三相即熱式電熱水器恒溫技術(shù)探討

　　即熱式恒溫標(biāo)準(zhǔn)目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有正式出臺(tái)，本文根據(jù)目前國(guó)內(nèi)用戶普遍反映較好的幾個(gè)參數(shù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，如下：

　　1、恒溫時(shí)間：20秒以內(nèi)

　　2、超溫限制：3℃以內(nèi)

　　3、啟動(dòng)流量：≤1.5L/min

　　以上三個(gè)參數(shù)，恒溫時(shí)間趨于0秒為理想狀態(tài)，超溫限制趨于0℃為理想狀態(tài)，啟動(dòng)流量趨于1(L/min)為理想狀態(tài)。鑒于目前國(guó)標(biāo)還沒(méi)有正式出臺(tái)，皮阿諾電器研發(fā)部根據(jù)目前單相電恒溫型號(hào)用戶回訪后得出的參考指標(biāo)。

　　三相電的恒溫技術(shù)比單相電要求更高，主要是三相電總功率為單相電的2-3倍，對(duì)安全的要求更高，主要表現(xiàn)為防燙傷，防干燒，防漏電。根據(jù)以上設(shè)計(jì)目標(biāo)，首先確定三相電的發(fā)熱技術(shù)，流量檢測(cè)技術(shù)，安全保護(hù)技術(shù)。

　　一、通過(guò)綜合比較目前市面上的幾種發(fā)熱技術(shù)（杯狀金屬發(fā)熱管技術(shù)、石英玻璃管發(fā)熱技術(shù)、金屬裸線加熱技術(shù)、不銹鋼流道金屬發(fā)熱管技術(shù)）的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選定不銹鋼流道金屬發(fā)熱管技術(shù)作為發(fā)熱體，此種發(fā)熱體有以下幾種優(yōu)點(diǎn)，能完全勝任三相電恒溫技術(shù)要求。

　　1、不銹鋼流道長(zhǎng)約4米，內(nèi)壁熱能輻射絕對(duì)溫度低，溫度最高比所需熱水溫度高約3℃，而且流動(dòng)加熱，這樣的環(huán)境下不容易形成水垢，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)使用壽命不少于10年。

　　2、干燒保護(hù)能力強(qiáng)，目前市面上即熱式最怕干燒，雖然一般情況下干燒的幾率極少，但即使是萬(wàn)一出現(xiàn)一次，也足以對(duì)即熱式熱水器構(gòu)成致命威脅，不銹鋼流道式金屬管發(fā)熱體經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)測(cè)試，人為干燒情況下，對(duì)發(fā)熱體的壽命幾乎無(wú)任何影響。

　　3、發(fā)熱速度適中，恒溫速度完全能滿足20秒要求，實(shí)測(cè)恒溫時(shí)間為13-15秒。

　　二、流量檢測(cè)技術(shù)這一模塊設(shè)計(jì)選用光電感應(yīng)流量檢測(cè)模組，這一技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)也是屬于比較領(lǐng)先的技術(shù)，流量檢測(cè)模組的一致性非常好，解決了行業(yè)內(nèi)前期不敢大量推廣恒溫機(jī)型的狀況。所以皮阿諾品牌也是市場(chǎng)上最早批量推出恒溫機(jī)型的廠家之一。光電感應(yīng)流量檢測(cè)模組的轉(zhuǎn)子在水流推動(dòng)下，處于懸浮轉(zhuǎn)動(dòng)，不產(chǎn)生軸摩擦損耗，穩(wěn)定性很好，通過(guò)精密的水流道設(shè)計(jì)，可以保證1.5升/分鐘-15升/分鐘流量的轉(zhuǎn)子線性轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以保證實(shí)現(xiàn)恒溫的穩(wěn)定性。

　　三、為了確保干燒保護(hù)做到萬(wàn)無(wú)一失，三相電恒溫采用了三相全極斷開(kāi)一體型溫控器，安裝在不銹鋼流道式金屬管發(fā)熱體導(dǎo)熱鋁體表面，這樣可以在最快的時(shí)間內(nèi)感應(yīng)到發(fā)熱體的溫度，如發(fā)生異常情況，第一時(shí)間切斷市電，起保護(hù)作用。這樣可以百分百避免干燒產(chǎn)生的漏電或機(jī)內(nèi)溫度過(guò)高引起的其他事故。

　　恒溫三相電即熱式只有先滿足以上幾點(diǎn)要求，才能談進(jìn)一步的設(shè)計(jì)。即熱式的恒溫技術(shù)在以往的媒體上也進(jìn)行了很多探討，在理論上是比較簡(jiǎn)單的，這里再進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述，更多的是從消費(fèi)者的角度來(lái)進(jìn)行，這樣讓普通消費(fèi)者也能理解恒溫技術(shù)的過(guò)程。

　　要得到恒溫出水須具備幾個(gè)條件：

　　1、進(jìn)出水溫度檢測(cè)

　　2、用戶需要的熱水溫度設(shè)定

　　3、精確的流量檢測(cè)

　　4、電能熱能轉(zhuǎn)換公式，無(wú)級(jí)功率調(diào)節(jié)

　　5、發(fā)熱體總功率

　　通過(guò)以上五個(gè)條件，我們來(lái)計(jì)算一下，通過(guò)理論計(jì)算了解恒溫的過(guò)程。

　　假如我們現(xiàn)在的季節(jié)是冬天，水溫比較低，一般不低于5℃，假設(shè)為5℃，冬天洗澡需要的出水溫度為42℃，如果配豪華型的花灑一般出水量也比較大，假設(shè)為每分鐘5升。即熱式的程序可以根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

　　P=（設(shè)定溫度-進(jìn)水溫度）×流量×70（1L/min，升高一度約需要70W電功率）

　　P=(42-5)×5×70=12950(W)

　　所以知道了這些條件，即熱式恒溫控制就簡(jiǎn)單了，熱水器的控制程序就可以根據(jù)計(jì)算的功率對(duì)總功率進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)整。從而達(dá)到恒溫控制的目的。

　　三相電恒溫同時(shí)要進(jìn)行三組功率控制，比單相電的恒溫控制稍微復(fù)雜，同時(shí)需要處理的信息量大很多，而單相電只需要一組功率控制。因?yàn)楣β蚀?，設(shè)計(jì)要求比單相電恒溫要高很多。所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮周全，一般三相電即熱式最常定的功率是15000W，即熱式一般標(biāo)定的功率是最大功率，并不是熱水器一直都是以此功率工作的，恒溫功能的即熱式是自動(dòng)調(diào)節(jié)功率的，原理與電磁爐類似，電磁爐一般功率為2000W左右，也是標(biāo)定最大功率的，使用電磁爐的時(shí)候可以根據(jù)需要人為調(diào)檔，功率最小一般可以調(diào)到200W左右，恒溫即熱式熱水器只是自動(dòng)調(diào)節(jié)而已，不需要手動(dòng)調(diào)節(jié)。那么如何知道熱水器以多少功率進(jìn)行加熱呢，熱水器又是在什么情況下才會(huì)調(diào)節(jié)功率的，皮阿諾三相電恒溫即熱式面板上設(shè)計(jì)了一個(gè)狀態(tài)健，只需要觸摸一下?tīng)顟B(tài)鍵，當(dāng)前使用的電功率比，同時(shí)還有水流量大小會(huì)在顯示屏上循環(huán)顯示，讓使用者對(duì)本機(jī)狀態(tài)一目了然。使用者可以通過(guò)嘗試調(diào)節(jié)水流大小來(lái)觀察功率變化情況和水流量的具體大小。

　　以下詳細(xì)說(shuō)明三相電相對(duì)單相電的恒溫控制稍微復(fù)雜的原因，結(jié)合開(kāi)始提到的三個(gè)消費(fèi)者關(guān)心的參數(shù)來(lái)闡述。

　　首先是加熱速度，所謂即熱并不是說(shuō)真的不需等待，只不過(guò)等時(shí)間很短而已，甚至可以忽略不計(jì)，20秒是一個(gè)可以接受的時(shí)間，一般在15秒可以恒溫，通過(guò)上面的電熱轉(zhuǎn)換公式可以這樣計(jì)算，假如出水為2L/min，15000瓦可以將水溫升高度數(shù)也可以算出來(lái)的，如下：

　　溫升=15000/70/2≈107℃,假如溫升速度太快,當(dāng)真正遇到熱水器功率控制失效時(shí),如果溫升太快,很容易造成燙傷事故，所以速度也要適中。如果太慢也不行，雖然不容易燙傷，但就會(huì)浪費(fèi)一定的水電。所以選擇合適的發(fā)熱方案很關(guān)鍵。

　　第二個(gè)參數(shù)超溫不能超出3℃，這個(gè)參數(shù)主要是洗澡時(shí)衡量舒適度的，一般人冬天洗澡水溫在42℃左右，其實(shí)溫度上到40℃就感覺(jué)比較熱了，當(dāng)?shù)竭_(dá)45℃時(shí)就有燙的感覺(jué)，雖然不會(huì)燙傷，但感覺(jué)已經(jīng)非常不舒適了。三相電恒溫如何才能做到3℃以內(nèi)呢？水流量檢測(cè)非常關(guān)鍵，我們可以通過(guò)下面的計(jì)算弄清楚，當(dāng)水流量偏差10%時(shí)，溫度會(huì)如何變化的，假設(shè)水流量檢測(cè)偏高10%，進(jìn)水溫度5℃，需要恒溫溫度為42℃，那么實(shí)際溫度=5+（42-5）×1.1=45.7，45.7℃就是燙的感覺(jué)了。所以水流檢測(cè)是非常關(guān)鍵的。

　　第三個(gè)啟動(dòng)流量：≤1.5L/min，這個(gè)流量在水壓很低的地方非常關(guān)鍵，可以保證熱水器正常啟動(dòng)加熱，目前市面上能保持這種水量啟動(dòng)的產(chǎn)品不多，特別是三相電的，因?yàn)槔锩嫔婕耙粋€(gè)功率控制的問(wèn)題。也是恒溫效果好壞一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)。雖然說(shuō)恒溫?zé)崴魇菬o(wú)級(jí)功率調(diào)節(jié)，但也是相對(duì)而言的，15000瓦功率的熱水器，同樣可以通過(guò)計(jì)算知道，一般恒溫?zé)崴鞯臏囟瓤刂破顬?℃，1.5L/min流量的水升高1℃需要功率=1.5×1×70=105W，那么熱水器功率分級(jí)數(shù)=15000/105=143級(jí)，級(jí)數(shù)越高，就要求控制芯片速度越快，定時(shí)計(jì)算要更精確。速度如果不夠快，定時(shí)不準(zhǔn)，根本就不能恒溫。還有普通的流量檢測(cè)在1.5L/min流量時(shí)，轉(zhuǎn)速非常慢，甚至轉(zhuǎn)不動(dòng)，而皮阿諾的光電感應(yīng)流量檢測(cè)模組由于采用精密的設(shè)計(jì)和特殊的水流推動(dòng)方式，完全勝任，甚至可以做到1L/min使用，只是這時(shí)的水流確實(shí)太小，即使混水使用也達(dá)不到洗澡的基本流量。

　　三相電即熱式恒溫原理和單相電的是一樣的，但在元器件選型和設(shè)計(jì)方案選擇上要求高很多，這也是對(duì)即熱式生產(chǎn)廠家的不小挑戰(zhàn)。   （責(zé)編 石少菊）