王持恒，柳綠

（機(jī)械工業(yè)第三設(shè)計(jì)研究院，重慶 400039)

1 生活熱水系統(tǒng)熱水器的選用

目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的熱水器主要有電熱水器，燃?xì)馐綗崴饕约疤?yáng)能熱水器三類(lèi)[1]，各類(lèi)熱水器特點(diǎn)各異，適用于各種家庭，酒店及公共建筑中使用。

太陽(yáng)能熱水器能量源是太陽(yáng)光，通過(guò)陽(yáng)光直射真空管加熱從而轉(zhuǎn)化為熱能，再通過(guò)熱媒傳導(dǎo)提供熱水。太陽(yáng)能熱水器多采用平板型集熱器。它是一種節(jié)能、環(huán)保、無(wú)污染、無(wú)噪音型熱水器。目前，太陽(yáng)能熱水器主要用于淋浴，多被我國(guó)南方各地普通家庭采用。此類(lèi)使用條件要求溫度不高，熱水產(chǎn)量無(wú)需太過(guò)穩(wěn)定。所以家用太陽(yáng)能熱水器是我國(guó)太陽(yáng)能利用的一種主要形式，國(guó)內(nèi)外對(duì)太陽(yáng)能熱水器的研究廣泛而深入[2-4]。但是家用太陽(yáng)能熱水器在使用時(shí)，必須將管內(nèi)未加熱的冷水放完后才會(huì)出熱水，放掉的水量隨樓層的不同而不同，樓層越高，支管越長(zhǎng)，越浪費(fèi)水，雖節(jié)約了電能和燃?xì)猓瑓s浪費(fèi)了水資源；而且熱水的水溫也比較不穩(wěn)定，熱水水溫先是逐漸變熱，然后如果用水量過(guò)大，隨著貯藏?zé)崴南?，水溫?huì)降低，將熱水耗盡，而太陽(yáng)能熱水器無(wú)即時(shí)加熱的特點(diǎn)，故對(duì)熱水用水量特別敏感。

受天氣影響比較大是太陽(yáng)能熱水器另一個(gè)致命的缺點(diǎn)，晴天時(shí)太陽(yáng)能輻射量大，加熱效果明顯，而陰天時(shí)加熱效果不佳甚至無(wú)法使用，因天氣不受人為控制，故太陽(yáng)能熱水器加熱水量不穩(wěn)定。重慶市地處四川盆地東南，由于多霧素有霧都之稱(chēng)，是亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，一年中陰雨天較多，日照較少。據(jù)氣象部門(mén)報(bào)告，重慶年平均氣候18℃左右，年平均日照時(shí)數(shù)1000～1400h，年輻射總量3344～4180MJ/m2[5]。 從資料中可以得出，重慶一年中僅有一半的晴好天氣能加以利用。故太陽(yáng)能熱水器非重慶地區(qū)用戶首選。

電熱水器也是一款比較常用的熱水器，通過(guò)電力傳輸使置于其中的發(fā)熱管產(chǎn)生熱量，用于將冷水加熱。屬于完全無(wú)污染，環(huán)保型的熱水器。但它的加熱速度較慢，用戶一般要預(yù)先加熱30min以上，才能達(dá)到日常使用溫度。并且電熱水器功率較大，在工作時(shí)線路發(fā)熱嚴(yán)重，造成熱量的浪費(fèi)，增加能耗，在用戶實(shí)際使用時(shí)，往往實(shí)際用電量會(huì)超出說(shuō)明書(shū)中所標(biāo)明的用電量；而且當(dāng)停水的時(shí)侯，之前加熱好的熱水儲(chǔ)存在熱水器中也無(wú)法使用；同時(shí)，因?yàn)殡姛崴骷訜彷^慢，一般也無(wú)法達(dá)到及時(shí)加熱，僅靠?jī)?chǔ)水供給用戶使用。

燃?xì)鉄崴鲀?yōu)點(diǎn)很多，具有其他熱水器所不具備的方便、即時(shí)加熱的優(yōu)點(diǎn)，且水量大、出熱水快、熱效率高、水溫可調(diào)節(jié)，并且出水穩(wěn)定、體積小、可連續(xù)使用、用戶安裝方便。其缺點(diǎn)主要為系統(tǒng)的效率較低，并且當(dāng)燃燒不充分時(shí)，會(huì)有CO等有害氣體出現(xiàn)，危及到用戶安全。因此，用戶在使用時(shí)必須將燃?xì)鉄崴髦糜谝粋€(gè)具備良好的通風(fēng)條件的環(huán)境，尤其不得在密閉房間使用，最好同時(shí)配有有害氣體報(bào)警裝置。

綜上所訴，國(guó)內(nèi)外以使用燃?xì)鉄崴鳛橹鳎⑶以谥貞c這種天然氣資源十分豐富的地區(qū)，燃?xì)鉄崴鞯氖褂寐矢摺?/p>

2 生活熱水管道系統(tǒng)問(wèn)題

但是燃?xì)鉄崴魅杂蟹N種問(wèn)題，關(guān)于燃?xì)鉄崴髯陨淼膯?wèn)題本文中暫不做討論，建筑中由于給水管路造成的熱水使用中的問(wèn)題同樣不少。

在住宅中，廚房、衛(wèi)生間洗面池和淋浴都會(huì)用到熱水，因此熱水的使用占了水量的很大比例，特別是在冬季，熱水比例會(huì)更高。但是熱水管道系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單保證水能送到，為考慮實(shí)際使用中的諸多情況，因此導(dǎo)致熱水的使用中最主要的問(wèn)題有以下幾個(gè):出水不熱，出水水溫不穩(wěn)定以及室內(nèi)各用水點(diǎn)水溫溫差大。

2.1 出水不熱

相信很多人都遇到過(guò)這樣的情況，冬季洗澡時(shí)熱水器的火力已經(jīng)調(diào)至最大，但水溫仍不夠，嚴(yán)重影響洗澡的舒適性。

熱水器出水不熱，可分為水路問(wèn)題和氣路問(wèn)題。熱水器已點(diǎn)著火但水不熱，這種情況一般是出水量過(guò)大的原因，可以適當(dāng)關(guān)小熱水器上控制水量的閥門(mén)；還有就是氣壓小的原因，進(jìn)入燃燒器的燃?xì)馍僭斐刹荒墚a(chǎn)生足夠的熱量，致使出水不熱，可檢查氣源開(kāi)關(guān)是否完全打開(kāi)。

雖說(shuō)減小水量可使水溫滿足要求，但水量太小，導(dǎo)致花灑噴射范圍變小并且水柱的噴射力不足，舒適性難以保證。升溫需減小水量，水小了不舒服；不減小水量，溫度不足也不舒服。這好像是一個(gè)無(wú)解的問(wèn)題了。

相信大家都使用過(guò)加壓水龍頭，這種龍頭在出水口處將水的“管流”改成“線流”，再通過(guò)空氣的壓力把“線流”改成“射流”，經(jīng)過(guò)空氣的加壓使水有了動(dòng)力，且減少了水的流量同時(shí)增加了水流的壓力。同時(shí)，在水量較小時(shí)可通過(guò)加壓，達(dá)到水量變大的“假象”。這種龍頭的一種用途就是為即熱式熱水器和小功率廚寶出水加壓增溫?，F(xiàn)在已經(jīng)有與這種龍頭原理一樣的加壓花灑，裝設(shè)這樣的花灑就能解決水溫不夠的問(wèn)題，又不影響出水量。

2.2 出水水溫不穩(wěn)定

很多用戶在熱水的使用中都會(huì)遇到在未做任何調(diào)節(jié)的情況下，熱水出水就忽冷忽熱。在淋浴以外的幾個(gè)用水點(diǎn)出現(xiàn)這樣的情況可能無(wú)關(guān)痛癢，但是在洗澡時(shí)水溫一直波動(dòng)就嚴(yán)重影響了舒適性，如果是在冬季就更讓人難以忍受。

那到底是什么造成的呢？熱水器沒(méi)有調(diào)節(jié)過(guò)，說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)加熱水的能力沒(méi)有改變（氣壓穩(wěn)定的條件下），當(dāng)進(jìn)水量略微減小，水溫自然就上升了，反之亦然。這都是水壓不穩(wěn)定帶來(lái)的影響。水壓不穩(wěn)定導(dǎo)致水量的不穩(wěn)定，從而引發(fā)溫度的波動(dòng)。

相信我們都遇到過(guò)這種情況，在洗澡時(shí)在家里其他用水點(diǎn)打開(kāi)冷水，熱水水溫一會(huì)兒就變燙了；關(guān)上冷水，溫水又正常了。家里其他用水點(diǎn)有出流，引發(fā)熱水器冷水進(jìn)水管處壓力減小，進(jìn)水量隨之變小，溫度也就上升了。當(dāng)其他用水點(diǎn)停止用水時(shí)，水壓和進(jìn)水量都恢復(fù)初始狀態(tài)，水溫也恢復(fù)了。這種水壓變化還可以避免，但往往我們遇到的并非自己家中水壓那么簡(jiǎn)單，而是小區(qū)管網(wǎng)甚至市政管網(wǎng)中的水壓波動(dòng)。

現(xiàn)在的住宅多為高層建筑，只靠市政管網(wǎng)的壓力無(wú)法滿足供水要求，所以都要依靠水泵提升。而往往又采用的用水泵直接供水的供水方式而不是相對(duì)穩(wěn)定的水泵水箱供水方式，這也無(wú)形地增加了水壓波動(dòng)的可能性。首先，水泵機(jī)器的不穩(wěn)定就可能造成給水管網(wǎng)中的水壓波動(dòng)；其次，水泵供水也無(wú)法較好緩沖由于用戶用水造成的管網(wǎng)中水壓波動(dòng)。

若是以上情況，要改造小區(qū)供水系統(tǒng)的可能性小之又小，只能由用戶在自己家中采取一些措施。現(xiàn)在已有一些成熟的技術(shù)或產(chǎn)品可供選用。

（1）恒溫?zé)崴?/p>

恒溫?zé)崴髂壳霸絹?lái)越多地被用戶采用，它的優(yōu)點(diǎn)是在進(jìn)水流量及溫度或燃?xì)鈮毫τ兴兓臅r(shí)候，用戶設(shè)定的出水溫度仍能保持恒定。從功能上來(lái)說(shuō)，真正的恒溫?zé)崴鞒鏊疁囟炔粫?huì)隨著水流水壓的變化而與用戶設(shè)定溫度發(fā)生偏差。

目前市面上恒溫燃?xì)鉄崴魉捎玫亩际潜壤y式的控溫原理[6]。這種熱水器的管路中串有一個(gè)流量傳感器。燃?xì)鈿忾T(mén)為一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（即比例閥）。流量傳感器將水流量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)并將此信號(hào)輸入控制器?？刂破鞲鶕?jù)輸入信號(hào)的強(qiáng)度或頻率來(lái)調(diào)整氣閥開(kāi)度，使燃?xì)饬髁颗c水流量成正比變化，從而達(dá)到恒定水溫的目的。在熱水器工作的時(shí)候，流量傳感器能感知水流、水壓的大小，把信號(hào)傳輸給比例閥，由他來(lái)控制火排的多少，進(jìn)而控制火力大小，調(diào)節(jié)水溫。

（2）恒溫龍頭[7]

恒溫龍頭能將溫差比較大的冷水和熱水在出水時(shí)自動(dòng)混合為用戶預(yù)先設(shè)定好溫度的溫水，也叫恒溫水龍頭。

早期雙旋鈕龍頭常被用作冷熱水混合龍頭，用戶調(diào)節(jié)冷熱水進(jìn)水量可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，從而獲得想要的溫水。單手柄龍頭被用作第二代冷熱水混合龍頭，此水龍頭核心部件選用陶瓷片調(diào)溫閥芯，優(yōu)點(diǎn)是用戶通過(guò)左右或者上下擺動(dòng)即可調(diào)節(jié)出水的溫度和水量大小，操作方便；但上面兩種龍頭的缺點(diǎn)也是非常明顯的，就是一旦供熱的熱水溫度或者水壓（包括冷水）產(chǎn)生變化，都必須要用戶再次調(diào)節(jié)龍頭的出水水溫。

目前最新一代的恒溫龍頭，彌補(bǔ)了前兩代恒溫龍頭的缺點(diǎn)，在水溫及水壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，可通過(guò)內(nèi)部設(shè)置的恒溫調(diào)節(jié)閥芯，完全不用人工調(diào)節(jié)即可應(yīng)對(duì)，在極短的時(shí)間內(nèi)即可自動(dòng)調(diào)節(jié)，將出水水溫保持穩(wěn)定。

歐洲是恒溫頭龍的發(fā)源地，目前主要有兩種自動(dòng)調(diào)溫方式，分別采用不同的恒溫閥芯:一種是石蠟恒溫元件閥芯。另一種恒溫閥芯采用形狀記憶合金（簡(jiǎn)稱(chēng)SMA）彈簧。石蠟感溫組件的工作原理是將高純度的特殊石蠟灌進(jìn)一個(gè)細(xì)小的銅容器中，容器口蓋一片橡膠傳感片。由于水溫的變化，容器中的石蠟體積也隨之增縮，再通過(guò)容器口的傳感片帶動(dòng)彈簧推動(dòng)活塞來(lái)調(diào)節(jié)冷熱水的混合比例。SMA恒溫閥芯中最重要的零件就是形狀記憶合金彈簧，由鎳鈦(Ni-Ti)合金制成的形狀記憶合金彈簧通過(guò)感應(yīng)混合后溫水的溫度改變本身的形狀，從而推動(dòng)活塞來(lái)調(diào)節(jié)冷熱水的混合比例。SMA恒溫閥芯反應(yīng)速度極快，在40℃附近的反應(yīng)極其靈敏，可滿足使用者進(jìn)行無(wú)級(jí)微調(diào)的需要。

鑒于恒溫龍頭的安裝使用較為復(fù)雜，且用戶使用后效果也不及恒溫?zé)崴?，推薦使用恒溫?zé)崴鳌?/p>

2.3 室內(nèi)各用水點(diǎn)水溫溫差大

每戶住宅中有2～5個(gè)用水點(diǎn)，各有不同的用水情況及不同的管道情況，導(dǎo)致每個(gè)點(diǎn)的用水溫度有很大差異，甚至有時(shí)要變換用水點(diǎn)時(shí)不得不調(diào)節(jié)熱水器，否則無(wú)法使用。

在熱水器為調(diào)節(jié)的情況下，出水的溫度主要是受出水量和管道中的熱量散失影響。

熱水器到各用水點(diǎn)的距離不一，沿程的水頭損失則不相等。每個(gè)用水點(diǎn)的衛(wèi)生器具都不同，局部的水頭損失也有大有小?，F(xiàn)在很多家里裝設(shè)的淋浴器多數(shù)都是淋浴柱再配一個(gè)花灑龍頭（圖1），若使用淋浴柱，熱水需先沿管路到達(dá)2m左右的高度再落下，這比只用花灑多需要0.3m的水頭。水頭增大，水量自然就減小了。并且切換淋浴盤(pán)與花灑的開(kāi)關(guān)往往無(wú)法完全密封，開(kāi)啟一邊一小部分熱水也會(huì)流向另一邊，水量就又一次減少了。為了方便洗頭或清洗一些大件衣物，通常其中一個(gè)衛(wèi)生間會(huì)選用出水點(diǎn)較高的水龍頭（圖2）。由圖可知，該種水龍頭對(duì)水頭的要求也較高。不同的管路水頭損失不同和水壓要求不同，出水流量自然也不一樣，溫度也就不同。水量的差異越大，不同用水點(diǎn)的溫差也就越大。

圖1 淋浴器

圖2 水龍頭

對(duì)于這種情況，一種解決方法是之前提到的恒溫?zé)崴鳎瑫r(shí)在裝修之前應(yīng)該充分考慮熱水管路的問(wèn)題，在熱水器的遠(yuǎn)端出水點(diǎn)盡量裝設(shè)水頭要求較小的衛(wèi)生器具，以平衡水溫。若為兩個(gè)以上的衛(wèi)生間或廚衛(wèi)相隔距離較遠(yuǎn)，建議安裝兩臺(tái)熱水器。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)比幾種熱水器的優(yōu)缺點(diǎn)，重慶地區(qū)以燃?xì)鉄崴髯鳛樯顭崴到y(tǒng)的加熱裝置最優(yōu)。對(duì)于燃?xì)鉄崴髟谑褂眠^(guò)程中出水不熱的問(wèn)題，可選用加壓花灑；出水水溫不穩(wěn)定，可運(yùn)用恒溫?zé)崴骰蚝銣厮浼右愿纳?；而室?nèi)各用水點(diǎn)水溫溫差大，可選用恒溫?zé)崴?，裝修時(shí)充分考慮選用合適的衛(wèi)生器具，必要時(shí)可裝設(shè)兩臺(tái)熱水器

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