温控舱对燃气热水器恒温特性的影响研究

吴桂安 郭灵华 邓飞忠 仇明贵

（华帝股份有限公司 中山 528400）

引言

随着燃气热水器的普及和舒适洗浴概念的推广，燃气热水器出热水温度的稳定性及洗浴过程恒温性能的控制成为了行业研究的重点。目前行业的恒温主要是通过恒温算法来进行调节控制，燃气热水器恒温控制算法经过多年的技术发展基本已趋于成熟，但由于受其固有特性的限制，燃气热水器从开机-点火燃烧-温度稳定过程中会输出一定数量的冷水从而导致洗浴期间短暂开关水过程出现水温忽高忽冷的情况。

GB 6932-2015对恒温热水器热水性能评价的指标主要有热效率、热水产率、热水温升、停水温升、加热时间、热水温度稳定时间、热水超调幅度、水温波动等。但用户在实际使用热水器过程中，痛点较大是对其间短暂关水再开水过程存在的水温忽高忽冷问题。其中加热时间、热水温度稳定时间、热水超调幅度、水温波动、停水温升等，这些关键恒温特性指标对此问题的影响因素较大。

本文通过分析研究一种温控舱，应用热水器内部结构中，可有解决用户用水过程中短暂关水再开水存在的水温忽高忽冷而造成洗浴不舒适的问题，而在结构特性满足要求的条件下，温控舱的选型对燃气热水器水温特性影响极为重要。

1 温控舱工作原理

温控舱作为一容积腔体串联于热水器出水端，当热水器关水后温控舱内自动储存腔内体积热水。

1）当热水器短暂开机重启动后热交换器先流出的高温内存水与温控舱内存水混合从而降低了出水的温度，避免因停水温升过导致使用不舒适；

2）热水器重启后因点火至燃烧加热过程会输出一定未经换热系统加热的冷水，其进入温控舱内与腔内的热水混合，从而实现了整机的续温功能从而有效地解决了热水器开关机后水温在一段时间内忽冷忽热的现象。

3）温控舱工作原理图及其应用特性曲线示意图，如图1及图2。

2 不同使用条件下热水器水温特性分析说明

对于内部核心系统结构相同的恒温型燃气热水器，在恒温算法及使用环境条件一致的情况下，其水温特性受水路系统影响，可通过以下试验方法分析温控舱对热水器水温特性的影响，主要分析加热时间、停水温升、水量变化等三个指标。

下面以一台16 L（30 kW）恒温燃气热水器水路系统为例：

①测试条件：室温为20 ℃±5 ℃，天然气，额定燃气压力2 000 Pa

②测试方法：通过热水器出水端无温控舱、带温控舱容积条件下进行试验测试，连续测试出水口温度，并记录测试结果。

2.1 温控舱对加热时间影响的试验分析

1）测试方案

设定60 ℃开机温度，0.1 MPa水流量10 L/min，采用数显温度测试仪连续测试出水口温度，测试结果记录表1。

2）测试结果分析

① 由表1可得出以下结论，首次开机启动，温控舱会使加热曲线整体右移。容积500 mL时加热时间约加长3 s，容积700 mL时加热时间约加长4.5 s；

②根据公式：CmΔt=PT 可知，温升及功率一定的条件下，随着水的质量的增大，加热时间也随之增大，与实际测试结果一致；

③随着温控舱体积增大，热水器首次开机加热时间也会随之加长。

2.2 温控舱对停水温升影响的试验分析

1）测试内容

短暂停水重启（试验测试以1 min为基准），水流量 10 L/min,采用数显温度测试仪连续测试出水口温度，测试结果记录，见表2、表3、表4。

图1 温控舱工作原理图

图2 应用特性曲线示意图

表1 有无温控舱对热水器加热时间的影响

表2 测试结果记录①

表3 测试结果记录②

表4 测试结果记录③

2）测试结果分析

①水流量一定的条件下，温控舱容积越大，水温波动值越小；

②进水温度越低，水温波动越大，带温控舱可很大程度减小水温波动幅度；

③带温控舱机型可有效的解决洗浴过程间断开关水出现温差较大导致水温忽高忽冷问题。

2.3 温控舱对水量变化影响的试验分析

1）测试内容

设定60 ℃开机温度，采用数显温度测试仪连续测试出水口温度，测试结果记录如图3、图4。

2）测试结果分析

①水量变化时，带温控舱机型能显著降低水温上升/下降幅度，从而有效降低对洗浴舒适性的影响；

图3 水流量减半（由12 L骤降至6 L） 测试结果

图4 水流量加倍（由6 L骤降至12 L） 测试结果

②温控舱容积越大，热水器温度变化越小，恒温效果越好。

3 结论

本文介绍了温控舱的工作原理及其在燃气热水器上应用对水温舒适性所造成的影响，通过进行相关的基础试验与相关试验结果分析，主要结论有：

1）带温控舱机型，由于舱体内存在一定体积冷水其首次开机出热水时间会相对延长，为解决此问题对用户洗浴舒适性的影响建议搭载零冷水功能模块使用。

2）洗浴过程温控舱模块的应用可以有效解决因用户进行短暂开关操作而产生的忽高忽冷问题，从而提高洗浴舒适性。

3）洗浴过程由于水压波动造成水量突变，温控舱模块的应用，可有效解决水温大幅突变而提高洗浴舒适性。

4）温控舱作为一舱体结构应用于热水器中，其结构除应考虑其冷热水混合效果同时还需充分考虑其受压及耐腐功能特性。