熱水器的分類及使用成本分析

　　國內(nèi)家用熱水器自從上世紀(jì)80年代中期南京“玉環(huán)”首先推出燃?xì)饪焖贌崴饕詠?，已?jīng)走過了二十幾個年頭，制造技術(shù)越來越成熟、功能越來越完善。根據(jù)市場的多樣化需求，快速燃?xì)鉄崴鬟@個主力軍，也被制造成多種型式。以下作簡要的介紹：

　　第一部分：熱水器的分類

　　1.燃?xì)鉄崴?/p>

　　1.1快速式燃?xì)鉄崴?/p>

　　1.1.1直排式

　　這是最簡易的熱水器，由燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)、水控制系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)組成。沒有排煙系統(tǒng)。功率≤10KW（不大于5升），燃燒用的輔助空氣，燃燒后產(chǎn)生的廢氣，取自室內(nèi)、排在室內(nèi)，所以一定要安裝在通風(fēng)良好的場所，運行時保證有良好的通風(fēng)環(huán)境。國家標(biāo)準(zhǔn)因此規(guī)定，直排式一定要安裝“缺氧保護裝置”。但是效果并不是很好，建設(shè)部只得下令禁止生產(chǎn)。但是這類熱水器體積小巧，安裝簡易，價格低廉。在廣東地區(qū)仍然很有市場，一些廠商采取一些簡單可行的技術(shù)措施后（如添加一根排煙管），仍在生產(chǎn)，低廉的價格是有市場的重要原因，5升、6升的機器僅售200元左右，這種價格是匪夷所思的。

　　1.1.2自然排氣式

　　在直排式的基礎(chǔ)上添加了排煙系統(tǒng)及其它一些安全裝置就成了自然排氣式。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可以分為煙道式和平衡式。南美、中東、東南亞地區(qū)市場都以這類產(chǎn)品為主，一些世界著名廠商如意大利的“依瑪蓋斯”，西班牙的“法格”，它們的產(chǎn)品覆蓋了這些市場。

　　1.1.2.1煙道式

　　該熱水器運行所需的輔助空氣取自室內(nèi)，燃燒后產(chǎn)生的廢氣通過煙道排放到室外大氣中，煙道系統(tǒng)設(shè)有防倒風(fēng)裝置以保證在倒灌風(fēng)狀態(tài)下能正常燃燒。這類熱水器運行時也要保持室內(nèi)通風(fēng)狀態(tài)良好，以保證燃燒能正常運行。因為燃燒時所需的輔助空氣量很大，以10升熱水器為例，燃燒1小時所需的新鮮空氣為25-30m3.。而排出的廢氣則有30-37m3。有些用戶自行安裝時不裝排煙管，有的排煙管出口位置不良（如某些建筑有公共排煙道，低層用戶把排煙口安置其中會造成廢氣倒灌）造成的死亡事故時有發(fā)生，上海市政府早幾年就禁止這類熱水器在上海地區(qū)銷售。但是這類機器價格比較便宜，安裝適應(yīng)面廣，在正確安裝、使用的前提下，還是很安全的。所以就燃?xì)饪焖贌崴饔脩裘娑?，它是普及率最高的?/p>

　　1.1.2.2平衡式

　　燃燒與排煙組成一個封閉系統(tǒng)，密封程度為每小時泄漏量≤3m3,煙道是同軸雙層結(jié)構(gòu)。內(nèi)煙道排氣、外煙道吸氣。這種熱水器安裝需要直接戶外的墻面，運行時燃燒所需的新鮮空氣取自室外，廢氣也排出室外。因為處于同一平面，如果遇到大風(fēng)天氣，該面所受的壓強為同一壓強，燃燒時熱的廢氣從內(nèi)煙道排出，密閉的燃燒倉形成壓力差，內(nèi)外煙道形成氣體流動的回路。因為不受外界風(fēng)力影響，空氣煙氣在燃燒時總能保持正常循環(huán)，處于平衡狀態(tài)，所以稱為平衡式。燃燒倉的密閉很重要，如果嚴(yán)重泄漏，平衡的功能也就喪失了。平衡式是一種非常安全的熱水器，但機器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，技術(shù)要求比較高，所以價格比較貴。安裝條件與煙道式相比有一定的限制。煙道截面往往為300×400左右的長方形，在墻面上開這么大的方孔令人感到很不舒服，以上諸因素使平衡式的銷量遠(yuǎn)不如煙道式。

　　1.1.3強制排氣式

　　在排氣系統(tǒng)上安裝風(fēng)機，把燃燒產(chǎn)生的廢氣強行排到室外，與自然排氣式一樣，強排式也可分為煙道式和平衡式。煙道式比較普及，平衡式市場份額很小，許多專業(yè)制造廠家干脆就沒有這個品種。煙道式強排機還可細(xì)分為上抽風(fēng)型和下鼓風(fēng)型。

　　1.1.3.1上抽風(fēng)型

　　這是一種簡易型強排機，它是在自然排氣煙道式的煙道部位添加一套排風(fēng)機構(gòu)，所以普通煙道式很容易被改裝成強排煙道式，成本增加不多，價格相對來說也比較便宜，但它能符合國家標(biāo)準(zhǔn)對強排機的要求，因此是一款很有市場的機型。

　　1.1.3.2下鼓風(fēng)型（煙道式/平衡式），又稱恒溫式

　　下鼓風(fēng)型的燃燒系統(tǒng)是一個密閉系統(tǒng)，技術(shù)含量比較高。所謂下 鼓風(fēng)就是風(fēng)機裝在燃燒器下部，燃燒所需的輔助空氣，由風(fēng)機的吸氣口吸入，通過燃燒器、熱交換器、排煙口排出廢氣。除了吸氣口和排氣口，整個系統(tǒng)的其它部位都是密封的。下鼓風(fēng)式燃燒可以認(rèn)為是半預(yù)混式燃燒，是一種高效燃燒方式，所以它能把燃燒器的體積縮小，進而制造出“超薄型”機器，機器的厚度可控制在100-130mm之間（普通機器厚度為170-250mm之間）。

　　1.1.3.3恒溫型熱水器

　　下鼓風(fēng)型往往升級為恒溫型熱水器。恒溫型熱水器是為了改善普通熱水器運行時受水壓影響，出水流量忽大忽小造成出水溫度忽高忽低大幅度變化的缺陷。恒溫型燃?xì)饪刂崎y采用燃?xì)獗壤y，通過相當(dāng)復(fù)雜的電子程序控制電路，根據(jù)水流量大小改變?nèi)細(xì)忾y通量大?。ㄒ簿褪腔饎莸拇笮。┠茉?秒之內(nèi)將出水變化溫度調(diào)整到設(shè)定溫度，溫差±1℃。

　　燃?xì)饪焖贌崴饔捎诳梢赃B續(xù)供應(yīng)熱水，熱水產(chǎn)率從5-24升/分形成系列。由于體積小，對安裝的條件要求不高，成為燃?xì)庥脩舻氖走x熱水器。隨著技術(shù)發(fā)展，這類熱水器的安全性已經(jīng)很可靠。高檔的“恒溫型”機器能1秒之內(nèi)把變化的水溫調(diào)整到設(shè)定的溫度，溫差±1℃，可使淋浴者感覺不到水溫忽冷忽熱的變化。

　　高檔的恒溫型還增加水流恒定系統(tǒng)，使機器的運行狀態(tài)非常穩(wěn)定。低檔恒溫型的燃?xì)饪刂崎y有選用蝶閥或轉(zhuǎn)子閥的。溫度調(diào)整的速度和精度相對較差。恒溫型燃?xì)鉄崴鲀r格多數(shù)在2000元以上，但優(yōu)越的使用性能很有吸引力，成為大多數(shù)熱水器用戶的升級換代產(chǎn)品。

　　1.2壁掛兩用爐

　　壁掛兩用爐因其具有供暖、供熱水雙重功能，安裝形式通常采取壁掛式而得名。相對快速熱水器而言，壁掛爐的體積略大些，因為它多了“膨脹水箱”“水泵”等必不可少的、體積較大的零部件。

　　1.2.1普通兩用爐（俗稱Combi爐）

　　常用的兩用爐功率在18-34KW之間，可供暖面積是60-300m2，熱水產(chǎn)率相當(dāng)于10-18升快速熱水器。兩用爐在國內(nèi)的用戶并不多，因為售價偏高，簡易型的也要5000-6000元，檔次略高的大多數(shù)在萬元以上，取暖系統(tǒng)工程量大，工程費用少則萬元，多則三四萬元。另外用戶的采暖觀念，南方習(xí)慣于空調(diào)、電取暖器，北方習(xí)慣于集體供暖。“單戶獨立燃?xì)夤┡到y(tǒng)”對絕大多數(shù)用戶來說，還是個很陌生的概念。盡管許多業(yè)內(nèi)人士都認(rèn)為這是個潛在的巨大市場，但絕大多數(shù)專業(yè)廠商在經(jīng)過市場探索后都采取非常謹(jǐn)慎的態(tài)度，不敢貿(mào)然投入。現(xiàn)在的銷售市場基本上局限于少數(shù)房產(chǎn)商的配套裝修出售的商品房上。

　　就燃?xì)饪焖贌崴黧w系而言，兩用爐的技術(shù)體系已走向尖端，“平衡式”、“強排式”、“恒溫式”是兩用爐普遍采用的技術(shù)。高檔的兩用爐設(shè)有“煙氣冷凝系統(tǒng)”，把煙氣所含的熱量回收到系統(tǒng)加熱上，排煙溫度能低于氣溫，熱效率＞100%，排出的煙氣很清潔（NOX＜200ppm）。當(dāng)然這類機器價格是很昂貴的。

　　1.2.2壁掛兩用爐+儲水箱

　　通過并聯(lián)、串聯(lián)等連接方式組成一個供熱系統(tǒng)，這種系統(tǒng)供水量大，可以幾個水龍頭同時使用，也可以用于擴大供暖面積。這類熱水器在歐美已經(jīng)很流行，屬于高檔熱水器，是家庭供暖，供熱水中心資源。

　　1.3 容積式燃?xì)鉄崴鳎▎渭児崴?/ 供熱水、取暖兩用）

　　這是誕生最早的熱水器，早期的熱水器儲水箱不密閉，有孔與大氣相通，以釋放被水加熱后體積膨脹所產(chǎn)生的壓力，但這種形式會降低熱效率，已逐步被淘汰，退出市場。如今市場上的產(chǎn)品，儲水箱都是密封的，歸類為低壓容器。

　　從使用功能分，容積式也可分為單純供熱水、供熱水/供暖兩用型。二用型是在水箱里增加密閉的紫銅彎管水循環(huán)系統(tǒng)。生活用水與采暖用水隔開，彎管內(nèi)是采暖用水。通過外部供暖系統(tǒng)的水泵，使彎管內(nèi)的水形成循環(huán)回路。

　　從排氣方式來分，容積式熱水器同樣可分為自然排氣式和強制排氣式。

　　自然排氣式：是燃燒所產(chǎn)生的熱廢氣，通過自身的浮力，從煙道排放到室外，如果防倒風(fēng)措施到位，這種排氣方法也是安全的。

　　強制排氣式：是在機器的煙道口增加風(fēng)機，通過有風(fēng)機的排煙系統(tǒng)，將廢氣強制排到室外，安全性比較高。

　　容積式單機可用于居民用戶，但它經(jīng)過模塊化組合完全可適用于中小型賓館之類的工商業(yè)單位，它是低壓容器，操作不需要有資格證書的司爐工。通過電路控制，完全可以實現(xiàn)自動化運行，這個市場是存在的，但是太分散，不容易形成批量。

　　2.電熱水器

　　電熱水器相對原理簡單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。可分為二種基本類型：即熱式、容積式。

　　2.1即熱式

　　第一代“膜式”快速電熱水器是80年代初先上市場的，但因為安全性能差、機械結(jié)構(gòu)不可靠、3KW的耗電功率不適合當(dāng)時的家庭實際用電、單位時間出水量太小（相當(dāng)2升的燃?xì)饪焖贌崴鳎┑仍?，滿足不了日常使用要求，很快被禁止生產(chǎn)，退出市場。

　　現(xiàn)在的快速電熱水器，雖然制造技術(shù)上已趨于完善，但4-8KW的功率對家庭電網(wǎng)來說仍然不太合適，熱水產(chǎn)率相當(dāng)于2-5升燃?xì)饪焖贌崴?，特別是不能用于冬天洗淋浴。所以產(chǎn)品雖然上市卻表現(xiàn)一般，目前國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品也主要用來出口。

　　2.2容積式

　　2.2.1 簡介

　　容積式電熱水器的制造技術(shù)已經(jīng)完全成熟，各種技術(shù)性能也能適合用戶要求。這種熱水器安裝方便，體積雖比燃?xì)饪焖贌崴鞔蟮枚啵姛崴鞒鏊髁?、溫度都很穩(wěn)定。多數(shù)居民家庭總還能找出塊地方來置放，對沒有燃?xì)夤苈返木用駪魜碚f是首選熱水器。

　　所以在市場份額上已和燃?xì)饪焖贌崴髌椒智锷?。容積式電熱水器不能連續(xù)供熱水，這也是容積式熱水器的使用局限性。

　　10升左右的小熱水器主要用于廚房和衛(wèi)生間洗碗和洗手之用。40升至100升的熱水器主要作為家庭洗浴用途。大容積電熱水器，主要銷往別墅，或者多臺連用作為洗浴中心。

　　2.2.2 容積式內(nèi)膽防腐和搪瓷

　　根據(jù)有關(guān)市場調(diào)查，目前中國熱水器市場上不銹鋼內(nèi)膽和搪瓷內(nèi)膽兩種類型，未來的趨勢傾向于搪瓷內(nèi)膽。由于搪瓷內(nèi)膽熱水器通過配置鎂犧牲陽極對內(nèi)膽進行陰極保護，從而具有低成本、高質(zhì)量的良好使用性能及壽命，因此贏得越來越多的市場，表現(xiàn)出強勁的發(fā)展勢頭。中國生產(chǎn)的配裝鎂陽極保護的搪瓷內(nèi)膽熱水器的產(chǎn)量，目前保守的估計是年產(chǎn)456 萬臺左右，并且以很快的速度增長。

　　這種犧牲陽極的陰極保護法，是基于原電池原理。金屬在水中的腐蝕是一種電化學(xué)過程。由于鎂和鐵在電化學(xué)電勢序列中位置的不同，在被保護的容器表面和鎂犧牲陽極之間形成了電池效應(yīng)。在此過程中，Mg被犧牲，變成了Mg+2?？傊帢O防護的原理是在Mg溶解成的同時，產(chǎn)生了一個朝容器表面流動的直流電。

　　“搪瓷”是一種能強力熔凝于金屬表面上的玻璃狀無機物涂層。與此定義不同的是，通常意義的“玻璃”是指一種由二氧化硅和堿性氧化物組成的獨立材料。搪瓷是一種不定形結(jié)構(gòu)的硅酸鹽玻璃質(zhì)。

　　2.2.3 容積式電熱水器的控制方式：

　　不調(diào)溫的機械控制：把雙金屬片做成碟形，利用當(dāng)溫度升高，達到設(shè)定溫度時，雙金屬片中心可以瞬時間翻轉(zhuǎn)，當(dāng)溫度下降，又能恢復(fù)原位置的特性，做成把溫度轉(zhuǎn)換成機械運動的元件。利用這種原理實現(xiàn)電路的通斷，從而控制加熱時間。

　　可調(diào)溫的機械控制：其結(jié)構(gòu)由毛細(xì)管、感溫包、微動開關(guān)等組成一個密封的感應(yīng)系統(tǒng)。毛細(xì)管充滿航空煤油。當(dāng)水溫上升至調(diào)定的溫度時，毛細(xì)管液體膨脹，把開關(guān)觸點斷開；反之開關(guān)觸點接通。以此反復(fù)動作，從而達到控制房間溫度的目的。

　　電子式控制：主要通過NTC（負(fù)溫度系數(shù)電阻）采集水溫，根據(jù)用戶的溫度設(shè)定，微處理器進行判斷。如果水溫低于設(shè)定值，繼電器一直吸合，加熱管一直工作。如果水溫達到了溫度設(shè)定即輸出信號使繼電器開路，從而使加熱管停止工作。至于現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的種類繁多、功能各異的微電腦控制器，其原理均基于此。

　　2.2.4 容積式熱水器的安全性能

　　1）溫度控制  根據(jù)控制方式的不同，控制原理不盡相同（具體見2.2.3）。但目的都是為了控制熱水的出水溫度。

　　2）限溫控制  封閉容積熱水器必須配置一個限溫器，其限溫參數(shù)一般為92℃。保證在熱水器的溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者溫控系統(tǒng)配置不良時，熱水器的最高溫度不超過98℃。限溫器動作后，熱水器電源切斷，待熱水器溫度下降后，需要專業(yè)維修人員打開機器手動恢復(fù)按鈕。

　　3）超溫報警  有的電子或者電腦控制方式的熱水器，即采用了微處理器的控制系統(tǒng)，在軟件設(shè)計時，有的品牌熱水器會增加一個軟件超溫報警功能。即當(dāng)熱水器的溫度超過了設(shè)定溫度（該溫度是出廠設(shè)定的，用戶不能更改）時，控制系統(tǒng)會出現(xiàn)蜂鳴報警，提醒用戶及時停電或者報修。

　　4）安全泄壓法  封閉容積式熱水器都會有個泄壓閥，其額定壓力一般大于6Kg-8Kg。當(dāng)內(nèi)膽的壓力大于泄壓閥的額定壓力時，泄壓閥動作，釋放壓力。

　　大容積熱水器（一般為150L至450L）一般配置T/P閥，即溫度/壓力閥。即保證內(nèi)膽的溫度不超過98℃，壓力不超過設(shè)定的額定壓力。

　　3.太陽能熱水器

　　太陽能熱水器經(jīng)歷板式——集熱器式，制造技術(shù)也已趨于成熟，并且使用的是非人工能源，不需支付能源費用，正受到越來越多有安裝條件的用戶青睞。

　　將太陽能熱水器+電或燃?xì)鉄崴?儲水桶配套組合，形成供熱中心，可以大大降低運行費用，雖然初次投資較大，但使用二、三年下來，節(jié)省的電費或煤氣費可以抵消初裝費，收回投資。這樣的系統(tǒng)已經(jīng)在一些別墅小區(qū)得到應(yīng)用。

　　太陽能熱水器安裝需日照充足。3-5m2的安放處，使它的市場適應(yīng)面受到極大的限制，這種熱水器運行狀態(tài)受氣候影響極大。如果作為單一熱水源，那是達不到理想的使用要求的。但是不需運行成本，不會造成任何安全事故，這是太陽能最大的優(yōu)點。有條件把它和電或燃?xì)鉄崴鹘M合使用，那將是一套理想的熱水源。

　　第二部分：使用成本計算

　　1. 基本常識

　　1.1 電和燃?xì)獾臒岷?/p>

　　1W＝1J/s    1cal＝4.1868J

　　1.2人工煤氣 以最常見5R氣為例，1m3 低熱值通常在3500Kcal左右，(各城市煤氣組分不同，熱值會有高低)則：3500×4.1868÷3600(s)＝4.07KW/h，燃?xì)鉄崴鞯臒嵝蕿?0%～85%，取83%計算，4.07×0.83＝3.38KW/h。也就是1m3煤氣產(chǎn)生的熱量是1度電（KW/h）的3倍以上。比較1度電和1m3 煤氣的費用，即可得出運行費用的高低。

　　1.3天然氣 天然氣最常用的是12T，低熱值在12100～12700Kcal/m3之間。用12300Kcal來計算，12300×4.1868÷3600×83%＝12.16KW/h。

　　1.4液化氣

　　一般居民用的是民用級20y液化氣，質(zhì)量較差，低熱值25000Kcal/m3左右。燃?xì)饨M分比較復(fù)雜，為計算方便，姑且以C3H8 50%，C4H10 50%作為燃?xì)饨M分來計算：C3H8 密度為2.0102Kg/N·m3，C4H10密度為2.7030Kg/N·m3。

　　2.0102×50%＋2.7030×50%＝2.3566 Kg/N·m3。

　　1Kg＝1÷2.3566＝0.42434m3，

　　0.42434×25000×4.1868÷3600×83%＝10.24KW/h。

　　即每公斤液化氣可產(chǎn)生10KW/h左右的熱量。

　　上述三種氣源熱值的比較：

　　■ 1m3 5R氣＝3 KW/h

　　■ 1m3 12T氣＝12KW/h

　　■ 1Kg 20Y氣＝10KW/h

　　2.容積式電熱水器

　　基本參數(shù)

　　■ 容積60升，功率1.5KW，一般熱水器可加熱至80℃。熱水出水量按80%計算。

　　■ 用戶使用水溫為40℃，流量7升/分，冷水溫度為15℃。

　　用水習(xí)慣：

　　■ 淋浴時，水長流用水量是95升，沖濕后抹肥皂，再打開水龍頭清洗，最少用水量是34升，平均用水50升。

　　■ 盆浴洗澡，滿盆用水量是132升，如果1/2滿，用水量是61升，沖洗需要25升，共計86升。

　　計算過程（公式略）：

　　1）加熱時間：需要3小時。

　　2）40℃混水量：110升。

　　3）假設(shè)洗澡時間30分鐘，在此期間內(nèi)，可繼續(xù)加熱40℃熱水：30升。

　　4）共計40℃熱水量：110+30=140升

　　5）可以滿足使用情況：

　　■ 如果用戶淋?。喊疵咳似骄?0升計算，可以供2.8人使用。

　　■ 如果用戶盆?。喊疵咳似骄?6升計算，可以供1.6人使用。

　　6）耗電情況

　　■ 加熱一桶60升水，需要4.5千瓦時（度）電量。

　　■ 80L熱水器維持一天需要1.1-1.9千瓦時(度)。因此建議用戶如果不是天天洗浴，盡量關(guān)閉熱水器電源，這也是節(jié)約能源的一種好的方法。

　　評估每人每天的熱水用量，用以上方法計算，可以定量估計一個家庭應(yīng)該購置什么容量的電熱水器。

　　3.燃?xì)饪焖贌崴?/p>

　　取與電熱水器相同的使用條件，即

　　■ 出水溫為40℃，流量7升/分，冷水溫度為15℃。

　　■ 淋浴時，平均用水50升。

　　■ 盆浴洗澡，平均用水86升。

　　假定使用1升規(guī)格的燃?xì)饪焖贌崴鳎?0L的定義為：假定進水溫度為T，出水溫度為T+25℃，每分鐘出水量為10升，即10升熱水器。）

　　對于同一臺（或者同一規(guī)格）機器而言，出水溫度升高，出水量減少；溫度降低、出水量增加。

　　1）淋浴和盆浴需要的熱量：

　　■ 淋浴需要的熱量：50L×25℃×4.1868=5233.5KJ

　　■ 盆浴需要的熱量：86L×25℃×4.1868=9001.62KJ

　　2）對于5R氣來講：

　　■ 淋浴用氣量：5233.5/（3×3600）=0.4845m3

　　■ 盆浴用氣量：9001.62/（3×3600）=0.833m3

　　3）對于12T氣來講：

　　■ 淋浴用氣量：5233.5/（12×3600）=0.121m3

　　■ 盆浴用氣量：9001.62/（12×3600）=0.208m3

　　4）對于20Y氣來講：

　　■ 淋浴用氣量：5233.5/（10×3600）=0.145m3

　　■ 盆浴用氣量：9001.62/（10×3600）=0.25m3

　　5）與耗電量比較

　　■ 淋浴用電量：5233.5/（3600）=1.454 千瓦時

　　■ 盆浴用電量：9001.62/（3600）=2.5千瓦時

　　從運行成本看，太陽能熱水器是不需要花費成本或者少量的輔助電加熱。

　　綜上述：可以認(rèn)為燃?xì)獾倪\行費用比用電低，而太陽的運行成本最低。但是，從現(xiàn)在的市場價格來看，太陽能的熱水器價格最高，快速燃?xì)鉄崴鲀r格居中，而容積式電熱水器的比較低。

　?。ㄘ?zé)編 蔣士樺）