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、性能參數進行了詳細分析，比較各種熱水器的優缺點與能效，為設計者根據設計輸入參數提供不同熱水器選型參考依據。

熱水器；參數比較；技術選型；能效；設計依據

隨著熱水器在工業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應用比較普遍，一般帶水箱，水箱大小根據用戶要求設計，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膽。普通的內膽受水質影響，由于結垢現象嚴重，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。快速電熱水器結合了燃氣熱水器和貯水式熱水器的優點，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，適合現代人們快節奏的生活需要，很適合普通家庭盥漱、炊洗、淋浴和理發店用。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，節省空間、節省材料等優點受到人們的歡迎，最重要的是節省人們寶貴的時間。②節能。因不用預熱，所以不會產生預熱時的熱量散失，又因用多少水就放多少水，不會產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，即熱式熱水器節水、節電，因而國家把這類產品劃為節能產品。在用水、用電緊缺的情況下，尤應推廣這一產品。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℃，因而管路內不會結垢（因水的結垢溫度在80℃以上），發熱體溫升不會很高，這樣水路及發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，一經調好，用不多時水就會變涼，而即熱式熱水器，一經調好會恒溫恒流，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、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生廢氣，從這一點來看既安全又衛生，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為3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，熱泵技術已經在全世界范圍內受到廣泛關注和重視。熱泵熱水器是熱泵技術在生產熱水方面的一個應用，它的供熱方式與傳統的熱水器截然不同，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，熱水通過循環系統直接送入用戶或進行小面積采暖。避免了傳統燃油、燃氣和電熱水器能耗大、污染嚴重、費用高等缺點，可節約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的最佳解決方案。空氣源熱泵熱水器工作原理與空調器相似，是根據逆卡諾循環原理，采用少量的電能驅動壓縮機運行，高壓的液態介質經過膨脹閥后在蒸發器內蒸發為氣態，并大量吸收空氣中的熱能，氣態的介質被壓縮機壓縮成為高溫、高壓的液態，然后進入冷凝器放熱，把水加熱，如此不斷地循環加熱，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，節約了四分之三的電能。空氣源熱泵熱水器工作原理圖如圖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的易觸電、漏電、易燃、易爆、易中毒等安全隱患，安全可靠。

2.經濟節能：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，節能效果顯著。

3.環保：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。優點：一開就有熱水，方便快速；占用家內的空間小，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業，它為百姓提供環保、安全節能衛生的新型熱水器產品，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、生產中使用的節能設備。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，最大限度地實現光熱轉換，經微循環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，節電90%。并自動化運行。采用同樂搪瓷內膽承壓保溫水箱，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，使整套系統形成一個閉合的環路。設計合理、連接正確的循環管道對太陽能系統是否能達到最佳工作狀態至關重要。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的易觸電、漏電、易燃、易爆、易中毒等安全隱患，安全可靠。

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

3.環保：太陽能熱水器使用過程中沒有廢氣、廢物排放，綠色環保。

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境影響較大，如：直接受白天黑夜、季節、氣候、地理環境、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，才實現全天候運行。

四、各種熱水器之間的對比

以每天產30噸熱水為例，在華東地區，其各項指標的對照表如下：

每種熱水器均有自己的優缺點，在工程設計中可根據當地氣候條件，外界環境條件及業主要求等設計輸入參數指標，選用不同的熱水器，充分發揮熱水器的綜合性能，真正做到節能環保。

G613.7

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1674-9324（2014）22-0273-03