選用電熱水器的物理知識(shí)

摘要:電熱水器已經(jīng)成為一種家庭常用的電器。論文介紹了選用電熱水器所涉及的一些物理常識(shí)。

關(guān)鍵詞:電熱水器;物理;知識(shí)

中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2010)8(S)-0057-3

熱水器現(xiàn)已成為每個(gè)家庭必不可少的一個(gè)家用設(shè)備，目前市場(chǎng)銷售的熱水器主要有太陽能熱水器、燃?xì)馐綗崴骱碗姛崴鳌Ｌ柲軣崴鳝h(huán)保，但受天氣影響大，水溫不穩(wěn)定;燃?xì)馐綗崴鞣奖憧旖荩嬖诓话踩蛩厍以胍糨^大;所以現(xiàn)在更多的人在安裝熱水器時(shí)傾向于電熱水器。

電熱水器按儲(chǔ)水方式可分為即熱式和儲(chǔ)水式兩種;即熱式電熱水器，即開即熱，冷水過熱水出，只要一開水龍頭，幾秒鐘內(nèi)即能源源不斷地連續(xù)供給熱水，不用熱水時(shí)，關(guān)上水龍頭即可。而且制熱效率高，安裝空間小。可為多個(gè)龍頭供水，能用于淋浴，也能用于洗漱。儲(chǔ)水式電熱水器按承壓與否，又分為敞開式和封閉式兩類。早期的儲(chǔ)水式電熱水器多為敞開式的，敞開式電熱水器由于沒有對(duì)內(nèi)膽設(shè)計(jì)承壓性能，故不能向其他管路多處供水，功能有限。目前市場(chǎng)上已沒有銷售。封閉式電熱水器的內(nèi)膽是密封的，水箱內(nèi)水壓很大，其內(nèi)膽可耐壓，故可多路供水，既可用于淋浴，也可用于盆浴，還可用于洗衣、洗菜。

目前國內(nèi)市場(chǎng)上即熱式電熱水器、封閉儲(chǔ)水式電熱水器均有銷售。普通消費(fèi)者面對(duì)這兩種電熱水器應(yīng)該如何選擇呢?筆者從安全和耗能兩個(gè)主要方面，對(duì)兩種電熱水器作一比較。希望能給大家合理選擇電熱水器提供一些幫助。

1 安全使用

1.1 產(chǎn)品自身用電安全

消費(fèi)者對(duì)家用電熱水器安全性的最大疑慮還是怕觸電，在這方面國家標(biāo)準(zhǔn)把電熱水器定為I類電器產(chǎn)品，也就是說除了基本絕緣之外還要加上接地保護(hù)，并對(duì)此制定了嚴(yán)格的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于基本絕緣標(biāo)準(zhǔn)要求，電熱水器的絕緣電阻必須大2MΩ ，一般生產(chǎn)廠家都把這個(gè)指標(biāo)定在10MΩ以上。第二點(diǎn)要求是在電熱水器的帶電部件和殼體之間加上1250V的電壓，進(jìn)行一分鐘的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)。在試驗(yàn)時(shí)，不能有放電和閃爍現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)在這個(gè)電壓下，1500W的電熱水器泄漏電流必須小于1.1mA，這樣的絕緣水平是絕不會(huì)發(fā)生觸電的。但是，為了更保險(xiǎn)起見，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定電熱水器必須進(jìn)行非常苛刻的潮濕試驗(yàn)，即把電熱水器在相對(duì)濕度為93±2%的濕室中放置七天，然后再對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，指標(biāo)必須全部合格才能通過。在接地保護(hù)方面，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電熱水器接地的接觸電阻必須小于0.1Ω，一旦基本絕緣遭到破壞，良好的接地就會(huì)被保護(hù)，就會(huì)使保險(xiǎn)燒斷，防止觸電。為此電熱水器必須用有接地保護(hù)的電源。

近年來，生產(chǎn)廠家為了確保安全，分別在熱水器上安裝了漏電保護(hù)裝置或使用漏電保護(hù)插頭。如果泄漏電流超過一個(gè)設(shè)定值(一般在10~30mA之間)，漏電保護(hù)器便在0.1秒內(nèi)自動(dòng)切斷電源，且電熱水器采用的加熱管均是水電分離的，并只要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制造，其安全性能都是很高的。

所以無論是即熱式電熱水器，還是儲(chǔ)水式電熱水器，只要是正規(guī)廠家生產(chǎn)的，防觸電保護(hù)等方面都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，而且都采用了多重有效的保護(hù)措施，安全是有保障的。

1.2 安裝電路是否安全

使用電器時(shí)的安全用電，不僅指用電器本身是否安全，而且還包括與之相連的電路能否安全工作。電熱水器屬于大功率用電器，熱水器的功率以瓦(W)或千瓦(Kw)為單位，通常是指熱水器內(nèi)電加熱管的功率，功率越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，所需加熱時(shí)間就越少，對(duì)電源線的負(fù)荷要求越高。

目前，市場(chǎng)上常見的電熱水器的功率為:儲(chǔ)水式電熱水器功率大小一般與容量大小相對(duì)應(yīng)，在制造時(shí)，已由生產(chǎn)廠家確定。一般情況下，10L~15L選擇1000W~1250W，40L~80L選擇1250W~1500W、100L以上選擇2000W~3000W;即熱式電熱水器的功率通常在4到6Kw以上，有的甚至?xí)_(dá)到8Kw。不同的功率對(duì)電源線的要求不同，1500W以下的熱水器所用電源線的橫截面不應(yīng)小于1.5mm2，2000W~3000W的熱水器所用電源線的橫截面不應(yīng)小于2.5mm2，3000W以上的熱水器所用電源線的橫截面應(yīng)為4mm2，同時(shí)還要考慮到該電源線是專供熱水器單獨(dú)使用，還是與其它用電器同時(shí)使用等因素。照明用電的電壓為220V，家用電表有最大電流的限制。如果用20A的電表，允許的最大功率為P=UI=220×20=4400W;如果用40A的電表，允許的最大功率為P=UI=220×40=8800W。

即熱式電熱水器工作電流高達(dá)18至27A，超出大部分住宅所能承受的15A的電流。所以在選購電熱水器時(shí)，用戶應(yīng)先了解電熱水器的功率大小，然后根據(jù)家里的電表和電源線的粗細(xì)，在保證安全的前提下選擇合適的電熱水器。

1.3 壓力安全

水壓大小只會(huì)影響即熱式電熱水器出水溫度的穩(wěn)定性，一般不會(huì)產(chǎn)生安全問題，所以壓力安全主要針對(duì)儲(chǔ)水式電熱水器而言。封閉式儲(chǔ)水電熱水器的控制方式，屬于后制式，如圖1所示，即通過裝在出水管上的閥門來控制電熱水器的進(jìn)水和出水。由于這種熱水器的進(jìn)水必須處于常開狀態(tài)，所以當(dāng)注滿水、關(guān)上閥門后，桶內(nèi)就要承受和自來水壓力相同的壓力。實(shí)際上封閉式電熱水器內(nèi)桶就是一個(gè)壓力容器，這樣就必須對(duì)其額定工作壓力和耐壓能力有所約定，才能保證其正常安全地運(yùn)行。對(duì)此國家標(biāo)準(zhǔn)(GB4706.12-1995)規(guī)定:封閉式電熱水器最小額定工作壓力為0.6MPa，耐壓值規(guī)定為額定工作壓力的兩倍。目前，市場(chǎng)上封閉式電熱水器，額定工作壓力大都定為0.6MPa，而且必須通過1.2MPa的壓力試驗(yàn)后才能出廠。這樣，熱水器耐壓方面的安全性也就得到了保證。

封閉式電熱水器怎樣在額定工作壓力下工作的呢?這個(gè)任務(wù)是由安裝在進(jìn)水管上的安全閥來完成的。安全閥實(shí)際是一個(gè)單向閥和一個(gè)泄壓閥的組合體。單向閥也叫止逆閥，它使水只能進(jìn)不能出。這樣在桶內(nèi)壓力大于自來水壓力時(shí)，可以防止熱水流入冷水管路，也可以在自來水意外斷水時(shí)，防止熱水流失。同時(shí)單向閥也使熱水器內(nèi)桶成為一個(gè)封閉體系。當(dāng)熱水器在注滿水進(jìn)行加熱時(shí)，桶內(nèi)的壓力也隨之升高。我們將泄壓閥的泄壓壓力設(shè)定為略高于額定的工作壓力，一般設(shè)定在0.7MPa左右。這樣，一旦桶內(nèi)壓力超過設(shè)定壓力時(shí)，就會(huì)有部分水經(jīng)安全閥的溢水口流出，使桶內(nèi)壓力降到設(shè)定壓力以下。安全閥溢水口有水滴漏，說明泄壓閥在正常工作。

封閉式電熱水器在開始使用時(shí)還必須注意一點(diǎn)。由于熱水器桶內(nèi)壓力高于自來水的壓力，所以不要把熱水流量開到最大，以避免高壓熱水噴出燙傷人。

2 耗電量多少

功率大并不代表能耗大，用電器消耗電能的公式為:E=W=Pt，即消耗電能的多少除了與功率大小有關(guān)，還與工作時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。以下是某品牌即熱式電熱水器的耗電對(duì)照表:

儲(chǔ)水式電熱水器使用時(shí)，一般溫度設(shè)定為70~80℃。以容積為60L，功率為1200W的電熱水器為例，加熱一桶水一般要1小時(shí)以上，天越冷需要的時(shí)間越長(zhǎng)，耗電量約為1.5度左右，可供兩個(gè)人使用;但不用時(shí)，熱水器自動(dòng)保溫也要耗電，一天24小時(shí)時(shí)間內(nèi)由于保溫消耗的電量為0.5~1.0度，而即熱式電熱水器不用時(shí)不需要消耗電能。相比之下，儲(chǔ)水式電熱水器耗電量更大一些。

3 優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

即熱式電熱水器因?yàn)椴恍枰崆邦A(yù)熱，方便快捷。在設(shè)計(jì)上也不需要體大笨重的內(nèi)膽貯水箱和保溫層，體積小，重量輕，且易安裝，節(jié)省空間。另外，即熱式電熱水器中使用的始終是新鮮活水，沒有長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存，無水垢產(chǎn)生，對(duì)人體健康沒有影響，一般家庭使用節(jié)能又環(huán)保;但對(duì)電路要求很高，必須用橫截面應(yīng)為4mm2的電源線單獨(dú)對(duì)其供電，如果安裝不當(dāng)，會(huì)有很大的安全隱患。

儲(chǔ)熱式電熱水器可自動(dòng)恒溫保溫，停電時(shí)可照樣供應(yīng)熱水。而且它不必分室安裝，不產(chǎn)生有害氣體，干凈衛(wèi)生。功率一般在1000W~2000W之間，絕大多數(shù)家庭中的電源線都能滿足其正常工作需要，但儲(chǔ)水桶的體積很大，既占空間，又影響美觀，而且需要預(yù)熱，桶內(nèi)熱水有限，用完后再次加熱需要較長(zhǎng)時(shí)間。

通過以上的論述，我們對(duì)兩種電熱水器的安全和能耗都有了初步了解。希望能給普通消費(fèi)者，對(duì)電熱水器的合理選擇和正確使用提供一些建議和幫助。

(欄目編輯 王柏廬)