什么情况?燃气热水器为什么会忽冷忽热?

hy们,有没有这样的经历:洗着热水澡正舒服着,突然“开水暴击”,赶紧调低水温,结果又被"透心凉"浇个激灵……这冷热交替,像坐上“情绪过山车”。对此,我们不禁要问:“为什么燃气热水器的事,总是那么糟糕?”

燃气热水器为什么会忽冷忽热?

当然是同时有别的人使用它啦

对不起,我错了其实是燃气热水器在“努力工作”,只不过它还不够聪明

关于热水器SE

冷水通过进水口进入热水器内部,在流经加热管道时,底部的燃烧器点火,火焰热量快速传递给水流,使其在极短时间内升温,实现“即开即热”。

加热示意图

要让燃气热水器成功点火加热,离不开三个基本要素:燃料、助燃物和火源。于是再增加一根气管输送天然气、一台风机供氧和一个点火器打火。为了提高加热效率,把火上方这一部分水管加大受热面积,并使用更容易导热的材质(换热器)。最后用排烟管排出燃烧后产生的废气,这样我们就得到了一台简易版的即热式燃气热水器。

简易版燃气热水器示意图

但它也有一个致命短板——水温容易波动。因为热水是边烧边流,受多种因素影响,温度很难始终如一。

所以,恒温,就成了所有燃气热水器必须攻克的核心难题。什么叫恒温?就是说你在面板上设定了40℃,无论洗多久,出水都稳稳保持在这个温度,不冷不烫,体验如一。理论上,如果进水温度恒定、水流量恒定、火力也恒定,出水温度自然就能恒定。

但实际使用中,哪怕一个条件发生变化,其他变量也会“跟着乱”:例如想水热一点,设定了更高的出水温度,就需要更大的火力。

当夏天进水温度变高时,出水温度会变高;冬天进水温度变低,出水温度也会变低

傍晚高峰用气时,火力变小了,出水温度降低;

多点用水时,水压水量变小了,出水温度又会升高。

关于热水器

进水温度是我们没办法控制的,想要准确达到设定的出水温度,我们只能控制两个变量:进水流量和火力。

那第一个阶段的恒温需要做到精确的控水和控火。于是热水器厂商们给产品加上了燃气比例阀和多分段火排来控制火力大小,加上了水量伺服器来控制进水流量的大小。燃气比例阀已经是标配,火排有3分段4分段,有的产品甚至用上了5分段。水量伺服器有可两档调节的,也有可无极调节的。但这其实只是恒温的第一个阶段,只能做到持续出水时的水温恒定。

恒温热水器示意图

关于热水器Pro

我们实际使用中还有另一个场景——二次起停,也就是先开一会再关一会,然后再开。比如洗澡时先冲一会,然后关水抹沐浴露,然后再开水,当关水时,火排虽然已经熄灭,但换热器的余温依然在,给水加热短时间后将超过设定温度,在开水时会先流出这段烫水,国标称为停水温升。紧接着又会流出因为刚刚点火,没能加热到足够温度的冷水,称为停水温降。停水温升和停水温降导致的在洗澡中途关水后,再开水温先烫后冷的问题称为“冷烫水”。

“冷烫水”温度曲线

为了解决冷烫水问题,热水器恒温进入第二个阶段。厂商们也推出了不少方案。

  • 方案一:旁通混水

在热水出水管和冷水进水管之间连接一根小管道,利用冷水与烫水“被动混合”,中和掉过高温度。但这只能靠水压自然流动,无法主动控温,效果有限。

  • 方案二:增压水伺服+旁通混水

加上伺服控制后,能主动调节冷水注入的量,对烫水部分有明显缓解,但仍无法解决冷水段的突发流出,也就是“温降”问题。

旁通混水

  • 方案三:水罐混水

在出水口加一个水罐,把即将流出的冷、热水混合一下,温度更平稳。但如果中途关水稍久,水罐中的水很快就冷了,反而会在开水时流出一整段冷水。也就是说,这种方式稳定性不足。

既要往烫水里注入冷水,又要冷水能升温,还要能主动调节到设定温度能储存热量解决冷水的热量损失,最好还能稳定水压,能给换热器降温,能省能耗。因此必然不是增加一个装置就能解决的,必须在结构上创新。

关于热水器Ultra

更好的解决方案应该是这样的。

首先,将热水出水管处做一个截止阀并与冷水进水管相连,在热水器内部形成一个循环管路。

然后在冷水进水管处,设置一个800毫升的储热恒温仓,储热恒温仓上下方分别设置温度传感系统。

最后还需要一套完美的工作逻辑,中途关水后,截止阀打开,烫水与冷水在储热恒温仓里进行冷热综合,循环管路启动,反复流经换热器让其降温,同时利用余温给水加热,把烫水的热源给到冷水,储热恒温仓上下方的温感系统监测温度。如果水温不足以达到设定温度,则开启2千瓦的微火补充热量,达到设定温度后关火,整个过程不超过1分钟,符合中途关水的使用场景,且仅耗气0.003立方,此时储热恒温仓里的水温已经与设定温度一致,再次开水后先流出这800毫升恒温水,利用这个时间差刚好过渡完新点火的热量提升延迟,紧接着流出的水也是恒温的,除了恒温仓在进水口且仅有800毫升,不用担心滋生细菌的问题,并且还能够起到很好的进水稳压作用。这套系统因为有启停大循环和储热小循环两个系统,称为双循环。

双循环热水器结构图


关于未来的热水器

通过燃气比例阀、水量伺服器、双循环系统等多项技术加持,燃气热水器正逐步走向真正的智能恒温。下一代热水器又叫什么,我们不知道,但恒温问题对它而言,应该不再是难以解决的问题。

来源:综合相关研究文献、生活见闻等

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