家用儲水式側出水電熱水器防腐及節能技術探究

蒲俊程 鄧海燕 徐揚

【摘 ?要】電熱水器是人們日常生活必不可少的家用電器之一，耗電量較大，為了彌補傳統熱水器熱水利用率的不足，我國推出了側出水電熱水器，雖然在結構上有所調整，但是防腐和節能性能有待提升。本文依據電化學理論和材料性能理論，提出了3種防腐技術，并從加熱控制、裝置布設等多個角度，對電熱水器節能技術進行了探究，旨在為家用儲水式側出水電熱水器性能提升提供技術支撐。

【關鍵詞】儲水式電熱水器;防腐技術;節能技術

目前，市場上供應比較多的電熱水器在裝置下方布設進出水管，導出熱水時必須經過冷水集中區域，導致熱水溫度降低，需要經過加溫處理才能夠滿足用水溫度要求[1]。另外，熱水器進水管和出水管布設于同一位置，導致電熱水器內膽中的熱水無法得到充分利用。側出水電熱水器的出現，雖然打破了傳統電熱水器在結構方面存在的不足，但是在防腐和節能方面有待進一步完善。

一、家用儲水式側出水電熱水器防腐技術研究

為了避免儲水式側出水電熱水器遭受腐蝕，縮短使用壽命，本文提出了幾種防腐技術，作為電熱水器防腐處理核心技術。

1、內膽搪瓷防腐技術

此項技術按照搪瓷配方，對材料采取前期處理，經過靜電噴粉、高溫加熱、熔煉，而后冷卻至常溫，將搪瓷融凝于內膽表面，與鋼板之間產生結合力，打造一體化搪瓷內膽。通常情況下，搪瓷層厚度范圍180 -220 ，具有良好的耐熱、耐磨、抗腐蝕性，并且此材料的應用不會對人體造成傷害，在實際使用過程中，不容易出現漏電情況，電絕緣性能較好[2]。另外，利用此項技術制造的內膽，在-60℃～+450℃溫度范圍內正常使用，支持200℃溫度驟變。目前，此防腐技術的應用研究進入到實驗階段，實驗結果表明，搪瓷內膽抗腐蝕性99.9%，具有防酸堿、抗蒸汽、防水功效，表層不容易滲透，可以作為電熱水器防腐性能改進技術[3]。

2、鎂陽極內膽防腐技術

由于搪瓷內膽中的碳鋼焊接位置長期使用容易出現腐蝕情況，為了避免腐蝕對電熱水器的使用造成影響，本文建議使用陽極鎂棒。研究化學反應原理可知，與鐵化學活動性相比，鎂的化學性質更高一些，將兩者放入同一化學反應環境中，腐蝕反應將在陽極鎂棒上集中反應，阻止了未被搪瓷覆蓋的部分遭受侵蝕，使得焊接位置鐵得到很好保護。

3、電子防腐技術

該項防腐技術利用外加電流產生電極反應，降低負離子濃度，從而達到減緩電熱水器腐蝕速度的目的。其原理為：金屬氧化物作涂層鈦為陽極，受電流作用，自來水中的負離子從陰極逐漸向陽極運動，經過一段時間反應，位于陰極的負離子數量會越來越少，使得內膽腐蝕速度減慢，達到防腐目的[4]。與犧牲陽極鎂棒技術相比，電子防腐技術的壽命更長一些，并且操作簡單不需要護理，所以應用范圍更廣一些。

二、家用儲水式側出水電熱水器節能技術研究

雖然我國是一個能源大國，但是能源開發有限，隨著能源需求的增加，必須采取措施平衡能源開發與應用之間的關系。節能技術的出現，為能源緊缺問題提供了新的解決思路。本文以電熱水器為例，探究幾種節能技術。

1、保溫層整體發泡技術

該項技術又被稱作高效保溫技術，采用異氰酸酯、聚醚多元醇材料制備保溫層，實現保溫節能。在實際應用中，按照1：1.1～1：1.8比例，控制聚醚多元醇材料與異氰酸酯材料的使用，在25～30℃溫度環境下混合，而后注入電熱水器外殼和內膽之間的空隙，當模溫達到40～50℃時，瞬間發泡，在端蓋、外殼、水箱內膽發泡成型，形成保溫層[5]。在保溫層的作用下，可以保持電熱水器中的熱水在一段時間內溫度保持不變，減緩溫度降低速度，節省了加熱能源。

2、中溫保溫技術

中溫保溫技術是恒溫控制技術的一種，按照水溫加熱需求設置保溫范圍，當溫度達到了此要求，則不再加熱，使得電熱水器長期維持在此范圍內溫度，這樣可以避免溫度過高散熱浪費能量，而且也可以減少溫度過低長期加熱等待的時間。在實際應用中，該項技術的應用可以為電熱水器加熱節省更多時間，便于用戶使用。另外，平均每月每戶使用中溫保溫控制的電熱水器可以節省10%左右電量，滿足節能需求。

3、溫控器內置技術

在實際應用中，因溫度未達到標準反復加熱情況頻繁發生。對于普通測溫方式來說，其測量精度比較低，溫度變化幅度過小，測量值不發生改變，即便溫度達到了范圍要求，仍需加熱處理。考慮到電熱水器溫度測量不夠準確，容易造成頻繁加熱，導致能源浪費。針對此問題，可以采用溫控器內置技術，即在電熱水器內部安裝傳感器，利用傳感器測量水溫，從而提高測量精度，獲取小溫差變化數據信息，避免不必要的能源應用，達到節能目的。

4、發熱管下潛設計

目前，大部分電熱水器在加熱管的布設方面沒有特殊設置，將其置于內膽底部，開啟電源進行加熱，這種加熱方式雖然可以快速加熱，但是整個水體的溫度是不同的，形成多個溫度層次，位于最下方的水層溫度最高，由下至上依次降低。針對水溫分層問題，采用下潛方式布設發熱管，在水箱中形成對流，實現均勻加熱[6]。為了驗證此布設方案的可靠性，部分研究學者從節能角度開展實驗研究。實驗結果表明，發熱管下潛設計每小時節約電量5%，有助于電熱水器節能控制。

5、低進高出技術

該項技術是以進水口和出水口作為切入點提出的節能控制技術，將進水口設置為低水位，入水口設置為高水位，形成低進高出層次。這種控制方式可以避免冷水沖擊加熱管，對加熱管運行效率造成影響。在實際應用中，從低水位入口流入冷水，與水箱中的熱水融合，形成溫水，在向出水口流動過程中進行加熱處理，由于熱水與冷水混合后的水溫不是很低，不需要大量時間加熱，所以此技術的應用在節能的同時，可以提高加熱效率。

6、預約用水技術

大部分用戶不需要24小時連續提供熱水，所以可以通過設置電熱水器作業時間段來節約能源，這就是預約用水技術。第一，定時開關。根據加熱需求，設置電熱水器作業時間段，在不需要熱水情況下，停止作業。第二，預定用水時間，這種加熱操控方式是在用水之前定時，達到此時間后開始加熱，為用戶準時提供熱水，在未達到設定時間之前不加熱，也可以節省部分能量。

總結

本文針對儲水式側出水電熱水器腐蝕和能源消耗問題展開研究分析，介紹了3種防腐技術和6種節能技術。其中，防腐技術建立電化學理論和材料理論基礎上，以犧牲其他材料或者建立保護層等方式起到防腐作用，達到延長熱水器使用壽命目的。而節能技術是從建立保溫層、控制溫度、水流控制、裝置布設、加熱時間設定等多個方面進行探究，在滿足用戶使用需求的前提下節約能源。

參考文獻：

[1]胡廣洲.基于FPGA的家用電熱水器控制器的硬件實現[J].中國新通信，2018，v.20（08）：131-132.

[2]余洋，陸偉.GB 4706.12《家用和類似用途電器的安全儲水式熱水器的特殊要求》標準修訂解析[J].家電科技，2018，394（11）：83-86.

[3]陳慶明，鐘益明，孫穎楷.儲水式電熱水器的剩余洗浴時間預報系統[J].日用電器，2018，No.152（08）：43-47.

[4]過峰，聶義，趙介軍，等.儲水式電熱水器性能檢測多元數據采集裝置研制[J].電子產品可靠性與環境試驗，2018，36（05）：33-38.

[5]金寧，王悅，陳常山，等.雙模儲水式電熱水器溫升測試及結果分析[J].家電科技，2018，392（09）：90-92.

[6]馬平，歐建國，李健洪，等.雙模熱水器接力加熱的FLUENT仿真研究[J].機械設計與制造，2018（A01）：22-25.

作者簡介：

蒲俊程 ?第二作者：鄧海燕 第三作者：徐揚，學歷：本科。

（作者單位：廣東萬家樂燃氣具有限公司）