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即热式电热水器不同加热方式利弊谈

2015-01-23 点击:
 
     即式电热水器虽然是电热水器”家族”中的一员,但它与传统概念中的贮水式电热水器却有很大的不同,如果只是将贮水式电热水器的贮水桶减小,电热管功率加大就成为即热式电热水器,则是一种相当不负责任的做法。但是,市场上的确有很大一部分即热式电热水器生产企业就是这样做的。目前市场上在销的贮水式电热水器一个很重要的的卖点就是出水断电,而且,绝大多数厂家生产的产品在电源线上都带有漏电保护插头。电热水器漏电相对普通家用电器而言,是十分危险的,特别是浴用电热水器,在使用的全过程当中,人体不但没有任何的绝缘保护,而且还全身有水,一旦漏电,很可能造成人员死亡,而普通的家用电器,如电暖器、电饭煲、空调、冰箱等等漏电对人员的伤害却要小得多,而造成人员死亡就更少了。 
     即热式电热水器因其相对贮水式电热水器体积小功率大,又不可能采用诸如出水断电等被动的方法,采用漏电开关有存在这样那样的安装问题,所以即热式电热水器的安全问题是这类产品最重要的问题,要生产即热式电热水器,首先必须注意的就是比一般家用电器要求更严格的安全问题,而不仅仅是有没有通过认证。
     要保证即热式电热水器安全,最重要的是看其加热方法。因为控制部分使用安全的低电压控制比较容易做到,而且大部分生产厂家也这么做了,即热式电热水器的加热方法主要有以下几种:1、金属电热管;2、表面镀膜;3、陶瓷电热棒;4、PTC陶瓷电热片;5、电磁加热;6、微波加热;7、电阻丝加热;8、直接电极式加热。
     金属电热管加热法
     主要是镍铬丝电热管(又分铁质电热管、不锈钢电热管、铜质电热管);在电加热的产品当中,用的最多的是金属电热管(主要是镍铬丝电热管,最差的铁铬丝电热管)。在贮水式电热水器当中,绝大多数采用此类电热方法,该方法是一种比较成熟也比较价廉物美的电加热方法,但用在电热水器上,特别是在中国,在很多地方水质较差的情况下,该类发热管直接对水进行加热十分容易结水垢。目前大多数的储水式电热水器生产企业为防止电热管水垢的产生,采用镁棒、电子防垢器、电热管表面喷涂防垢材料等等方法,尽量减慢电热管结水垢速度,但目前还没有发现根本的解决方法。所以,电热结水垢是影响电热水器产品寿命的一个很大问题,而即热式电热水器如果也采用该类加热方法,就不单是一个水垢问题,因其体积小、功率大、防止水垢产生的镁棒、电子防垢器都很难加入,就连电热管本身,也必须尺寸很小,所以只能采用高功率密度的方法来制作电热管,而电热管的制作,一般都是在密封的金属管内放入镍铬电阻丝,在两者之间靠氧化镁粉填充进行绝缘,氧化镁粉在低温时绝缘良好,但达到一定温度时氧化镁粉会碳化,碳化后的氧化镁粉就没有绝缘能力了。
     一般金属电热管在干烧情况下功率在7W/C㎡以下较好,而能保证只在水中加热而不干烧的情况下,一般每功率在20~25W/C㎡以上,如果只是靠电子控制来保证不干烧,那是十分危险的,万一控制失灵一次,烧坏绝缘,后果不堪设想。
     铁质金属电热管用在电热水器上,因其易生锈,很少被采用,不锈钢金属电热管目前采用较多,但它相对铜质金属电热管来说,更容易产生水垢,但铜质金属电热管相对成本更高。
     在欧洲,很多的即热式电热水器都是采用铜质金属电热管,相对国内市场,欧洲的即热式行业一般都有三大特点,一是在产品使用安全手册中都强调在产品使用一至两年内必须由专业人员检测安全后方能继续使用,否则必须由专业人员更换电热管;二是电热管制作的都比较大,功率密度尽量做小;三是欧洲绝大部分自来水都达到饮用水标准,就是生活用水,也不易产生水垢,水质好,这本身就是使用条件的差别,在这种水质条件下,就是采用直接电极式加热方法,热水器也是安全的。
     表面镀膜加热方法
     又分非金属镀膜,金属表面绝缘后再镀膜两种。非金属表面镀膜又分有陶瓷管式、玻璃管式、石英管式、单晶体管式等等,镀膜方法又有涂膜、喷涂和印刷等多种方法。
     非金属表面镀膜虽然有多种多样,关键在于两大点:一是非金属材料本身的选择;二是镀膜的方法,材料本身选择不好,满足不了电热水器的一些特殊要求,如急冷急热,承受水压,绝缘性能,导热性能等等。镀膜方法的好坏是影响电热膜的使用寿命,功能衰减大小的关键因素。
     玻璃管式:材料本身耐急冷急热能力差,急冷急热时容易破裂,耐水压能力也差,在出口封闭式(后制式)热水器中,普通玻璃管式是很难满足要求的。
     陶瓷管式:材料本身耐急冷急热能力还好,但陶瓷管烧结时工艺尺寸较难保证,在后期产品安装时密封困难,容易出现热水器漏电现象。
     石英管式:单晶体管式材料比前两种要好,单晶体管式耐急冷急热能力更强,在1300℃时急冷至0℃多次不存在问题,而且材料本身就是十分良好的绝缘材料,耐腐蚀,耐压力,不结水垢,工艺尺寸有保障,只是成本较高,为达节约目的,有些企业采用普通石英管。
     镀膜方法不论是采用何种电热膜材料,关键是电热膜与非金属材料本身的结合强度以及电热膜的衰减幅度,电热膜靠中温固化和高温烧结以及超高温化合反应,效果是十分不同的,好的可达到使用上万小时功率衰减不过是0.3%~0.5%,而只是涂膜固化的,使用几百小时功率衰减超过20%以上,甚至整片脱膜而无法再使用。好一些的镀膜用小刀都伤不了,差的用手一摸即会脱落。
     超高温化合反应单晶体管式非金属镀膜电加热,十分安全,长时间使用不腐蚀、不结水垢、绝缘不损坏、功率衰减幅度基本可以忽略不计,应当是当今即热式电热水器最好的电热方法之一。但其缺点是制造工艺复杂,成本相对较高,在产品上非金属和金属接口处工艺要求极高,批量生产的是一个关键质量控制点,否则易造成封闭式产品的漏水,目前使用非金属加热技术的只有太尔已经在结构上完全采用PPO第二代合金材料解决此类问题。
     金属表面绝缘后再镀膜,该类电加热关键是金属表面的绝缘。什么样的绝缘可以耐高温,又可以随金属一起热胀冷缩而保持绝缘性能不变?目前已有多家高校和研究所正在努力研发之中,如果只是简单在金属表面搪瓷绝缘镀膜,搪瓷热胀冷缩会有裂纹产生,产生裂纹后的搪瓷,绝缘性能基本就无法保证了。
     陶瓷电热棒和PTC陶瓷电热片法
     这两种材料都是十分良好的电热材料,具有安全、快速、热效率高等众多优点,陶瓷发热棒,以一片或多片陶瓷电热材料伸入水中达到加热目的,因其独特的加热原理,几乎没有漏电隐患存在,而且较容易采购,成本不太高。PTC陶瓷电热片,属正温度系数电热材料,温度低、电阻小,加热功率小,但它的缺点却是功率衰减幅度较大,用在大功率的即热式电热水器上,极易导致半年甚至几个月功率发生大幅度衰减而出现热水器水温不热的现象,有些企业原来采用过该类型电热方法,现在基本上不再使用了。
     电磁及微波加热法
     也是一种比较好的电热方法,但将该方法用在即热式电热水器上,电磁盘的体积和制作成本直接影响了它的发展,电磁盘做小了影响使用寿命,电磁盘做足却体积庞大,成本也较高,目前在即热式电热水器行业使用并不多。
     微波加热要达到即热式电热水器所需要的大功率目前还有困难,用在贮水式电热水器上也许还可以,市场并无企业批量推出产品,可能暂时还停留在研发阶段。
     金属管路夹层中放置电阻丝加热法
     如镍铬丝或PTC等;该类型的产品在我国最早期生产的即热式电热水器上已经使用,但它要求绝缘材料在耐高温高压的情况下还必须耐潮湿,从目前市面上可采购的绝缘材料来说,能够满足要求的还没有发现,如果只是采用云母来进行绝缘(其它家用电器产品大部分都是云母),在热水器上使用,受潮,漏水等现象是很难避免的,而云母绝缘材料受潮后几乎没有一点绝缘能力。在金属管路夹层借口处采用密封胶防止云母类绝缘材料受潮这种被动的包扩方法,又因没有较好的耐高温密封胶而影响其发展,如果能有耐高温又耐潮湿的新型绝缘材料,该类型加热方法应当是即热式电热水器最好的加热方法之一,但在还没有这种绝缘材料的情况下,使用在喝种方法是危险的,最早期采用该方法生产即热式电热水器的企业也主要这个原因而关门了,(他们的产品就算是拿到现在,也是很美观的,如果没有这个绝缘的影响,市场竞争力将会是很大的)。
     直接电极式电热方法
     在欧洲和日本都有类似的产品,该类产品结构简单,加热速度快,热效率高,但必须水质优秀,目前我国绝大部分自来水是不能满足要求。
     综上多种加热方法,在即热式电热水器这个特殊的行业里,有很多特殊性在里面。如体积小功率大(几乎是家电中功率最大的产品);使用环境湿度大;使用时因水质原因易产生水垢;因水电同时在且水具有一定的压力;发生干烧升温极大破坏也大;使用者无任何绝缘保护并且全身是水等等。
     所以,即热式电热水器产品的安全性必须比普通家电产品更加引起生产企业的注意,不但要满足产品安全人证所以要求,还需要考虑在长久使用和在环境潮湿情况下使用的安全问题,真正做到为消费者的人身安全负责。

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