單青 牛紹全

摘要 對一種混合動(dòng)力快熱式電熱水器使用流量性能的測試和分析。針對混合動(dòng)力快熱式電熱水器和太陽能熱水器在家用住宅中的系統(tǒng)性組合應(yīng)用，結(jié)合用戶對洗浴用水流量的舒適度要求，對混合動(dòng)力快熱式電熱水器的出水流量進(jìn)行測試驗(yàn)證。并提出可滿足用戶舒適使用要求的產(chǎn)品應(yīng)用條件。

關(guān)鍵詞 混合動(dòng)力快熱式電熱水器;太陽能熱水器;流量;溫升

一 引言

目前非承壓緊湊式太陽能熱水器產(chǎn)品主要安裝于家用建筑的外部屋頂，通過熱虹吸的原理自然循環(huán)實(shí)現(xiàn)集熱管和水箱的熱量交換。常規(guī)采用電加熱管作為其輔助熱源，在陰雨天及冬季補(bǔ)充熱能。但由于電加熱管與太陽能熱水器為整體式裝配，電加熱管工作時(shí)是將太陽能熱水器的整箱水加熱，而太陽能熱水器的容積一般大于100L，電加熱管工作時(shí)能源消耗較大。若消費(fèi)者不開啟使用電加熱，將造成熱水量不足不能滿足用戶的使用需求。

混合動(dòng)力快熱式電熱水器產(chǎn)品，工作原理為：與非承壓緊湊式太陽能熱水器組合系統(tǒng)使用，當(dāng)非承壓緊湊式太陽能熱水器中的水溫達(dá)不到洗浴溫度時(shí)，太陽能熱水器中的冷水經(jīng)過該混合動(dòng)力快熱式電熱水器后瞬時(shí)加熱，并根據(jù)設(shè)定水溫自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱功率，可現(xiàn)實(shí)進(jìn)水加熱、出水即熱功能。同時(shí)具備非承壓緊湊式太陽能熱水器的自動(dòng)上水、解凍控制等功能，實(shí)時(shí)顯示太陽能熱水器的水溫和水位等狀態(tài)。主要特點(diǎn)為：滿足即開即熱的使用需求，大功率速熱;多能源結(jié)合，功能集合太陽能熱水器和即熱加熱于一體;在太陽能熱水器水溫不滿足熱水需求的情況下，以太陽能熱水器的基礎(chǔ)水溫為加熱點(diǎn)，混合動(dòng)力快熱式電熱水器作為輔助熱源，加熱速度快，節(jié)省能源。系統(tǒng)運(yùn)行原理如圖1所示。

為進(jìn)一步驗(yàn)證混合動(dòng)力快熱式電熱水器在配套非承壓緊湊式太陽能熱水器后的用水使用性能，對產(chǎn)品進(jìn)行了使用出水流量的測試分析。

依據(jù)《GB 28378-2012淋浴器用水效率限定值及用水效率等級》標(biāo)準(zhǔn)第4.3條最小流量要求：淋浴器在（0.30±0.01）MPa動(dòng)壓下，流量不小于0.07L/s（4.2L/min）。即按照淋浴最小流量4.2L/min的要求進(jìn)行測試，測試情況如下：

二 冷水進(jìn)水情況下的出水溫度和流量實(shí)驗(yàn)

基礎(chǔ)測試條件：進(jìn)水水溫17-20℃，進(jìn)水壓力0.06-0.3MPa，混合動(dòng)力快熱式電熱水器加熱設(shè)置溫度最大52℃，溫差32-35℃?；旌蟿?dòng)力快熱式電熱水器顯示流量與出水溫度、溫升、進(jìn)水壓力關(guān)系如圖2所示：

結(jié)果說明：從圖2看，在進(jìn)水溫度偏低（可視為自來水溫度）的情況下，隨著進(jìn)水壓力的不斷增大（藍(lán)色線），流量越大（橫坐標(biāo)），溫升越小（綠色線），出水溫度越低（紅色線），出水溫度逐漸達(dá)不到混合動(dòng)力快熱式電熱水器加熱設(shè)置溫度值（52℃）。

在出水流量滿足洗浴的最小流量4.2L/min時(shí)，溫升大約21℃，出水溫度約為40℃（低于加熱設(shè)置溫度52℃）。

在出水溫度達(dá)到加熱設(shè)置溫度時(shí)，流量<2.9L/min，低于最小流量要求。

溫度達(dá)到42℃時(shí)，流量約為3.8L/min。

若想較好的滿足用戶熱水需求，在出水流量達(dá)不到4.2L/min時(shí)需要增加進(jìn)水增壓泵使用，同時(shí)進(jìn)水溫度與加熱設(shè)置溫度的溫差不宜過大。

三 溫水進(jìn)水情況下的出水溫度和流量實(shí)驗(yàn)

基礎(chǔ)測試條件：進(jìn)水水溫35±1℃，進(jìn)水壓力0.06-0.3MPa，混合動(dòng)力快熱式電熱水器加熱設(shè)置溫度最大52℃，溫差17℃?；旌蟿?dòng)力快熱式電熱水器顯示流量與出水溫度、溫升、進(jìn)水壓力關(guān)系如圖3所示：

結(jié)果說明：從圖3看，在進(jìn)水溫度適中（非承壓緊湊式太陽能熱水器內(nèi)水溫）的情況下，隨著進(jìn)水壓力的不斷增大（綠色線），流量增大（橫坐標(biāo)），由于混合動(dòng)力快熱式電熱水器的加熱能力和變頻控制功能的作用，在出水流量≥4.2L/min時(shí)，溫升大約17℃，水溫度能達(dá)到加熱設(shè)置溫度值且保持較平穩(wěn)，說明在有一定基礎(chǔ)水溫的情況下，混合動(dòng)力快熱式電熱水器能夠滿足淋浴流量和出水溫度的要求。

四 理論計(jì)算的流量和溫升的關(guān)系

按照該混合動(dòng)力快熱式電熱水器的額定功率5000W加熱工作，理論計(jì)算出水流量與混合動(dòng)力快熱式電熱水器溫升的關(guān)系。

計(jì)算公式為：Q=cmΔT

參數(shù)說明：Q：能量，單位J

c：水的比熱容，4.2×10^3J/（KG×℃）

m：質(zhì)量，單位KG

ΔT：溫升，單位℃

計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)和曲線關(guān)系如下表1和圖4。

計(jì)算結(jié)果說明：在滿足最小洗浴流量要求的4.2L/min時(shí)，溫升為17℃，即當(dāng)要達(dá)到洗浴溫度42℃（一般的默認(rèn)可洗浴溫度），則初始水溫需達(dá)到25℃。

五 流量衰減實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝如圖5：

非承壓緊湊式太陽能熱水器安裝高度約3.5m，混合動(dòng)力快熱式電熱水器安裝高度約0.5m，兩者高度差約3m。采用4分不銹鋼波紋管作為連接管路，管路中連接流量計(jì)和增壓泵（作為試驗(yàn)用，不代表實(shí)際安裝需要），出水管路不經(jīng)過混合動(dòng)力快熱式電熱水器，直接放水，不開啟增壓泵，出水流量為（出水壓力0.04MPa）： 472.6L/h（7.9 L/min）。

將出水管路切換接入混合動(dòng)力快熱式電熱水器后，出水流量：112.1 L/h（1.9 L/min）。

六 結(jié)語

混合動(dòng)力快熱式電熱水器作為電能與太陽能結(jié)合的產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)對非承壓緊湊式太陽能熱水器的有效補(bǔ)充，滿足用戶對熱水和出水即熱的要求，且能源及時(shí)使用，不造成大的耗能，是電能和太陽能結(jié)合較節(jié)能的方式。從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，混合動(dòng)力快熱式電熱水器的應(yīng)用需注意流量和溫度的關(guān)系，即：

（一）在進(jìn)水達(dá)到一定基礎(chǔ)水溫后，才能滿足洗浴的溫度和流量要求。

（二） 解決流量衰減的問題，可通過增加增壓泵的方式實(shí)現(xiàn)，或通過管路設(shè)計(jì)安裝實(shí)現(xiàn)經(jīng)過/不經(jīng)過混合動(dòng)力快熱式電熱水器的方式，在太陽能熱水器溫度足夠時(shí)方便洗浴。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 28378-2012 淋浴器用水效率限定值及用水效率等級

[2] QB/T 1239-1991 快熱式電熱水器

作者簡介：單青（1981.11-），女，漢，大學(xué)本科，中級工程師，山東力諾瑞特新能源有限公司（山東省濟(jì)南市經(jīng)十東路30766號，250103）

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