即式電熱水器雖然是電熱水器”家族”中的一員,但它與傳統(tǒng)概念中的貯水式電熱水器卻有很大的不同,如果只是將貯水式電熱水器的貯水桶減小,電熱管功率加大就成為即熱式電熱水器,則是一種相當不負責任的做法。但是,市場上的確有很大一部分即熱式電熱水器生產企業(yè)就是這樣做的。目前市場上在銷的貯水式電熱水器一個很重要的的賣點就是出水斷電,而且,絕大多數廠家生產的產品在電源線上都帶有漏電保護插頭。電熱水器漏電相對普通家用電器而言,是十分危險的,特別是浴用電熱水器,在使用的全過程當中,人體不但沒有任何的絕緣保護,而且還全身有水,一旦漏電,很可能造成人員死亡,而普通的家用電器,如電暖器、電飯煲、空調、冰箱等等漏電對人員的傷害卻要小得多,而造成人員死亡就更少了。
即熱式電熱水器因其相對貯水式電熱水器體積小功率大,又不可能采用諸如出水斷電等被動的方法,采用漏電開關有存在這樣那樣的安裝問題,所以即熱式電熱水器的安全問題是這類產品**重要的問題,要生產即熱式電熱水器,**必須注意的就是比一般家用電器要求更嚴格的安全問題,而不僅僅是有沒有通過認證。
要保證即熱式電熱水器安全,**重要的是看其加熱方法。因為控制部分使用安全的低電壓控制比較容易做到,而且大部分生產廠家也這么做了,即熱式電熱水器的加熱方法主要有以下幾種:1、金屬電熱管;2、表面鍍膜;3、陶瓷電熱棒;4、PTC陶瓷電熱片;5、電磁加熱;6、微波加熱;7、電阻絲加熱;8、直接電極式加熱。
金屬電熱管加熱法
主要是鎳鉻絲電熱管(又分鐵質電熱管、不銹鋼電熱管、銅質電熱管);在電加熱的產品當中,用的**多的是金屬電熱管(主要是鎳鉻絲電熱管,**差的鐵鉻絲電熱管)。在貯水式電熱水器當中,絕大多數采用此類電熱方法,該方法是一種比較成熟也比較價廉物美的電加熱方法,但用在電熱水器上,特別是在中國,在很多地方水質較差的情況下,該類發(fā)熱管直接對水進行加熱十分容易結水垢。目前大多數的儲水式電熱水器生產企業(yè)為防止電熱管水垢的產生,采用鎂棒、電子防垢器、電熱管表面噴涂防垢材料等等方法,盡量減慢電熱管結水垢速度,但目前還沒有發(fā)現根本的解決方法。所以,電熱結水垢是影響電熱水器產品壽命的一個很大問題,而即熱式電熱水器如果也采用該類加熱方法,就不單是一個水垢問題,因其體積小、功率大、防止水垢產生的鎂棒、電子防垢器都很難加入,就連電熱管本身,也必須尺寸很小,所以只能采用高功率密度的方法來制作電熱管,而電熱管的制作,一般都是在密封的金屬管內放入鎳鉻電阻絲,在兩者之間靠氧化鎂粉填充進行絕緣,氧化鎂粉在低溫時絕緣良好,但達到一定溫度時氧化鎂粉會碳化,碳化后的氧化鎂粉就沒有絕緣能力了。
一般金屬電熱管在干燒情況下功率在7W/C㎡以下較好,而能保證只在水中加熱而不干燒的情況下,一般每功率在20~25W/C㎡以上,如果只是靠電子控制來保證不干燒,那是十分危險的,萬一控制失靈一次,燒壞絕緣,后果不堪設想。
鐵質金屬電熱管用在電熱水器上,因其易生銹,很少被采用,不銹鋼金屬電熱管目前采用較多,但它相對銅質金屬電熱管來說,更容易產生水垢,但銅質金屬電熱管相對成本更高。
在歐洲,很多的即熱式電熱水器都是采用銅質金屬電熱管,相對國內市場,歐洲的即熱式行業(yè)一般都有三大特點,一是在產品使用安全手冊中都強調在產品使用一至兩年內必須由專業(yè)人員檢測安全后方能繼續(xù)使用,否則必須由專業(yè)人員更換電熱管;二是電熱管制作的都比較大,功率密度盡量做。蝗菤W洲絕大部分自來水都達到飲用水標準,就是生活用水,也不易產生水垢,水質好,這本身就是使用條件的差別,在這種水質條件下,就是采用直接電極式加熱方法,熱水器也是安全的。
表面鍍膜加熱方法
又分非金屬鍍膜,金屬表面絕緣后再鍍膜兩種。非金屬表面鍍膜又分有陶瓷管式、玻璃管式、石英管式、單晶體管式等等,鍍膜方法又有涂膜、噴涂和印刷等多種方法。
非金屬表面鍍膜雖然有多種多樣,關鍵在于兩大點:一是非金屬材料本身的選擇;二是鍍膜的方法,材料本身選擇不好,滿足不了電熱水器的一些特殊要求,如急冷急熱,承受水壓,絕緣性能,導熱性能等等。鍍膜方法的好壞是影響電熱膜的使用壽命,功能衰減大小的關鍵因素。
玻璃管式:材料本身耐急冷急熱能力差,急冷急熱時容易破裂,耐水壓能力也差,在出口封閉式(后制式)熱水器中,普通玻璃管式是很難滿足要求的。
陶瓷管式:材料本身耐急冷急熱能力還好,但陶瓷管燒結時工藝尺寸較難保證,在后期產品安裝時密封困難,容易出現熱水器漏電現象。
石英管式:單晶體管式材料比前兩種要好,單晶體管式耐急冷急熱能力更強,在1300℃時急冷至0℃多次不存在問題,而且材料本身就是十分良好的絕緣材料,耐腐蝕,耐壓力,不結水垢,工藝尺寸有保障,只是成本較高,為達節(jié)約目的,有些企業(yè)采用普通石英管。
鍍膜方法不論是采用何種電熱膜材料,關鍵是電熱膜與非金屬材料本身的結合強度以及電熱膜的衰減幅度,電熱膜靠中溫固化和高溫燒結以及超高溫化合反應,效果是十分不同的,好的可達到使用上萬小時功率衰減不過是0.3%~0.5%,而只是涂膜固化的,使用幾百小時功率衰減超過20%以上,甚至整片脫膜而無法再使用。好一些的鍍膜用小刀都傷不了,差的用手一摸即會脫落。
超高溫化合反應單晶體管式非金屬鍍膜電加熱,十分安全,長時間使用不腐蝕、不結水垢、絕緣不損壞、功率衰減幅度基本可以忽略不計,應當是當今即熱式電熱水器**好的電熱方法之一。但其缺點是制造工藝復雜,成本相對較高,在產品上非金屬和金屬接口處工藝要求極高,批量生產的是一個關鍵質量控制點,否則易造成封閉式產品的漏水,目前使用非金屬加熱技術的只有太爾已經在結構上完全采用PPO第二代合金材料解決此類問題。
金屬表面絕緣后再鍍膜,該類電加熱關鍵是金屬表面的絕緣。什么樣的絕緣可以耐高溫,又可以隨金屬一起熱脹冷縮而保持絕緣性能不變?目前已有多家高校和研究所正在努力研發(fā)之中,如果只是簡單在金屬表面搪瓷絕緣鍍膜,搪瓷熱脹冷縮會有裂紋產生,產生裂紋后的搪瓷,絕緣性能基本就無法保證了。
陶瓷電熱棒和PTC陶瓷電熱片法
這兩種材料都是十分良好的電熱材料,具有安全、快速、熱效率高等眾多優(yōu)點,陶瓷發(fā)熱棒,以一片或多片陶瓷電熱材料伸入水中達到加熱目的,因其獨特的加熱原理,幾乎沒有漏電隱患存在,而且較容易采購,成本不太高。PTC陶瓷電熱片,屬正溫度系數電熱材料,溫度低、電阻小,加熱功率小,但它的缺點卻是功率衰減幅度較大,用在大功率的即熱式電熱水器上,極易導致半年甚至幾個月功率發(fā)生大幅度衰減而出現熱水器水溫不熱的現象,有些企業(yè)原來采用過該類型電熱方法,現在基本上不再使用了。
電磁及微波加熱法
也是一種比較好的電熱方法,但將該方法用在即熱式電熱水器上,電磁盤的體積和制作成本直接影響了它的發(fā)展,電磁盤做小了影響使用壽命,電磁盤做足卻體積龐大,成本也較高,目前在即熱式電熱水器行業(yè)使用并不多。
微波加熱要達到即熱式電熱水器所需要的大功率目前還有困難,用在貯水式電熱水器上也許還可以,市場并無企業(yè)批量推出產品,可能暫時還停留在研發(fā)階段。
金屬管路夾層中放置電阻絲加熱法
如鎳鉻絲或PTC等;該類型的產品在我國**早期生產的即熱式電熱水器上已經使用,但它要求絕緣材料在耐高溫高壓的情況下還必須耐潮濕,從目前市面上可采購的絕緣材料來說,能夠滿足要求的還沒有發(fā)現,如果只是采用云母來進行絕緣(其它家用電器產品大部分都是云母),在熱水器上使用,受潮,漏水等現象是很難避免的,而云母絕緣材料受潮后幾乎沒有一點絕緣能力。在金屬管路夾層借口處采用密封膠防止云母類絕緣材料受潮這種被動的包擴方法,又因沒有較好的耐高溫密封膠而影響其發(fā)展,如果能有耐高溫又耐潮濕的新型絕緣材料,該類型加熱方法應當是即熱式電熱水器**好的加熱方法之一,但在還沒有這種絕緣材料的情況下,使用在喝種方法是危險的,**早期采用該方法生產即熱式電熱水器的企業(yè)也主要這個原因而關門了,(他們的產品就算是拿到現在,也是很美觀的,如果沒有這個絕緣的影響,市場競爭力將會是很大的)。
直接電極式電熱方法
在歐洲和日本都有類似的產品,該類產品結構簡單,加熱速度快,熱效率高,但必須水質優(yōu)秀,目前我國絕大部分自來水是不能滿足要求。
綜上多種加熱方法,在即熱式電熱水器這個特殊的行業(yè)里,有很多特殊性在里面。如體積小功率大(幾乎是家電中功率**大的產品);使用環(huán)境濕度大;使用時因水質原因易產生水垢;因水電同時存在且水具有一定的壓力;發(fā)生干燒升溫極大破壞也大;使用者無任何絕緣保護并且全身是水等等。
所以,即熱式電熱水器產品的安全性必須比普通家電產品更加引起生產企業(yè)的注意,不但要滿足產品安全人證所以要求,還需要考慮在長久使用和在環(huán)境潮濕情況下使用的安全問題,真正做到為消費者的人身安全負責。(作者深即熱式電熱水器高級工程師:陳蘇)
杭州隨心電器有限公司臺州辦事處
地址:臺州市路橋區(qū)商海小區(qū)21幢4號 技術支持:成都九正科技