热水器技术选型综述

2014-07-01邓秀英

教育教学论坛 2014年22期

关键词：热式电热水器热水器

邓秀英

（柏克德（中国）工程有限公司，上海 200051）

热水器技术选型综述

邓秀英

（柏克德（中国）工程有限公司，上海 200051）

本文对电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、热泵热水器等热水器的工作原理、性能参数进行了详细分析，比较各种热水器的优缺点与能效，为设计者根据设计输入参数提供不同热水器选型参考依据。

热水器；参数比较；技术选型；能效；设计依据

随着热水器在工业与民用建筑中的广泛应用，热水器技术与设备得到很大的发展，种类繁多，基本分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、热泵热水器等几大类。选择热水器，必须先了解每种热水器的工作原理及性能。

一、电热水器

电热水器分为即热式和容积式两种。

1.容积式电热水。容积式电热水器在国内应用比较普遍，一般带水箱，水箱大小根据用户要求设计，由于水箱体积大，需要专门的储物间安放。该热水器有高、中、低水温可选，附设有水电隔离、防干烧、防漏电装置。容积式热水器的关键在于它的内胆。普通的内胆受水质影响，由于结垢现象严重，在水质较好的情况下可使用4年左右。专家一致推荐金圭内胆，因为它特别防腐抗垢，其热水器使用寿命大都超过了30年。储热式电热水器由于第一次使用要加热40多分钟，平时也一直通电加热，浪费电能。

2.即热式电热水器。快速电热水器结合了燃气热水器和贮水式热水器的优点，能源洁净，出热水快速，而且体积小，安装方便。这种热水器的突出优点是：①不需预热。即用即热，真是水门一开，热水即来，快捷方便，适合现代人们快节奏的生活需要，很适合普通家庭盥漱、炊洗、淋浴和理发店用。因不需预热，自然就不需体大笨重的贮水箱和保温层，因而它以体积小、重量轻且易安装，节省空间、节省材料等优点受到人们的欢迎，最重要的是节省人们宝贵的时间。②节能。因不用预热，所以不会产生预热时的热量散失，又因用多少水就放多少水，不会产生像贮水式热水器那样，剩余水会带走许多热量。有的用户为了方便，也想水门一开、热水即来，只好把贮水式热水器总插着电源。北京有关专家曾专门做过试验，40L保温较好的贮水式热水器，一天24小时一点热水不用，也需耗电1.2度以上，并且天气越冷耗电量越大。与此相比，即热式热水器节水、节电，因而国家把这类产品划为节能产品。在用水、用电紧缺的情况下，尤应推广这一产品。③不结垢、寿命长。因这种热水器，一端进凉水，一端出热水，热水温度不会很高，淋浴时一般不会高于45℃，因而管路内不会结垢（因水的结垢温度在80℃以上），发热体温升不会很高，这样水路及发热体的损坏率就会相应减少，因而此类热水器寿命较长。④出水温度恒定，使用舒服。用过贮水式热水器的人，一般都有这样的体验，一开始需放水调温，水温不是凉就是热，一经调好，用不多时水就会变凉，而即热式热水器，一经调好会恒温恒流，使人舒适，且多人连着用也如此。⑤造价低。因不需贮水箱和保温层，节省材料，成本低廉，如贮水式热水器和太阳能热水器，一般多为千元左右，有的竟需2～3千元，而即热式热水器一般只有四五百元（进口的也有1～2千元的，价差折算成电费可用多年，且有不受季节、天气限制的方便。⑥即热式电热水器唯一美中不足的是需功率较大，虽然功率大，并不多花钱。因淋浴要用的热水是一定的，不管是贮水式还是即热式都要耗用同样多的电能。快速电热水器对入户电源容量要求较高，基本要求电线在4～10平方毫米的铜芯专线。电热水器使用时不产生废气，从这一点来看既安全又卫生，但也要注意电热水器漏电问题。虽然电热水器上装有漏电保护，但因使用电热水器导致的触电事故也时有发生。

二、热泵热水器

热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的电力变为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。由于热泵是提取自然界中的能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。在资源越来越匮乏的今天，作为人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术已经在全世界范围内受到广泛关注和重视。热泵热水器是热泵技术在生产热水方面的一个应用，它的供热方式与传统的热水器截然不同，是以空气、水、太阳能等为低温热源，以电能为动力从低温侧吸取热量来加热生活用水，热水通过循环系统直接送入用户或进行小面积采暖。避免了传统燃油、燃气和电热水器能耗大、污染严重、费用高等缺点，可节约75%的日常使用成本，运行不受气象条件制约，是目前学校宿舍、酒店、洗浴中心等场所的热水集中供应系统的最佳解决方案。空气源热泵热水器工作原理与空调器相似，是根据逆卡诺循环原理，采用少量的电能驱动压缩机运行，高压的液态介质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态，并大量吸收空气中的热能，气态的介质被压缩机压缩成为高温、高压的液态，然后进入冷凝器放热，把水加热，如此不断地循环加热，可以把水加热至50℃～65℃。在这过程中，消耗了一份的能量（电能），同时从环境空气中吸收转移了四份的能量（热量）到水中，相对于电热水器而言，节约了四分之三的电能。空气源热泵热水器工作原理图如图1所示。

图1 空气源热泵热水器工作原理

空气源热泵热水器的优特点：

1.安全：空气源热泵热水器不存在电热水器、燃气热水器使用过程中可能出现的易触电、漏电、易燃、易爆、易中毒等安全隐患，安全可靠。

2.经济节能：空气源热泵热水器从自然界的空气中获得热能，可把消耗的电能转化成3倍以上的热能实现供热，它的用电量仅是普通电热水器的二分之一到三分之一，节能效果显著。

3.环保：空气源热泵热水器使用过程中没有废气、废物排放，绿色环保。

4.方便：空气源热泵热水器从空气中获取能量，不受阴雨天的影响，二十四小时全天候使用，可安装于阳台、储物间、地下室等地方，简捷方便，无须专人看管。

5.耐用：使用寿命可达十至十五年，耐用实惠。

三、燃气热水器

燃气热水器由于是快速加热，并有调整温度的装置，只要在开始使用时调到人感觉舒适的温度，以后的热水会一直保持这一温度。由于燃气热水器在使用时要排出大量的废气，废气中除了二氧化碳外，还有一氧化碳。在正常使用、通风良好的情况下，一氧化碳非常少，但如果使用时关闭门窗，通风不良，一氧化碳会增加，严重时会发生中毒事故。使用时如果多加注意，燃气热水器是很安全的。燃气热水器不仅出热水快速、水温恒定，而且购置费用最为便宜。但是燃气热水器必须与自己使用的气源匹配。优点：一开就有热水，方便快速；占用家内的空间小，便于安装，也美观一些；水温一致性好，名牌的燃气热水器不会忽冷忽热；用天燃气供热水，家内的能源平衡性好；使用管道燃气，体积小，安装方便，使用方便，成本低。缺点：由于气源的限制，有时不能安装；有废气需要排出，安装麻烦；消耗大量氧气，北方冬天室内通风不好，注意安全。

四、太阳能热水器

太阳能热水器便是太阳能成果应用中的一大产业，它为百姓提供环保、安全节能卫生的新型热水器产品，太阳能热水器就是吸收太阳能的辐射热能，加热冷水提供给人们在生活、生产中使用的节能设备。太阳热水器通常由集热器、绝热储水箱、连接管道、支架和控制系统组成。其工作原理见图2。

图2 太阳热水器工作原理

1.集热器：系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的白昼。集热器一般采用真空集热管，最大限度地实现光热转换，经微循环把热水传送到保温水箱里。

2.保温水箱：和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器。因为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。辅助电加热安置在水箱里，以备阴、雨、雪天使用，节电90%。并自动化运行。采用同乐搪瓷内胆承压保温水箱，保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长达20年以上。

3.连接管道：将热水从集热器输送到保温水箱，将冷水从保温水箱输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温处理。管道必须有很高的质量，保证有20年以上的使用寿命。

太阳能热水器的优特点：

1.安全：太阳能热水器不存在电热水器、燃气热水器使用过程中可能出现的易触电、漏电、易燃、易爆、易中毒等安全隐患，安全可靠。

2.经济节能：每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于2.5度电的热量，节能效果显著。一次投资长期受益是太阳能热水系统的显著特点。经过我们多年实践证明，一般情况下，太阳能热水器可在2～4年内全部收回投资。

3.环保：太阳能热水器使用过程中没有废气、废物排放，绿色环保。

4.耐用：主要部件真空管使用寿命约为十五年，到期更换后，其他部件还可继续使用一个周期。

5.太阳能热水器的不足之处，最突出的是受外部环境影响较大，如：直接受白天黑夜、季节、气候、地理环境、地域位置影响，因此不能全天候使用。必须与其他能源配套使用，才实现全天候运行。