热水器是如今家庭家电必不可以少的产品,电热水器看似简单,但是非常重要,大多家庭一旦安装了,就是用好几年,只要热水器没问题,是不会考虑换的,更不会计算使用中成本问题。
全文架构如下,用思维导图表示为
一、储水式热水器简介
有一个大大的水箱,采用可耐压的内胆,在内胆上安装加热部件和温控部件,使用加热管利用热水轻、冷水重的自然对流方式进行加热。
当加热到所设定的温度时电路自动断开,电热管停止加热,整机处于保温状态。当内胆内水温降低到某一温度时,电热管再次通电加热,这种状态循环往复,以便电热水器始终有热水可用。
电热水器加热速度与设定温度、自来水温度、水的多少和加热功率有关,每 1 公斤水升高 1 度需要 4200 焦,假设自来水温度 20 度,设定 60 度,60L 的热水器,加热功率 2kw,那么加热时间为 [(60-20)*60*4200]/2000=5040s,得出 5040 秒也就是 84 分钟,接近一个半小时,蛮久的。
要使热水流出,必须进入冷水,增加内胆内水压,热水才能被挤流出。关闭进水口,即使内胆存满热水也不会流出。流出的高温热水,通过调节混水阀,使之出水温度适合使用要求。热水能出来靠的是冷水进去时带来的水压,所以停水的时候即便内胆里充满水,里面的水也出不来,因为热水出水口在内胆上部。
水箱内部结构图
二、构成介绍:
一)外壳
目前家用电热水器,ABS 材质外壳是首选。具阻燃、耐高温、耐冲击、表面光泽、耐腐蚀、绝缘性能好等优点。而金属材质中则宜选低碳钢,表面经过喷塑处理。加工容易、冲击强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的特点,而且表面塑膜又能够起到绝缘的作用。
二)内胆
内胆作为热水器的主要储水工具,它必须具备保温、耐压、不生锈、无水垢、不渗水的特性。
决定一款热水器好坏的重要因素之一就是热水器的内胆,内胆的好坏直接决定了热水器的使用寿命,而且内胆一旦破损,那么热水器将很难修复,甚至直接报废,虽然热水器的品牌很多,内胆名称也五花八门,什么“金圭内胆”、“高釉包钢内胆”、“钛金内胆”、“不锈钢内胆”、“搪瓷内胆”、“钢制瓷釉内胆”、“金瓷内胆”等等。
但实际上市面上常见的热水器内胆主要有不锈钢内胆和搪瓷内胆 2 种,所谓的钛金内胆、金圭内胆、石英瓷釉、蓝宝石等等,不过是在这两种主材外面镀上或加上稀有金属,换了个叫法而已。
内胆
内胆
三)镁棒自来水在加热后非常容易产生水垢,水垢具有一定的腐蚀能力,时间久了,就会腐蚀内胆,导致热水器漏水。
在热水器中,镁棒先与水中的碳酸根离子、碳酸氢根离子结合,产生碳酸镁(水垢)。镁把水里的负离子消耗完了,内胆也就安全了。
所以镁棒属于消耗品,每隔一段时间(时间长短与水质有关),就需要更换一次。
镁是电化学序列中电位较低的金属,生理上无毒。因此,用来制成镁棒保护内胆非常理想。镁棒的大小直接关系到保护内胆时间的长短和保护效果的大小,镁棒越大,保护效果越好,保护时间越长。
镁棒
四)防电墙利用了水本身所具有的电阻(国标规定自来水在 15℃ 时电阻率应大于 1300Ω),通过对热水器内通水管材质的选择(绝缘材料),管径和距离的确定形成“隔电墙”。
当电热水器通电工作时,加热内胆的水即使有电,也会在通过“隔电墙”时被水本身的电阻衰减掉而达到将电隔离的目的,使热水器进出水两端达到几乎为零的电压和 0.02mA/kw 以下的极微弱电流。
防电墙具有两大优势:
1、成本低——再便宜的热水器,装两个防电墙也不会让厂家觉得心疼;再贵的热水器,装两个防电墙也不会增加多少成本。
2、稳定性强——结构和原理越简单,稳定性就越强。防电墙就充分符合这一特点。在使用防电墙的工程中,永远不用担心防电墙的功能是否正常。
但防电墙也有三个小缺陷
1、对水质要求高——水里的杂质如果太多,就会使水本身的电阻被降低,从而影响防电墙能够起到的作用。
2、易堵塞——不难看出,里面的管路很细。时间久了,热水器里的水垢多了,就会堵塞管路。
3、影响水流大小——水流从较细的管路中流过,会使得热水水流小于冷水水流。
防电墙
此外,有些厂商还会在防电墙的基础上,加上出水断电,是在使用时自动切断电源,使用完毕自动恢复供电的一种安全装置。
五)加热管电能 → 热能转化装置,主要用它来对水进行加热(类似热得快),其功率为 1500W-3000W,主要由发热电阻丝,铜管或不锈钢管,导热绝缘介质氧化镁和接线端子构成。
当通电时,电流使发热电阻丝发热,热量通过电加热器将储在内胆的水加热,电热管由三层构成,最里面为电阻丝,中间为耐高温绝缘氧化镁粉,外层为不锈钢管(英格莱 800 金属管能耐受1357-1385C 高温) 。
电阻丝为直接发热元件,耐高温绝缘镁粉起到在高温下绝缘作用,以保证电热管的安全性。
加热管结构图
加热管
在选购热水器的时候,大家也要关注加热棒的布局方式,布局的好坏也决定了热水器的加热效率高低,目前有三种主流方式
1、单管方式
这种方式是最普通的,现在市面上常见的最便宜的电热水器,机械式或者数显入门机,一般只有1根加热管,加热管的功率 1500W 或者 2100W,这种加热管的热水器加热速度较慢,等待热水的时间比较长;
2、双管模式
这种方式相对单管来说,加热功率可以达到 3000W,加热速度较快;
3、分离双管模式
这种方式是双管模式的升级版,目前中高端热水器都采用这种方式,这种方式可以让热水器进行半胆模式加热、全胆模式加热,在满足不同场景情况下,节省用电。
4、螺旋管方式
中高端电热为了满足出更快、更多热水,在电热超长下潜式加热管上还搭配了涡旋“聚能环”加热管,加热管设计为螺旋“聚能环”形状,对流经在出水口的水集中、精准的加热,瞬间升温 10℃,大大提高热水输出的效率,充分补充洗浴热水量,可以洗得更久。
在夏天时候,由于进水温度相对较高,所以也就能实现夏天电热开机,温度达到洗浴要求,比如 10 秒速热、1.5 分钟速热,立刻就能洗澡的效果。
六)控温器现用控温器均为液体膨胀式结构。利用液体有热胀冷缩的特性,控温器将特殊液体密封在探管和毛细管组成的密封腔中,探管插到待测温部位,当该处温度上升时探管内液体膨胀,并沿毛细管移动至末端,膨胀的液体使膜盒变型后推动触点,使电路断开,停止加热。
调节控温器旋钮,也就是调节将触点断开的位移量,而此位移量与感测的温度成特定比例。
当温度下降后,膨胀后的液体会逐渐缩小体积,触点又回复到导通状态,发热管重新开始加热,这就是控温器控制水温的原理。当内胆的温度达到设定值时,液态受热膨胀流过毛细管顶起杠杆板,金属片自然弹起,断开两极,停止加热。当水温下降到设定温度的 5℃ 左右时,液态冷缩,杠杆板自动回弹并压下弹簧片,电路重新闭合,开始加热,实现保温功能。
温控器
七)超温保护器(热断路器)原理是当内胆水温达到 88℃ 或 91℃ 时,金属片受热变形向上弹,顶起绝缘顶杆,断开两极实现防超温保护。当双极断开需复位时,必须手动按下手动复位键,并用万用表测量两极是否相通。
超温保护器
八)漏电保护插头开关原理是利用漏电开关内部装置,当电热水器有漏电或负载电流大过额定电流时会自动跳闸,切断电源,避免事故发生。
九)防倒流
为了防止电热水器因外部停水造成电棒干烧,所有的电热水器均采用了防倒流技术。
目前大多数厂家采用的防倒流技术是选用带止回功能的安全阀(俗称为有芯安全阀)来实现的。
但这一技术存在的问题是:热水器在工作时,由于内胆中的水的热胀冷缩作用,有部分水会通过阀芯的内泄功能向管路中泄出,泄出时易使热水器管路局部产生振动共鸣而发出异常响声;同时存在的安全隐患是,安全阀的内泄功能常常会因水垢堵塞而失效,从而使内胆的工作压力增高,使热水器的使用寿命下降。
三、电热水器选购指南
确定容量:水压高、使用大流量花洒或者女生沐浴,1 人按照 1.5 人计算;如果带有速热或者增容的,也可以增加 0.5 人。如果是浴缸,选购不低于 80L 或者 5000W 速热储水混合产品。
看能效标识:国家对热水器出台了严格的能效等级标识,均贴在机器正面显眼处,其中 1 级最节能,5 级最费电。在条件允许的情况下,尽量购买 1 级能耗产品,不仅能耗更低,而且有更多技术让你用得省心。
对此,有些厂商的产品特别人性化,例如有预约功能、中温保温、夜电技术这几项功能,这些功能一方面可以让使用更便利,另一方面可以更省电。
智能预约:可以预约一个需要热水洗浴的时间,到时间后直接享用热水,这个功能非常适合上班一族。
中温保温:热水器可以把水温保持在一个范围,让你任何时间去洗漱都是最合适的水温。有些品牌的中温是 40℃,有些品牌是 45℃,这个功能非常适合热水器 24 小时不拔电的用户,非常实用。
夜电功能:一般这个功能的加热时段是 0 点 - 6 点,这个时间段电价较低,加热后进行保温,可以使用一整天。
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