蒲俊程 鄧海燕 徐揚(yáng)

【摘 ?要】電熱水器是人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚募矣秒娖髦?，耗電量較大，為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)熱水器熱水利用率的不足，我國(guó)推出了側(cè)出水電熱水器，雖然在結(jié)構(gòu)上有所調(diào)整，但是防腐和節(jié)能性能有待提升。本文依據(jù)電化學(xué)理論和材料性能理論，提出了3種防腐技術(shù)，并從加熱控制、裝置布設(shè)等多個(gè)角度，對(duì)電熱水器節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了探究，旨在為家用儲(chǔ)水式側(cè)出水電熱水器性能提升提供技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】?jī)?chǔ)水式電熱水器;防腐技術(shù);節(jié)能技術(shù)

目前，市場(chǎng)上供應(yīng)比較多的電熱水器在裝置下方布設(shè)進(jìn)出水管，導(dǎo)出熱水時(shí)必須經(jīng)過(guò)冷水集中區(qū)域，導(dǎo)致熱水溫度降低，需要經(jīng)過(guò)加溫處理才能夠滿足用水溫度要求[1]。另外，熱水器進(jìn)水管和出水管布設(shè)于同一位置，導(dǎo)致電熱水器內(nèi)膽中的熱水無(wú)法得到充分利用。側(cè)出水電熱水器的出現(xiàn)，雖然打破了傳統(tǒng)電熱水器在結(jié)構(gòu)方面存在的不足，但是在防腐和節(jié)能方面有待進(jìn)一步完善。

一、家用儲(chǔ)水式側(cè)出水電熱水器防腐技術(shù)研究

為了避免儲(chǔ)水式側(cè)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(shù)，作為電熱水器防腐處理核心技術(shù)。

1、內(nèi)膽搪瓷防腐技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)按照搪瓷配方，對(duì)材料采取前期處理，經(jīng)過(guò)靜電噴粉、高溫加熱、熔煉，而后冷卻至常溫，將搪瓷融凝于內(nèi)膽表面，與鋼板之間產(chǎn)生結(jié)合力，打造一體化搪瓷內(nèi)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(yīng)用不會(huì)對(duì)人體造成傷害，在實(shí)際使用過(guò)程中，不容易出現(xiàn)漏電情況，電絕緣性能較好[2]。另外，利用此項(xiàng)技術(shù)制造的內(nèi)膽，在-60℃～+450℃溫度范圍內(nèi)正常使用，支持200℃溫度驟變。目前，此防腐技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)階段，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，搪瓷內(nèi)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(jìn)技術(shù)[3]。

2、鎂陽(yáng)極內(nèi)膽防腐技術(shù)

由于搪瓷內(nèi)膽中的碳鋼焊接位置長(zhǎng)期使用容易出現(xiàn)腐蝕情況，為了避免腐蝕對(duì)電熱水器的使用造成影響，本文建議使用陽(yáng)極鎂棒。研究化學(xué)反應(yīng)原理可知，與鐵化學(xué)活動(dòng)性相比，鎂的化學(xué)性質(zhì)更高一些，將兩者放入同一化學(xué)反應(yīng)環(huán)境中，腐蝕反應(yīng)將在陽(yáng)極鎂棒上集中反應(yīng)，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(hù)。

3、電子防腐技術(shù)

該項(xiàng)防腐技術(shù)利用外加電流產(chǎn)生電極反應(yīng)，降低負(fù)離子濃度，從而達(dá)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(yáng)極，受電流作用，自來(lái)水中的負(fù)離子從陰極逐漸向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間反應(yīng)，位于陰極的負(fù)離子數(shù)量會(huì)越來(lái)越少，使得內(nèi)膽腐蝕速度減慢，達(dá)到防腐目的[4]。與犧牲陽(yáng)極鎂棒技術(shù)相比，電子防腐技術(shù)的壽命更長(zhǎng)一些，并且操作簡(jiǎn)單不需要護(hù)理，所以應(yīng)用范圍更廣一些。

二、家用儲(chǔ)水式側(cè)出水電熱水器節(jié)能技術(shù)研究

雖然我國(guó)是一個(gè)能源大國(guó)，但是能源開(kāi)發(fā)有限，隨著能源需求的增加，必須采取措施平衡能源開(kāi)發(fā)與應(yīng)用之間的關(guān)系。節(jié)能技術(shù)的出現(xiàn)，為能源緊缺問(wèn)題提供了新的解決思路。本文以電熱水器為例，探究幾種節(jié)能技術(shù)。

1、保溫層整體發(fā)泡技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)又被稱作高效保溫技術(shù)，采用異氰酸酯、聚醚多元醇材料制備保溫層，實(shí)現(xiàn)保溫節(jié)能。在實(shí)際應(yīng)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(huán)境下混合，而后注入電熱水器外殼和內(nèi)膽之間的空隙，當(dāng)模溫達(dá)到40～50℃時(shí)，瞬間發(fā)泡，在端蓋、外殼、水箱內(nèi)膽發(fā)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(shí)間內(nèi)溫度保持不變，減緩溫度降低速度，節(jié)省了加熱能源。

2、中溫保溫技術(shù)

中溫保溫技術(shù)是恒溫控制技術(shù)的一種，按照水溫加熱需求設(shè)置保溫范圍，當(dāng)溫度達(dá)到了此要求，則不再加熱，使得電熱水器長(zhǎng)期維持在此范圍內(nèi)溫度，這樣可以避免溫度過(guò)高散熱浪費(fèi)能量，而且也可以減少溫度過(guò)低長(zhǎng)期加熱等待的時(shí)間。在實(shí)際應(yīng)用中，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用可以為電熱水器加熱節(jié)省更多時(shí)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(jié)省10%左右電量，滿足節(jié)能需求。

3、溫控器內(nèi)置技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，因溫度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)反復(fù)加熱情況頻繁發(fā)生。對(duì)于普通測(cè)溫方式來(lái)說(shuō)，其測(cè)量精度比較低，溫度變化幅度過(guò)小，測(cè)量值不發(fā)生改變，即便溫度達(dá)到了范圍要求，仍需加熱處理。考慮到電熱水器溫度測(cè)量不夠準(zhǔn)確，容易造成頻繁加熱，導(dǎo)致能源浪費(fèi)。針對(duì)此問(wèn)題，可以采用溫控器內(nèi)置技術(shù)，即在電熱水器內(nèi)部安裝傳感器，利用傳感器測(cè)量水溫，從而提高測(cè)量精度，獲取小溫差變化數(shù)據(jù)信息，避免不必要的能源應(yīng)用，達(dá)到節(jié)能目的。

4、發(fā)熱管下潛設(shè)計(jì)

目前，大部分電熱水器在加熱管的布設(shè)方面沒(méi)有特殊設(shè)置，將其置于內(nèi)膽底部，開(kāi)啟電源進(jìn)行加熱，這種加熱方式雖然可以快速加熱，但是整個(gè)水體的溫度是不同的，形成多個(gè)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(duì)水溫分層問(wèn)題，采用下潛方式布設(shè)發(fā)熱管，在水箱中形成對(duì)流，實(shí)現(xiàn)均勻加熱[6]。為了驗(yàn)證此布設(shè)方案的可靠性，部分研究學(xué)者從節(jié)能角度開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)熱管下潛設(shè)計(jì)每小時(shí)節(jié)約電量5%，有助于電熱水器節(jié)能控制。

5、低進(jìn)高出技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)是以進(jìn)水口和出水口作為切入點(diǎn)提出的節(jié)能控制技術(shù)，將進(jìn)水口設(shè)置為低水位，入水口設(shè)置為高水位，形成低進(jìn)高出層次。這種控制方式可以避免冷水沖擊加熱管，對(duì)加熱管運(yùn)行效率造成影響。在實(shí)際應(yīng)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(dòng)過(guò)程中進(jìn)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(shí)間加熱，所以此技術(shù)的應(yīng)用在節(jié)能的同時(shí)，可以提高加熱效率。

6、預(yù)約用水技術(shù)

大部分用戶不需要24小時(shí)連續(xù)提供熱水，所以可以通過(guò)設(shè)置電熱水器作業(yè)時(shí)間段來(lái)節(jié)約能源，這就是預(yù)約用水技術(shù)。第一，定時(shí)開(kāi)關(guān)。根據(jù)加熱需求，設(shè)置電熱水器作業(yè)時(shí)間段，在不需要熱水情況下，停止作業(yè)。第二，預(yù)定用水時(shí)間，這種加熱操控方式是在用水之前定時(shí)，達(dá)到此時(shí)間后開(kāi)始加熱，為用戶準(zhǔn)時(shí)提供熱水，在未達(dá)到設(shè)定時(shí)間之前不加熱，也可以節(jié)省部分能量。

總結(jié)

本文針對(duì)儲(chǔ)水式側(cè)出水電熱水器腐蝕和能源消耗問(wèn)題展開(kāi)研究分析，介紹了3種防腐技術(shù)和6種節(jié)能技術(shù)。其中，防腐技術(shù)建立電化學(xué)理論和材料理論基礎(chǔ)上，以犧牲其他材料或者建立保護(hù)層等方式起到防腐作用，達(dá)到延長(zhǎng)熱水器使用壽命目的。而節(jié)能技術(shù)是從建立保溫層、控制溫度、水流控制、裝置布設(shè)、加熱時(shí)間設(shè)定等多個(gè)方面進(jìn)行探究，在滿足用戶使用需求的前提下節(jié)約能源。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡廣洲.基于FPGA的家用電熱水器控制器的硬件實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)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(chǔ)水式熱水器的特殊要求》標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)水式電熱水器的剩余洗浴時(shí)間預(yù)報(bào)系統(tǒng)[J].日用電器，2018，No.152（08）：43-47.

[4]過(guò)峰，聶義，趙介軍，等.儲(chǔ)水式電熱水器性能檢測(cè)多元數(shù)據(jù)采集裝置研制[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2018，36（05）：33-38.

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

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

作者簡(jiǎn)介：

蒲俊程 ?第二作者：鄧海燕 第三作者：徐揚(yáng)，學(xué)歷：本科。

（作者單位：廣東萬(wàn)家樂(lè)燃?xì)饩哂邢薰荆?/p>