單青 牛紹全

摘要 對(duì)一種混合動(dòng)力快熱式電熱水器使用流量性能的測(cè)試和分析。針對(duì)混合動(dòng)力快熱式電熱水器和太陽(yáng)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(duì)洗浴用水流量的舒適度要求，對(duì)混合動(dòng)力快熱式電熱水器的出水流量進(jìn)行測(cè)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(yáng)能熱水器;流量;溫升

一 引言

目前非承壓緊湊式太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品主要安裝于家用建筑的外部屋頂，通過(guò)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(yáng)能熱水器為整體式裝配，電加熱管工作時(shí)是將太陽(yáng)能熱水器的整箱水加熱，而太陽(yáng)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(kāi)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(yáng)能熱水器組合系統(tǒng)使用，當(dāng)非承壓緊湊式太陽(yáng)能熱水器中的水溫達(dá)不到洗浴溫度時(shí)，太陽(yáng)能熱水器中的冷水經(jīng)過(guò)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(yáng)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(yáng)能熱水器的水溫和水位等狀態(tài)。主要特點(diǎn)為：滿足即開(kāi)即熱的使用需求，大功率速熱;多能源結(jié)合，功能集合太陽(yáng)能熱水器和即熱加熱于一體;在太陽(yáng)能熱水器水溫不滿足熱水需求的情況下，以太陽(yáng)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(yáng)能熱水器后的用水使用性能，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了使用出水流量的測(cè)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(jí)》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(cè)試，測(cè)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(cè)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(shuō)明：從圖2看，在進(jìn)水溫度偏低（可視為自來(lái)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?。ňG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(guò)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(cè)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(shuō)明：從圖3看，在進(jìn)水溫度適中（非承壓緊湊式太陽(yáng)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(shuō)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(shuō)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(shuō)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(yáng)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(guò)混合動(dòng)力快熱式電熱水器，直接放水，不開(kāi)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(yǔ)

混合動(dòng)力快熱式電熱水器作為電能與太陽(yáng)能結(jié)合的產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)對(duì)非承壓緊湊式太陽(yáng)能熱水器的有效補(bǔ)充，滿足用戶對(duì)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(yáng)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(wèn)題，可通過(guò)增加增壓泵的方式實(shí)現(xiàn)，或通過(guò)管路設(shè)計(jì)安裝實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)/不經(jīng)過(guò)混合動(dòng)力快熱式電熱水器的方式，在太陽(yáng)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(jí)

[2] QB/T 1239-1991 快熱式電熱水器

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)吻啵?981.11-），女，漢，大學(xué)本科，中級(jí)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(hào)，250103）

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