢的话就

这就是今日份的闲聊，我是爱瞎打比方的鸟叔。

2021 随笔