瓦斯爐節能方式面面觀

▓撰文：吳國光 ▓圖片提供：工研院能環所

目前市面上不管是賣場、拍賣網站或是購物頻道都有搭著節能減碳風潮販售所謂的瓦斯爐節能網、節能鍋、高效率瓦斯爐等，這些產品都宣稱可大幅減少瓦斯的使用量，同時使用安全性沒有疑慮，有些產品甚至提出測試數據以證明自家產品的優越性能，然而事實真是如此嗎？以下本文就幾種常見的瓦斯爐節能方式逐一分析。

一般家用瓦斯爐具原理

目前市面上常見之家用瓦斯爐具，絕大多數皆是利用本生式燃燒器的組合品。其燃燒模式為部分預混燃燒，作用原理乃利用燃料從噴嘴噴出時所帶動之噴射流在流經混合管喉部時將空氣吸入（一次空氣，Primary Air），然後在混合管擴張段至爐頭間混合，最後與空氣充分混合之燃料經由爐頭上的焰孔噴出而燃燒，不足的空氣量則由爐頭周圍的空氣來加以彌補（二次空氣，Secondary Air），故稱為部分預混燃燒。混合管的形狀通常為文式管（Venturi Tube），也有的是整個混合管管徑皆相同，但文式管有空氣與燃料之混合性能較佳，不易產生渦流，一次空氣吸入能力較大等優點，故多採用此種設計。

高效率瓦斯爐

瓦斯爐對鍋體的加熱機制可分為傳導、對流及輻射，由於空氣的熱傳導係數很低，故透過熱傳導機制來加熱鍋體的比例不高，因此瓦斯爐對鍋體的加熱主要是靠對流及輻射兩種方式，所以要提升瓦斯爐的效率主要就是從增加對流及輻射熱傳來著手。

目前市面上高效率瓦斯爐的設計可分為渦漩式、低鍋架式及紅外線式；渦漩式設計是讓瓦斯爐產生渦漩火焰，其設計效果在於可集中火焰並增加擾流，延長火焰於鍋體下方的停滯時間，藉以提升對流熱傳效果，並依火焰的型式可分為內渦漩及外渦漩兩種設計。內渦漩一般來說熱效率會較外渦漩設計來的高，但外渦漩的一氧化碳（CO）排放量則較內渦漩設計來的低，但這並非絕對，仍要看各家廠商的設計製作能力而定。

低鍋架式的設計原理就是降低鍋架的高度，使火焰與鍋體的加熱距離縮短，減少熱量散失，以達到提升瓦斯爐熱效率的目的，方法雖然簡單，但卻相當有效。然而鍋架高度並非越低越好，而是有一最佳值。此外，降低鍋架高度會造成CO排放量明顯增加，故設計上需在效率及安全性上取得平衡。

紅外線式瓦斯爐的設計主要在爐頭上方加裝一陶瓷板，火焰先是加熱陶瓷板，再藉由高溫陶瓷板所放出之紅外線來加熱鍋體。由於紅外線式瓦斯爐主要是靠輻射熱傳來加熱鍋體，因此對流熱損相較於傳統瓦斯爐來的低很多，故熱效率較傳統瓦斯爐為高，同時紅外線式瓦斯爐類似無焰燃燒，故不易被風吹熄是其特點。惟紅外線式瓦斯爐爐頭上方有一陶瓷板覆蓋，故二次空氣極難進入，因此紅外線式瓦斯爐是屬於全一次空氣式瓦斯爐，亦即燃燒空氣全部由一次空氣提供，若在設計上無法達到完全燃燒所需之一次空氣量，將使CO排放量大幅增加，而無法像傳統瓦斯爐可靠二次空氣來彌補不足的空氣量，故在設計時需特別注意安全性。

至於在節能效果及使用安全上，由於瓦斯爐的熱效率及CO排放量有標準檢驗程序（CNS 13604），同時也有節能標章的審核機制，故只要是有獲得節能標章的產品，其節能效果及使用安全性都沒有問題。

瓦斯爐節能網

在網站及購物頻道上有販賣所謂的瓦斯爐節能網，其產品外觀類似鐵絲網，號稱只要放置在瓦斯爐頭上，就可將爐火轉換成高熱能紅外線，達到節能的效果，並且安全無虞。就其使用原理來看，瓦斯爐節能網是利用火焰加熱金屬線，再利用高溫金屬線所放出之紅外線來增強輻射熱傳，以達到節能的效果，原理類似紅外線式瓦斯爐。但這有幾個問題產生：

首先，瓦斯爐節能網是使用在傳統瓦斯爐上，而傳統瓦斯爐仍須二次空氣來幫助完全燃燒，在爐頭上使用瓦斯爐節能網會阻礙二次空氣進入火焰，這將造成CO排放量增加，除非該瓦斯爐之一次空氣量已足以提供完全燃燒所需，否則除了造成CO排放量增加外，熱效率也會因燃燒不完全而降低；再者，金屬相較於陶瓷其蓄熱能力較差，因此熱量很容易被導引至外界散失，增加熱損。因此瓦斯爐節能網是否具有節能效果就端看其所增加的輻射熱傳與可能增加的熱損及燃燒不完全等潛在不利因素競爭的結果。

至於有些市售產品提出實驗數據來加以佐證其產品性能，若仔細探究其測試方式實際上有待商榷。例如CO的排放量，其測試方式是採用空爐，亦即瓦斯爐頭上並未放置加熱鍋體，同時取樣位置並不固定，且非均勻取樣，如此一來所取樣到的氣體很可能並非燃燒廢氣，而是一般空氣，因此其可信度就值得存疑。標準的取樣方式應依照CNS 13604所規定的方式來進行。另外也有其他產品宣稱使用瓦斯爐節能網可提高火焰溫度，然其測試方法是採用紅外線測溫槍，而紅外線測溫槍只能量測物體的表面溫度，因此其所量測到的溫度並非火焰溫度，而是瓦斯爐頭或是瓦斯爐節能網的表面溫度。整體來說，瓦斯爐節能網在不同的瓦斯爐上使用會產生不同的效果，因此很難確保其具有節能效果且使用上安全無虞。

節能鍋

另一種常見的瓦斯爐節能方式就是使用節能鍋。節能鍋的型式依設計原理主要可分為兩種，一為增加熱傳效果，另為蓄熱再利用。增加熱傳效果之節能鍋設計主要是利用增加鍋底及鍋內之熱傳面積，增加熱傳效率。一般來說，熱傳面積越大，熱傳效果越好，但製造成本也會同時增加。蓄熱再利用之節能鍋則是在鍋底加裝一蓄熱體，可在加熱的同時將熱量儲存於蓄熱體當中，因此當關閉瓦斯爐時，儲存於蓄熱體當中的熱量仍持續放熱，因而達到再加熱的效果。基本上節能鍋都有不錯的節能效果，有些節能效果甚至可達30％以上，且使用方式和一般鍋子無異，安全性上也較無問題，價格偏高則是其主要缺點。

其他節能方式

在瓦斯爐操作習慣上做些調整也可達到節能的效果，例如瓦斯大小調整至火焰不超出鍋底即可，火越大雖然加熱時間可縮短，但效率也會大幅降低，亦即供給的熱量雖多，但熱量散失也同樣增加，反而耗能；此外烹煮時內容物不要裝太滿，若在烹煮時湯汁不小心滴到爐頭，久而久之會阻塞爐頭上的焰孔，造成燃燒不完全，不但效率降低，CO排放增加，同時鍋底容易變黑。整體來說，良好的瓦斯爐操作習慣是不用花錢，又能達到節能的最好方式。（作者任職於工研院能環所工業節能技術組熱能應用研究室）