熱水器技術選型綜述

鄧秀英

（柏克德（中國）工程有限公司，上海 200051）

熱水器技術選型綜述

鄧秀英

（柏克德（中國）工程有限公司，上海 200051）

本文對電熱水器、燃氣熱水器、太陽能熱水器、熱泵熱水器等熱水器的工作原理、性能參數(shù)進行了詳細分析，比較各種熱水器的優(yōu)缺點與能效，為設計者根據(jù)設計輸入?yún)?shù)提供不同熱水器選型參考依據(jù)。

熱水器；參數(shù)比較；技術選型；能效；設計依據(jù)

隨著熱水器在工業(yè)與民用建筑中的廣泛應用，熱水器技術與設備得到很大的發(fā)展，種類繁多，基本分為電熱水器、燃氣熱水器、太陽能熱水器、熱泵熱水器等幾大類。選擇熱水器，必須先了解每種熱水器的工作原理及性能。

一、電熱水器

電熱水器分為即熱式和容積式兩種。

1.容積式電熱水。容積式電熱水器在國內(nèi)應用比較普遍，一般帶水箱，水箱大小根據(jù)用戶要求設計，由于水箱體積大，需要專門的儲物間安放。該熱水器有高、中、低水溫可選，附設有水電隔離、防干燒、防漏電裝置。容積式熱水器的關鍵在于它的內(nèi)膽。普通的內(nèi)膽受水質影響，由于結垢現(xiàn)象嚴重，在水質較好的情況下可使用4年左右。專家一致推薦金圭內(nèi)膽，因為它特別防腐抗垢，其熱水器使用壽命大都超過了30年。儲熱式電熱水器由于第一次使用要加熱40多分鐘，平時也一直通電加熱，浪費電能。

2.即熱式電熱水器?？焖匐姛崴鹘Y合了燃氣熱水器和貯水式熱水器的優(yōu)點，能源潔凈，出熱水快速，而且體積小，安裝方便。這種熱水器的突出優(yōu)點是：①不需預熱。即用即熱，真是水門一開，熱水即來，快捷方便，適合現(xiàn)代人們快節(jié)奏的生活需要，很適合普通家庭盥漱、炊洗、淋浴和理發(fā)店用。因不需預熱，自然就不需體大笨重的貯水箱和保溫層，因而它以體積小、重量輕且易安裝，節(jié)省空間、節(jié)省材料等優(yōu)點受到人們的歡迎，最重要的是節(jié)省人們寶貴的時間。②節(jié)能。因不用預熱，所以不會產(chǎn)生預熱時的熱量散失，又因用多少水就放多少水，不會產(chǎn)生像貯水式熱水器那樣，剩余水會帶走許多熱量。有的用戶為了方便，也想水門一開、熱水即來，只好把貯水式熱水器總插著電源。北京有關專家曾專門做過試驗，40L保溫較好的貯水式熱水器，一天24小時一點熱水不用，也需耗電1.2度以上，并且天氣越冷耗電量越大。與此相比，即熱式熱水器節(jié)水、節(jié)電，因而國家把這類產(chǎn)品劃為節(jié)能產(chǎn)品。在用水、用電緊缺的情況下，尤應推廣這一產(chǎn)品。③不結垢、壽命長。因這種熱水器，一端進涼水，一端出熱水，熱水溫度不會很高，淋浴時一般不會高于45℃，因而管路內(nèi)不會結垢（因水的結垢溫度在80℃以上），發(fā)熱體溫升不會很高，這樣水路及發(fā)熱體的損壞率就會相應減少，因而此類熱水器壽命較長。④出水溫度恒定，使用舒服。用過貯水式熱水器的人，一般都有這樣的體驗，一開始需放水調溫，水溫不是涼就是熱，一經(jīng)調好，用不多時水就會變涼，而即熱式熱水器，一經(jīng)調好會恒溫恒流，使人舒適，且多人連著用也如此。⑤造價低。因不需貯水箱和保溫層，節(jié)省材料，成本低廉，如貯水式熱水器和太陽能熱水器，一般多為千元左右，有的竟需2～3千元，而即熱式熱水器一般只有四五百元（進口的也有1～2千元的，價差折算成電費可用多年，且有不受季節(jié)、天氣限制的方便。⑥即熱式電熱水器唯一美中不足的是需功率較大，雖然功率大，并不多花錢。因淋浴要用的熱水是一定的，不管是貯水式還是即熱式都要耗用同樣多的電能。快速電熱水器對入戶電源容量要求較高，基本要求電線在4～10平方毫米的銅芯專線。電熱水器使用時不產(chǎn)生廢氣，從這一點來看既安全又衛(wèi)生，但也要注意電熱水器漏電問題。雖然電熱水器上裝有漏電保護，但因使用電熱水器導致的觸電事故也時有發(fā)生。

二、熱泵熱水器

熱泵是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱，經(jīng)過電力做功，輸出可用的高品位熱能的設備，可以把消耗的電力變?yōu)?倍甚至3倍以上的熱能，是一種高效供能技術。熱泵技術在空調領域的應用可分為空氣源熱泵、水源熱泵以及地源熱泵三類。由于熱泵是提取自然界中的能量，效率高，沒有任何污染物排放，是當今最清潔、經(jīng)濟的能源方式。在資源越來越匱乏的今天，作為人類利用低溫熱能的最先進方式，熱泵技術已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)受到廣泛關注和重視。熱泵熱水器是熱泵技術在生產(chǎn)熱水方面的一個應用，它的供熱方式與傳統(tǒng)的熱水器截然不同，是以空氣、水、太陽能等為低溫熱源，以電能為動力從低溫側吸取熱量來加熱生活用水，熱水通過循環(huán)系統(tǒng)直接送入用戶或進行小面積采暖。避免了傳統(tǒng)燃油、燃氣和電熱水器能耗大、污染嚴重、費用高等缺點，可節(jié)約75%的日常使用成本，運行不受氣象條件制約，是目前學校宿舍、酒店、洗浴中心等場所的熱水集中供應系統(tǒng)的最佳解決方案?？諝庠礋岜脽崴鞴ぷ髟砼c空調器相似，是根據(jù)逆卡諾循環(huán)原理，采用少量的電能驅動壓縮機運行，高壓的液態(tài)介質經(jīng)過膨脹閥后在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氣態(tài)，并大量吸收空氣中的熱能，氣態(tài)的介質被壓縮機壓縮成為高溫、高壓的液態(tài)，然后進入冷凝器放熱，把水加熱，如此不斷地循環(huán)加熱，可以把水加熱至50℃～65℃。在這過程中，消耗了一份的能量（電能），同時從環(huán)境空氣中吸收轉移了四份的能量（熱量）到水中，相對于電熱水器而言，節(jié)約了四分之三的電能?？諝庠礋岜脽崴鞴ぷ髟韴D如圖1所示。

圖1 空氣源熱泵熱水器工作原理

空氣源熱泵熱水器的優(yōu)特點：

1.安全：空氣源熱泵熱水器不存在電熱水器、燃氣熱水器使用過程中可能出現(xiàn)的易觸電、漏電、易燃、易爆、易中毒等安全隱患，安全可靠。

2.經(jīng)濟節(jié)能：空氣源熱泵熱水器從自然界的空氣中獲得熱能，可把消耗的電能轉化成3倍以上的熱能實現(xiàn)供熱，它的用電量僅是普通電熱水器的二分之一到三分之一，節(jié)能效果顯著。

3.環(huán)保：空氣源熱泵熱水器使用過程中沒有廢氣、廢物排放，綠色環(huán)保。

4.方便：空氣源熱泵熱水器從空氣中獲取能量，不受陰雨天的影響，二十四小時全天候使用，可安裝于陽臺、儲物間、地下室等地方，簡捷方便，無須專人看管。

5.耐用：使用壽命可達十至十五年，耐用實惠。

三、燃氣熱水器

燃氣熱水器由于是快速加熱，并有調整溫度的裝置，只要在開始使用時調到人感覺舒適的溫度，以后的熱水會一直保持這一溫度。由于燃氣熱水器在使用時要排出大量的廢氣，廢氣中除了二氧化碳外，還有一氧化碳。在正常使用、通風良好的情況下，一氧化碳非常少，但如果使用時關閉門窗，通風不良，一氧化碳會增加，嚴重時會發(fā)生中毒事故。使用時如果多加注意，燃氣熱水器是很安全的。燃氣熱水器不僅出熱水快速、水溫恒定，而且購置費用最為便宜。但是燃氣熱水器必須與自己使用的氣源匹配。優(yōu)點：一開就有熱水，方便快速；占用家內(nèi)的空間小，便于安裝，也美觀一些；水溫一致性好，名牌的燃氣熱水器不會忽冷忽熱；用天燃氣供熱水，家內(nèi)的能源平衡性好；使用管道燃氣，體積小，安裝方便，使用方便，成本低。缺點：由于氣源的限制，有時不能安裝；有廢氣需要排出，安裝麻煩；消耗大量氧氣，北方冬天室內(nèi)通風不好，注意安全。

四、太陽能熱水器

太陽能熱水器便是太陽能成果應用中的一大產(chǎn)業(yè)，它為百姓提供環(huán)保、安全節(jié)能衛(wèi)生的新型熱水器產(chǎn)品，太陽能熱水器就是吸收太陽能的輻射熱能，加熱冷水提供給人們在生活、生產(chǎn)中使用的節(jié)能設備。太陽熱水器通常由集熱器、絕熱儲水箱、連接管道、支架和控制系統(tǒng)組成。其工作原理見圖2。

圖2 太陽熱水器工作原理

1.集熱器：系統(tǒng)中的集熱元件。其功能相當于電熱水器中的電熱管。和電熱水器、燃氣熱水器不同的是，太陽能集熱器利用的是太陽的輻射熱量，故而加熱時間只能在有太陽照射的白晝。集熱器一般采用真空集熱管，最大限度地實現(xiàn)光熱轉換，經(jīng)微循環(huán)把熱水傳送到保溫水箱里。

2.保溫水箱：和電熱水器的保溫水箱一樣，是儲存熱水的容器。因為太陽能熱水器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用熱水，所以必須通過保溫水箱把集熱器在白天產(chǎn)出的熱水儲存起來。容積是每天晚上用熱水量的總和。輔助電加熱安置在水箱里，以備陰、雨、雪天使用，節(jié)電90%。并自動化運行。采用同樂搪瓷內(nèi)膽承壓保溫水箱，保溫效果好，耐腐蝕，水質清潔，使用壽命可長達20年以上。

3.連接管道：將熱水從集熱器輸送到保溫水箱，將冷水從保溫水箱輸送到集熱器的通道，使整套系統(tǒng)形成一個閉合的環(huán)路。設計合理、連接正確的循環(huán)管道對太陽能系統(tǒng)是否能達到最佳工作狀態(tài)至關重要。熱水管道必須做保溫處理。管道必須有很高的質量，保證有20年以上的使用壽命。

太陽能熱水器的優(yōu)特點：

1.安全：太陽能熱水器不存在電熱水器、燃氣熱水器使用過程中可能出現(xiàn)的易觸電、漏電、易燃、易爆、易中毒等安全隱患，安全可靠。

2.經(jīng)濟節(jié)能：每平方米平板太陽能集熱器平均每個正常日照日，可產(chǎn)生相當于2.5度電的熱量，節(jié)能效果顯著。一次投資長期受益是太陽能熱水系統(tǒng)的顯著特點。經(jīng)過我們多年實踐證明，一般情況下，太陽能熱水器可在2～4年內(nèi)全部收回投資。

3.環(huán)保：太陽能熱水器使用過程中沒有廢氣、廢物排放，綠色環(huán)保。

4.耐用：主要部件真空管使用壽命約為十五年，到期更換后，其他部件還可繼續(xù)使用一個周期。

5.太陽能熱水器的不足之處，最突出的是受外部環(huán)境影響較大，如：直接受白天黑夜、季節(jié)、氣候、地理環(huán)境、地域位置影響，因此不能全天候使用。必須與其他能源配套使用，才實現(xiàn)全天候運行。

四、各種熱水器之間的對比

以每天產(chǎn)30噸熱水為例，在華東地區(qū)，其各項指標的對照表如下：

每種熱水器均有自己的優(yōu)缺點，在工程設計中可根據(jù)當?shù)貧夂驐l件，外界環(huán)境條件及業(yè)主要求等設計輸入?yún)?shù)指標，選用不同的熱水器，充分發(fā)揮熱水器的綜合性能，真正做到節(jié)能環(huán)保。

G613.7

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1674-9324（2014）22-0273-03