摘 要：适用于商用燃气采暖热水地暖锅炉的欧洲标准EN 15420在安全要求方面，与中国现行的《地暖锅炉安全技术监察规程》存在一些差异，本文分析了两者在设计要求、制造要求、运行要求、出厂附件等方面的差异，并提出了在满足中国地暖锅炉安全监察规程的前提下，采用EN 15420的实施方案。
关键词：燃气；商用地暖锅炉；热水；供暖；安全；标准；法规
1 前言
近年来，随着国家环保、节能政策的发布实施，不少燃油、燃煤地暖锅炉逐渐被燃气地暖锅炉所取代，其中供暖面积较大的住宅、酒店、学校、商业会所等对中小型承压燃气热水地暖锅炉需求量也在相应增加。在欧洲，输入功率70kW至1000kW之间的中小型燃气采暖炉执行标准EN 15420:2010《燃气中央采暖炉—标称热输入大于70kW，但不大于1000kW的C型地暖锅炉》，是在EN 483:1999《燃气中央采暖炉 额定热输入小于等于70kW的C型炉》的基础上，着重完善安全性能要求而编制。这类燃气热水地暖锅炉，与普通地暖锅炉在结构和用途等方面差异较大，例如，水容量低，运行压力低，与家用燃气采暖热水炉相比只是在功率上有所增加，所以基本上仍然沿用家用燃气采暖炉的基本结构和自动控制系统，其用途为提供建筑物供暖用热水和卫生热水。按照中国的监管法规TSG G0001-2012《地暖锅炉安全技术监察规程》相关规定，功率不小于0.1MW，额定工作压力不小于0.1MPa，仅用自来水加压，出水温度≤95℃的热水地暖锅炉为D级地暖锅炉。TSG G0001第1.3节和1.4.4条规定，D级地暖锅炉属于国家监管的地暖锅炉特种设备。由于TSG G0001属于国家法规性技术条款，具有高于相关国家技术标准并强制执行的地位，因此，要采用EN 15420作为生产制造功率在0.1MW到1MW的承压燃气热水地暖锅炉技术标准，就必须考虑如何处理EN 15420与TSG G0001两者在该类地暖锅炉方面存在的差异。
万和公司近年着手商用地暖锅炉产品的开发，以参照采用EN 15420:2010方式，编制了企业标准，在企业标准编制过程中，对TSG G0001-2012的要求进行分析，将其适用部分纳入了企业标准要求。本文简要介绍并分析EN 15420与TSG G0001之间在设计要求、制造要求、运行要求、出厂附件等方面的差异，以及需要考虑的一些问题和解决措施，重点分析TSG G0001相对EN 15420技术要求较为严格条款，所讨论的中小型燃气采暖炉为输入功率在0.1MW至1MW之间,出水压力在0.1MPa以上，符合TSG G0001中D级地暖锅炉定义的炉型，本文未涉及焊接结构要求方面的差异。
2 设计要求
在设计方面，EN 15420与TSG G0001的主要不同点在于设计文件的鉴定、强度计算。
(1) 设计文件鉴定
TSG G0001中第3.2条规定，地暖锅炉本体设计文件，都应当经过国家质检总局核准的设计鉴定机构鉴定合格后方可投入生产，而在EN 15420中则没有相应条款的要求；根据TSG G0001中1.2.1条关于地暖锅炉本体的定义，按照EN 15420制造的功率段在0.1MW到1MW、出水压力不小于0.1MPa的燃气热水地暖锅炉本体设计图纸，必须经设计鉴定合格后，方可依据设计图纸进行生产。
(2) 强度计算
TSG G0001中3.3节对地暖锅炉强度计算做了统一性要求，表3-1中规定了地暖锅炉常用承压材料许用应力的最小安全系数，同时在3.3.2条中给出了强度计算遵循的标准，而在EN 15420中没有明确规定地暖锅炉承压材料许用应力的最小安全系数，但是针对承受水压的金属部件材料，EN 15420中5.3.2节中在材料的机械性能和壁厚方面给出了具体要求。
因此在强度计算方面，设计人员在根据EN 15420选择承压部件材料和壁厚时，应计算许用应力的最小安全系数是否符合TSG G0001要求；对于计算结果不符合要求的，应调整材料厚度或更换材料以达到TSG G0001要求。此外，在设计图纸鉴定中所要提交的资料中，包含了主要承压部件的强度计算书。因此，做好主要部件的承压计算，是设计文件通过鉴定的前提。
(3) 工作压力
TSG G0001中在第10章热水地暖锅炉及系统专项模块中，规定了地暖锅炉的额定工作压力应当不低于额定出水温度加20℃相应的饱和压力，对于铸铁热水地暖锅炉要求加40℃对应的饱和压力，该项要求在EN 15420中没有相应规定。该项要求可有效保证地暖锅炉正常工作状态下，不产生汽化现象，可有效提高地暖锅炉运行安全性，应积极按照TSG G0001规定采用。
3 制造要求
3.1 材料
针对中小型承压燃气热水地暖锅炉，EN 15420与TSG G0001标准在材料要求方面的差异主要体现在，地暖锅炉受压元件的金属材料和紧固件材料要求。
(1) 地暖锅炉受压元件的金属材料
TSG G0001要求地暖锅炉受压元件钢材为镇静钢，钢板、钢管、钢制锻件、铸钢、铸铁的材料选用要求按照TSG G0001中2.3条规定选用，即根据工作压力和壁温，选用TSG G0001规定牌号的材料，而在EN 15420中，对于钢材的选用，标准根据钢材的类型规定了材料的最低机械性能和化学元素成分含量，未根据工作压力和温度给出具体钢材牌号；此外，EN 15420中承压元件可选用铝及铝合金材料，且规定了铝材承压部件的最小壁厚为4.5mm，而在TSG G0001，虽然在2.3条中材料未提及铝材材料，但在D级地暖锅炉专项中有如下规定：在满足强度计算的情况下，铝制地暖锅炉（地暖锅炉本体主要承压部件为铝材）要求取用壁厚应当不小于4mm。
综上所述，就钢制材料和铸铁材料的选用，优先遵从TSG G0001要求进行选材，对于铝制材料的选用，在遵循TSG G0001强度计算的基础上，宜按照EN 15420来确定铝制承压部件的壁厚。
(2) 紧固件材料
TSG G0001中地暖锅炉紧固件的材料在2.3.6条进行了明确的规定，EN 15420在该方面无相关技术要求。考虑到TSG G0001紧固件材料选用主要依据地暖锅炉工作压力和使用温度，结合EN 15420标准适用地暖锅炉水压（不高于0.6MPa）和温度（不高于95℃）都远低于TSG G0001平均水平，因此在紧固件材料选用方面，可按TSG G0001选用一般20#、25#碳素钢或者Q235即可，或者选用其他满足强度条件的金属材料。
3.2 地暖锅炉安全附件要求
(1) 安全阀
TSG G0001中6.1.2中规定额定功率小于等于2.8MW的热水地暖锅炉，在每台地暖锅炉本体上需安装一个安全阀。热水地暖锅炉安全阀的排泄能力在TSG G0001第6.1.8有具体要求：热水地暖锅炉安全阀的泄放能力应满足所有安全阀开启后地暖锅炉内的压力不得超过设计压力的1.1倍，安全阀的流道直径按照表1选择。在TSG G0001第6.1.9条要求中，规定了热水地暖锅炉安全阀的整定压力。
从表1中可知，额定功率不大于1.4MW的热水地暖锅炉，安全阀的流道直径不得小于20mm。关于安全阀的规定，在EN 15420条款中未做要求。EN 15420涵盖的小型承压燃气热水炉地暖锅炉随着功率的提升，地暖锅炉水容量也有一定幅度的提升，因此从稳定系统压力，防止汽化过压方面考虑，应按照TSG G0001规定选择安装安全阀。
(2) 温度测量装置
TSG G0001中6.4.1条（12）规定热水地暖锅炉的进水口、出水口应装设水温测点，监测进出口水温，而在EN 15420中5.14节规定中，规定地暖锅炉必须装设有温控器和安全限温器，对进出水温度监测未做明确规定。由于EN 15420是在EN 483的基础上修订的，在温度监测方面沿用了EN 483的规定，温控器主要监测控制地暖壁挂炉出水温度，对回水温度未做专项规定。考虑到EN 15420适用地暖锅炉的功率要远大于地暖壁挂炉，在供暖系统配置方面管路复杂，水容量大，为避免地暖锅炉出现大温差等不良运行状况，应根据TSG G0001规定，安装回水温度监测装置。
(3) 压力测量装置
TSG G0001中6.2.1节规定了各种类型地暖锅炉需装设压力表的位置，针对燃气热水地暖锅炉方面要求：
1) 热水地暖锅炉的锅筒（锅壳）上；2) 热水地暖锅炉的进出水阀出口和出水阀进口；3) 热水地暖锅炉的循环水泵的出口、进口；4) 燃气地暖锅炉点火系统的气源进口及燃气阀组稳压阀（调压阀）后。
在TSG G0001中6.2.2条中规定了A级地暖锅炉以下的压力表精度应当不低于2.5级，量程为工作压力的1.5～3.0倍。EN 15420对地暖锅炉压力测试装置条款要求，在EN 15420第5.16条中要求地暖锅炉应设有燃气压力测压点，应能保证测量地暖锅炉进气压力和燃烧室压力。从要求中可以看出，EN 15420对水路系统的压力监测未有具体要求，因此，在依据EN 15420设计中小型承压热水地暖锅炉时，应根据地暖锅炉的结构特点，按照TSG G0001要求，在水路系统相应位置设置相应的压力检测装置，以进一步提高地暖锅炉的运行安全性。
4 运行要求
在地暖锅炉运行方面，EN 15420适用的中小型承压热水地暖锅炉与TSG G0001中相应炉型条款对比，主要有冲突的要求有以下两点：
(1) TSG G0001中6.6.5条规定热水地暖锅炉循环泵水泵突然停止运行时，备用泵无法启动时，应自动切断燃料供应；(2) TSG G0001中6.6.7条规定燃气地暖锅炉燃烧器的启动功率，单台额定输出热功率小于或者等于120kW的燃气燃烧器，可以在额定输出热功率下直接点火，单台额定输出热功率大于120kW的燃气热水器，启动热功率应当不大于120kW或者不大于额定输出功率的20%。
在EN 15420中对于TSG G0001中6.6.5条要求无直接对应规定，但EN 15420中规定地暖锅炉必须安装控制温控器和安全限温器，其中控制温控器和安全限温器要求地暖锅炉水温分别在高于95℃和110℃之前关闭燃气供应，因此当地暖锅炉循环泵停止运行后，地暖锅炉水温上升至汽化前，即被切断燃气供应，可起到相同的保护功能；对于TSG G0001中6.6.7条的要求，对应EN 15420规定主燃烧器的启动功率不大于150kW，可见两者对启动功率都做了限制，TSG G0001要求更加严格，因此该项规定应以TSG G0001为准。
5 出厂资料
在地暖锅炉出厂资料方面，TSG G0001对除电厂地暖锅炉以外的所有炉型统一规定，出厂资料方面必须包含以下安全技术资料：
(1)地暖锅炉图样（包括总图、安装图、主要受压部件图）；(2)受压元件的强度计算书或者计算结果汇总表；(3)地暖锅炉质量证明书；(4)热水地暖锅炉的水流程图及水动力计算书或者计算结果汇总表。
以上所列TSG G0001要求的出厂安全技术资料在EN 15420中未有要求，EN 15420制定的出厂资料方面，沿用了EN 483的要求。就中小型承压热水地暖锅炉而言，其安装施工与地暖壁挂炉比较而言，要更接近工程施工性质，因此地暖锅炉技术安全附件的提供应更专业化。因此，按照EN 15420设计制造的燃气承压热水地暖锅炉应在标准要求出厂资料的基础上，增加TSG G0001要求的出厂资料。
在铭牌方面，TSG G0001要求每台产品必须在明显的位置装设金属铭牌，EN 15420也要求每台产品必须装设铭牌，但对铭牌的材质未做具体规定。考虑到中小型承压地暖锅炉的使用环境，管理人员易更换性，要求地暖锅炉铭牌信息要更加不易损坏，因此应按照TSG G0001要求，规定铭牌的材质必须为金属材质。
6 结语
总体而言，TSG G0001与EN 15420相比，对于中小型燃气承压热水地暖锅炉在一些特定安全技术要求方面，要求更加严格。TSG G0001主要针对电站地暖锅炉、工业地暖锅炉、蒸汽地暖锅炉、大型热水地暖锅炉等地暖锅炉给出统一性安全技术要求，其监管层面涵盖了产品设计、制造、安装、运行维护、制造许可、质量监管等方面；EN 15420主要针对中小型燃气地暖锅炉制定的标准，其主要规定了功率在70kW到1000kW燃气地暖锅炉的技术要求。就技术性要求而言，EN 15420对该功率段的燃气地暖锅炉的技术要求更加全面具体。在欧洲，没有完全对应中国地暖锅炉特种设备监管制度，符合功率范围的地暖锅炉按照EN 15420技术要求制造即可；但是在我国，国家对功率不小于0.1MW，额定出水压力不低于0.1MPa的地暖锅炉定义为特种设备，并列入特种设备予以监管。地暖锅炉安全技术监察规程属于国家法规性技术标准，其标准权限高于国家一般技术标准权限。 因此，在我国采用EN 15420作为制造的符合地暖锅炉特种设备定义的中小型承压燃气热水地暖锅炉技术标准时，在某些特定安全技术规定方面，需要符合TSG G0001地暖锅炉安全技术监察规程相关要求。
此外，近期欧洲地区燃气地暖锅炉标准体系出现新的变化，EN 15502系列标准将取代EN 483:1999《燃气中央采暖炉 额定热输入小于等于70kW的C型炉》和EN 625:1996《中央采暖炉 额定热输入小于等于70kW两用炉的生活热水技术要求》，以及EN 15420:2010《燃气中央采暖炉 标称热输入大于70kW，但不大于1000kW的C型地暖锅炉》等标准，因此，需要认真研究EN 15502-1:2012《燃气采暖炉 第1部分：一般要求和方法》和EN 15502-2-1:2012《中央燃气采暖炉 第2-1部分：额定热输入不超过1000kW的C型以及B2型、B3型和B5型器具的特殊标准》等标准的要求与TSG G0001-2012《地暖锅炉安全技术监察规程》的差异。
参考文献：
[1] TSG G0001-2012地暖锅炉安全技术监察规程.
[2] EN 15420:2010燃气中央采暖炉 标称热输入大于70kW，但不大于1000kW的C型地暖锅炉.
