什麼情況?燃氣熱水器爲什麼會忽冷忽熱?

hy們,有沒有這樣的經歷:洗着熱水澡正舒服着,突然“開水暴擊”,趕緊調低水溫,結果又被"透心涼"澆個激靈……這冷熱交替,像坐上“情緒過山車”。對此,我們不禁要問:“爲什麼燃氣熱水器的事,總是那麼糟糕?”

燃氣熱水器爲什麼會忽冷忽熱?

當然是同時有別的人使用它啦

對不起,我錯了其實是燃氣熱水器在“努力工作”,只不過它還不夠聰明

關於熱水器SE

冷水通過進水口進入熱水器內部,在流經加熱管道時,底部的燃燒器點火,火焰熱量快速傳遞給水流,使其在極短時間內升溫,實現“即開即熱”。

加熱示意圖

要讓燃氣熱水器成功點火加熱,離不開三個基本要素:燃料、助燃物和火源。於是再增加一根氣管輸送天然氣、一臺風機供氧和一個點火器打火。爲了提高加熱效率,把火上方這一部分水管加大受熱面積,並使用更容易導熱的材質(換熱器)。最後用排煙管排出燃燒後產生的廢氣,這樣我們就得到了一臺簡易版的即熱式燃氣熱水器。

簡易版燃氣熱水器示意圖

但它也有一個致命短板——水溫容易波動。因爲熱水是邊燒邊流,受多種因素影響,溫度很難始終如一。

所以,恆溫,就成了所有燃氣熱水器必須攻克的核心難題。什麼叫恆溫?就是說你在面板上設定了40℃,無論洗多久,出水都穩穩保持在這個溫度,不冷不燙,體驗如一。理論上,如果進水溫度恆定、水流量恆定、火力也恆定,出水溫度自然就能恆定。

但實際使用中,哪怕一個條件發生變化,其他變量也會“跟着亂”:例如想水熱一點,設定了更高的出水溫度,就需要更大的火力。

當夏天進水溫度變高時,出水溫度會變高;冬天進水溫度變低,出水溫度也會變低

傍晚高峯用氣時,火力變小了,出水溫度降低;

多點用水時,水壓水量變小了,出水溫度又會升高。

關於熱水器

進水溫度是我們沒辦法控制的,想要準確達到設定的出水溫度,我們只能控制兩個變量:進水流量和火力。

那第一個階段的恆溫需要做到精確的控水和控火。於是熱水器廠商們給產品加上了燃氣比例閥和多分段火排來控制火力大小,加上了水量伺服器來控制進水流量的大小。燃氣比例閥已經是標配,火排有3分段4分段,有的產品甚至用上了5分段。水量伺服器有可兩檔調節的,也有可無極調節的。但這其實只是恆溫的第一個階段,只能做到持續出水時的水溫恆定。

恆溫熱水器示意圖

關於熱水器Pro

我們實際使用中還有另一個場景——二次起停,也就是先開一會再關一會,然後再開。比如洗澡時先衝一會,然後關水抹沐浴露,然後再開水,當關水時,火排雖然已經熄滅,但換熱器的餘溫依然在,給水加熱短時間後將超過設定溫度,在開水時會先流出這段燙水,國標稱爲停水溫升。緊接着又會流出因爲剛剛點火,沒能加熱到足夠溫度的冷水,稱爲停水溫降。停水溫升和停水溫降導致的在洗澡中途關水後,再開水溫先燙後冷的問題稱爲“冷燙水”。

“冷燙水”溫度曲線

爲了解決冷燙水問題,熱水器恆溫進入第二個階段。廠商們也推出了不少方案。

  • 方案一:旁通混水

在熱水出水管和冷水進水管之間連接一根小管道,利用冷水與燙水“被動混合”,中和掉過高溫度。但這隻能靠水壓自然流動,無法主動控溫,效果有限。

  • 方案二:增壓水伺服+旁通混水

加上伺服控制後,能主動調節冷水注入的量,對燙水部分有明顯緩解,但仍無法解決冷水段的突發流出,也就是“溫降”問題。

旁通混水

  • 方案三:水罐混水

在出水口加一個水罐,把即將流出的冷、熱水混合一下,溫度更平穩。但如果中途關水稍久,水罐中的水很快就冷了,反而會在開水時流出一整段冷水。也就是說,這種方式穩定性不足。

既要往燙水裏注入冷水,又要冷水能升溫,還要能主動調節到設定溫度能儲存熱量解決冷水的熱量損失,最好還能穩定水壓,能給換熱器降溫,能省能耗。因此必然不是增加一個裝置就能解決的,必須在結構上創新。

關於熱水器Ultra

更好的解決方案應該是這樣的。

首先,將熱水出水管處做一個截止閥並與冷水進水管相連,在熱水器內部形成一個循環管路。

然後在冷水進水管處,設置一個800毫升的儲熱恆溫倉,儲熱恆溫倉上下方分別設置溫度傳感系統。

最後還需要一套完美的工作邏輯,中途關水後,截止閥打開,燙水與冷水在儲熱恆溫倉裏進行冷熱綜合,循環管路啓動,反覆流經換熱器讓其降溫,同時利用餘溫給水加熱,把燙水的熱源給到冷水,儲熱恆溫倉上下方的溫感系統監測溫度。如果水溫不足以達到設定溫度,則開啓2千瓦的微火補充熱量,達到設定溫度後關火,整個過程不超過1分鐘,符合中途關水的使用場景,且僅耗氣0.003立方,此時儲熱恆溫倉裏的水溫已經與設定溫度一致,再次開水後先流出這800毫升恆溫水,利用這個時間差剛好過渡完新點火的熱量提升延遲,緊接着流出的水也是恆溫的,除了恆溫倉在進水口且僅有800毫升,不用擔心滋生細菌的問題,並且還能夠起到很好的進水穩壓作用。這套系統因爲有啓停大循環和儲熱小循環兩個系統,稱爲雙循環。

雙循環熱水器結構圖


關於未來的熱水器

通過燃氣比例閥、水量伺服器、雙循環系統等多項技術加持,燃氣熱水器正逐步走向真正的智能恆溫。下一代熱水器又叫什麼,我們不知道,但恆溫問題對它而言,應該不再是難以解決的問題。

來源:綜合相關研究文獻、生活見聞等

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