家用储水式侧出水电热水器防腐及节能技术探究

作者:未知

  【摘  要】电热水器是人们日常生活必不可少的家用电器之一,耗电量较大,为了弥补传统热水器热水利用率的不足,我国推出了侧出水电热水器,虽然在结构上有所调整,但是防腐和节能性能有待提升。本文依据电化学理论和材料性能理论,提出了3种防腐技术,并从加热控制、装置布设等多个角度,对电热水器节能技术进行了探究,旨在为家用储水式侧出水电热水器性能提升提供技术支撑。
  【关键词】储水式电热水器;防腐技术;节能技术
  目前,市场上供应比较多的电热水器在装置下方布设进出水管,导出热水时必须经过冷水集中区域,导致热水温度降低,需要经过加温处理才能够满足用水温度要求[1]。另外,热水器进水管和出水管布设于同一位置,导致电热水器内胆中的热水无法得到充分利用。侧出水电热水器的出现,虽然打破了传统电热水器在结构方面存在的不足,但是在防腐和节能方面有待进一步完善。
  一、家用储水式侧出水电热水器防腐技术研究
  为了避免储水式侧出水电热水器遭受腐蚀,缩短使用寿命,本文提出了几种防腐技术,作为电热水器防腐处理核心技术。
  1、内胆搪瓷防腐技术
  此项技术按照搪瓷配方,对材料采取前期处理,经过静电喷粉、高温加热、熔炼,而后冷却至常温,将搪瓷融凝于内胆表面,与钢板之间产生结合力,打造一体化搪瓷内胆。通常情况下,搪瓷层厚度范围180 -220 ,具有良好的耐热、耐磨、抗腐蚀性,并且此材料的应用不会对人体造成伤害,在实际使用过程中,不容易出现漏电情况,电绝缘性能较好[2]。另外,利用此项技术制造的内胆,在-60℃~+450℃温度范围内正常使用,支持200℃温度骤变。目前,此防腐技术的应用研究进入到实验阶段,实验结果表明,搪瓷内胆抗腐蚀性99.9%,具有防酸碱、抗蒸汽、防水功效,表层不容易渗透,可以作为电热水器防腐性能改进技术[3]。
  2、镁阳极内胆防腐技术
  由于搪瓷内胆中的碳钢焊接位置长期使用容易出现腐蚀情况,为了避免腐蚀对电热水器的使用造成影响,本文建议使用阳极镁棒。研究化学反应原理可知,与铁化学活动性相比,镁的化学性质更高一些,将两者放入同一化学反应环境中,腐蚀反应将在阳极镁棒上集中反应,阻止了未被搪瓷覆盖的部分遭受侵蚀,使得焊接位置铁得到很好保护。
  3、电子防腐技术
  该项防腐技术利用外加电流产生电极反应,降低负离子浓度,从而达到减缓电热水器腐蚀速度的目的。其原理为:金属氧化物作涂层钛为阳极,受电流作用,自来水中的负离子从阴极逐渐向阳极运动,经过一段时间反应,位于阴极的负离子数量会越来越少,使得内胆腐蚀速度减慢,达到防腐目的[4]。与牺牲阳极镁棒技术相比,电子防腐技术的寿命更长一些,并且操作簡单不需要护理,所以应用范围更广一些。
  二、家用储水式侧出水电热水器节能技术研究
  虽然我国是一个能源大国,但是能源开发有限,随着能源需求的增加,必须采取措施平衡能源开发与应用之间的关系。节能技术的出现,为能源紧缺问题提供了新的解决思路。本文以电热水器为例,探究几种节能技术。
  1、保温层整体发泡技术
  该项技术又被称作高效保温技术,采用异氰酸酯、聚醚多元醇材料制备保温层,实现保温节能。在实际应用中,按照1:1.1~1:1.8比例,控制聚醚多元醇材料与异氰酸酯材料的使用,在25~30℃温度环境下混合,而后注入电热水器外壳和内胆之间的空隙,当模温达到40~50℃时,瞬间发泡,在端盖、外壳、水箱内胆发泡成型,形成保温层[5]。在保温层的作用下,可以保持电热水器中的热水在一段时间内温度保持不变,减缓温度降低速度,节省了加热能源。
  2、中温保温技术
  中温保温技术是恒温控制技术的一种,按照水温加热需求设置保温范围,当温度达到了此要求,则不再加热,使得电热水器长期维持在此范围内温度,这样可以避免温度过高散热浪费能量,而且也可以减少温度过低长期加热等待的时间。在实际应用中,该项技术的应用可以为电热水器加热节省更多时间,便于用户使用。另外,平均每月每户使用中温保温控制的电热水器可以节省10%左右电量,满足节能需求。
  3、温控器内置技术
  在实际应用中,因温度未达到标准反复加热情况频繁发生。对于普通测温方式来说,其测量精度比较低,温度变化幅度过小,测量值不发生改变,即便温度达到了范围要求,仍需加热处理。考虑到电热水器温度测量不够准确,容易造成频繁加热,导致能源浪费。针对此问题,可以采用温控器内置技术,即在电热水器内部安装传感器,利用传感器测量水温,从而提高测量精度,获取小温差变化数据信息,避免不必要的能源应用,达到节能目的。
  4、发热管下潜设计
  目前,大部分电热水器在加热管的布设方面没有特殊设置,将其置于内胆底部,开启电源进行加热,这种加热方式虽然可以快速加热,但是整个水体的温度是不同的,形成多个温度层次,位于最下方的水层温度最高,由下至上依次降低。针对水温分层问题,采用下潜方式布设发热管,在水箱中形成对流,实现均匀加热[6]。为了验证此布设方案的可靠性,部分研究学者从节能角度开展实验研究。实验结果表明,发热管下潜设计每小时节约电量5%,有助于电热水器节能控制。
  5、低进高出技术
  该项技术是以进水口和出水口作为切入点提出的节能控制技术,将进水口设置为低水位,入水口设置为高水位,形成低进高出层次。这种控制方式可以避免冷水冲击加热管,对加热管运行效率造成影响。在实际应用中,从低水位入口流入冷水,与水箱中的热水融合,形成温水,在向出水口流动过程中进行加热处理,由于热水与冷水混合后的水温不是很低,不需要大量时间加热,所以此技术的应用在节能的同时,可以提高加热效率。
  6、预约用水技术
  大部分用户不需要24小时连续提供热水,所以可以通过设置电热水器作业时间段来节约能源,这就是预约用水技术。第一,定时开关。根据加热需求,设置电热水器作业时间段,在不需要热水情况下,停止作业。第二,预定用水时间,这种加热操控方式是在用水之前定时,达到此时间后开始加热,为用户准时提供热水,在未达到设定时间之前不加热,也可以节省部分能量。
  总结
  本文针对储水式侧出水电热水器腐蚀和能源消耗问题展开研究分析,介绍了3种防腐技术和6种节能技术。其中,防腐技术建立电化学理论和材料理论基础上,以牺牲其他材料或者建立保护层等方式起到防腐作用,达到延长热水器使用寿命目的。而节能技术是从建立保温层、控制温度、水流控制、装置布设、加热时间设定等多个方面进行探究,在满足用户使用需求的前提下节约能源。
  参考文献:
  [1]胡广洲.基于FPGA的家用电热水器控制器的硬件实现[J].中国新通信,2018,v.20(08):131-132.
  [2]余洋,陆伟.GB 4706.12《家用和类似用途电器的安全储水式热水器的特殊要求》标准修订解析[J].家电科技,2018,394(11):83-86.
  [3]陈庆明,钟益明,孙颖楷.储水式电热水器的剩余洗浴时间预报系统[J].日用电器,2018,No.152(08):43-47.
  [4]过峰,聂义,赵介军,等.储水式电热水器性能检测多元数据采集装置研制[J].电子产品可靠性与环境试验,2018,36(05):33-38.
  [5]金宁,王悦,陈常山,等.双模储水式电热水器温升测试及结果分析[J].家电科技,2018,392(09):90-92.
  [6]马平,欧建国,李健洪,等.双模热水器接力加热的FLUENT仿真研究[J].机械设计与制造,2018(A01):22-25.
  作者简介:
  蒲俊程  第二作者:邓海燕 第三作者:徐扬,学历:本科。
  (作者单位:广东万家乐燃气具有限公司)
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