三相即熱式電熱水器恒溫技術探討

　　即熱式恒溫標準目前國內(nèi)還沒有正式出臺，本文根據(jù)目前國內(nèi)用戶普遍反映較好的幾個參數(shù)作為設計目標，如下：

　　1、恒溫時間：20秒以內(nèi)

　　2、超溫限制：3℃以內(nèi)

　　3、啟動流量：≤1.5L/min

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

　　三相電的恒溫技術比單相電要求更高，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)以上設計目標，首先確定三相電的發(fā)熱技術，流量檢測技術，安全保護技術。

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

　　1、不銹鋼流道長約4米，內(nèi)壁熱能輻射絕對溫度低，溫度最高比所需熱水溫度高約3℃，而且流動加熱，這樣的環(huán)境下不容易形成水垢，經(jīng)過實驗證明，按國家標準使用壽命不少于10年。

　　2、干燒保護能力強，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，但即使是萬一出現(xiàn)一次，也足以對即熱式熱水器構成致命威脅，不銹鋼流道式金屬管發(fā)熱體經(jīng)過嚴謹測試，人為干燒情況下，對發(fā)熱體的壽命幾乎無任何影響。

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

　　二、流量檢測技術這一模塊設計選用光電感應流量檢測模組，這一技術，目前國內(nèi)也是屬于比較領先的技術，流量檢測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型的狀況。所以皮阿諾品牌也是市場上最早批量推出恒溫機型的廠家之一。光電感應流量檢測模組的轉(zhuǎn)子在水流推動下，處于懸浮轉(zhuǎn)動，不產(chǎn)生軸摩擦損耗，穩(wěn)定性很好，通過精密的水流道設計，可以保證1.5升/分鐘-15升/分鐘流量的轉(zhuǎn)子線性轉(zhuǎn)動，這樣可以保證實現(xiàn)恒溫的穩(wěn)定性。

　　三、為了確保干燒保護做到萬無一失，三相電恒溫采用了三相全極斷開一體型溫控器，安裝在不銹鋼流道式金屬管發(fā)熱體導熱鋁體表面，這樣可以在最快的時間內(nèi)感應到發(fā)熱體的溫度，如發(fā)生異常情況，第一時間切斷市電，起保護作用。這樣可以百分百避免干燒產(chǎn)生的漏電或機內(nèi)溫度過高引起的其他事故。

　　恒溫三相電即熱式只有先滿足以上幾點要求，才能談進一步的設計。即熱式的恒溫技術在以往的媒體上也進行了很多探討，在理論上是比較簡單的，這里再進行簡單闡述，更多的是從消費者的角度來進行，這樣讓普通消費者也能理解恒溫技術的過程。

　　要得到恒溫出水須具備幾個條件：

　　1、進出水溫度檢測

　　2、用戶需要的熱水溫度設定

　　3、精確的流量檢測

　　4、電能熱能轉(zhuǎn)換公式，無級功率調(diào)節(jié)

　　5、發(fā)熱體總功率

　　通過以上五個條件，我們來計算一下，通過理論計算了解恒溫的過程。

　　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，假設為每分鐘5升。即熱式的程序可以根據(jù)以下公式進行計算：

　　P=（設定溫度-進水溫度）×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單了，熱水器的控制程序就可以根據(jù)計算的功率對總功率進行無級調(diào)整。從而達到恒溫控制的目的。

　　三相電恒溫同時要進行三組功率控制，比單相電的恒溫控制稍微復雜，同時需要處理的信息量大很多，而單相電只需要一組功率控制。因為功率大，設計要求比單相電恒溫要高很多。所以在設計時必須考慮周全，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，也是標定最大功率的，使用電磁爐的時候可以根據(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調(diào)節(jié)而已，不需要手動調(diào)節(jié)。那么如何知道熱水器以多少功率進行加熱呢，熱水器又是在什么情況下才會調(diào)節(jié)功率的，皮阿諾三相電恒溫即熱式面板上設計了一個狀態(tài)健，只需要觸摸一下狀態(tài)鍵，當前使用的電功率比，同時還有水流量大小會在顯示屏上循環(huán)顯示，讓使用者對本機狀態(tài)一目了然。使用者可以通過嘗試調(diào)節(jié)水流大小來觀察功率變化情況和水流量的具體大小。

　　以下詳細說明三相電相對單相電的恒溫控制稍微復雜的原因，結(jié)合開始提到的三個消費者關心的參數(shù)來闡述。

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

　　溫升=15000/70/2≈107℃,假如溫升速度太快,當真正遇到熱水器功率控制失效時,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，但就會浪費一定的水電。所以選擇合適的發(fā)熱方案很關鍵。

　　第二個參數(shù)超溫不能超出3℃，這個參數(shù)主要是洗澡時衡量舒適度的，一般人冬天洗澡水溫在42℃左右，其實溫度上到40℃就感覺比較熱了，當?shù)竭_45℃時就有燙的感覺，雖然不會燙傷，但感覺已經(jīng)非常不舒適了。三相電恒溫如何才能做到3℃以內(nèi)呢？水流量檢測非常關鍵，我們可以通過下面的計算弄清楚，當水流量偏差10%時，溫度會如何變化的，假設水流量檢測偏高10%，進水溫度5℃，需要恒溫溫度為42℃，那么實際溫度=5+（42-5）×1.1=45.7，45.7℃就是燙的感覺了。所以水流檢測是非常關鍵的。

　　第三個啟動流量：≤1.5L/min，這個流量在水壓很低的地方非常關鍵，可以保證熱水器正常啟動加熱，目前市面上能保持這種水量啟動的產(chǎn)品不多，特別是三相電的，因為里面涉及一個功率控制的問題。也是恒溫效果好壞一個很關鍵的參數(shù)。雖然說恒溫熱水器是無級功率調(diào)節(jié)，但也是相對而言的，15000瓦功率的熱水器，同樣可以通過計算知道，一般恒溫熱水器的溫度控制偏差為1℃，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數(shù)=15000/105=143級，級數(shù)越高，就要求控制芯片速度越快，定時計算要更精確。速度如果不夠快，定時不準，根本就不能恒溫。還有普通的流量檢測在1.5L/min流量時，轉(zhuǎn)速非常慢，甚至轉(zhuǎn)不動，而皮阿諾的光電感應流量檢測模組由于采用精密的設計和特殊的水流推動方式，完全勝任，甚至可以做到1L/min使用，只是這時的水流確實太小，即使混水使用也達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計方案選擇上要求高很多，這也是對即熱式生產(chǎn)廠家的不小挑戰(zhàn)。   （責編 石少菊）