选用电热水器的物理知识
选用电热水器的物理知识
作者：解永平
来源：《物理教学探讨》2010年第08期
        摘要:电热水器已经成为一种家庭常用的电器。论文介绍了选用电热水器所涉及的一些物理常识。
        关键词:电热水器;物理;知识
        中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2010)8(S)-0057-3
       
        热水器现已成为每个家庭必不可少的一个家用设备,目前市场销售的热水器主要有太阳能热水器、燃气式热水器和电热水器。太阳能热水器环保,但受天气影响大,水温不稳定;燃气式热水器方便快捷,但存在不安全因素且噪音较大;所以现在更多的人在安装热水器时倾向于电热水器。
        电热水器按储水方式可分为即热式和储水式两种;即热式电热水器,即开即热,冷水过热水出,只要一开水龙头,几秒钟内即能源源不断地连续供给热水,不用热水时,关上水龙头即可。而且制热效率高,安装空间小。可为多个龙头供水,能用于淋浴,也能用于洗漱。储水式电热水器按承压与否,又分为敞开式和封闭式两类。早期的储水式电热水器多为敞开式的,敞开式电热水器由于没有对内胆设计承压性能,故不能向其他管路多处供水,功能有限。目前市场上已没有销售。封闭式电热水器的内胆是密封的,水箱内水压很大,其内胆可耐压,故可多路供水,既可用于淋浴,也可用于盆浴,还可用于洗衣、洗菜。
        目前国内市场上即热式电热水器、封闭储水式电热水器均有销售。普通消费者面对这两种电热水器应该如何选择呢?笔者从安全和耗能两个主要方面,对两种电热水器作一比较。希望能给大家合理选择电热水器提供一些帮助。
       
        1 安全使用
       
        1.1 产品自身用电安全
        消费者对家用电热水器安全性的最大疑虑还是怕触电,在这方面国家标准把电热水器定为I类电器产品,也就是说除了基本绝缘之外还要加上接地保护,并对此制定了严格的检测标准。对于基本绝缘标准要求,电热水器的绝缘电阻必须大2MΩ ,一般生产厂家都把这个指标定在10MΩ以上。第二点要求是在电热水器的带电部件和壳体之间加上1250V的电压,进行一分钟的电气强度试验。在试验时,不能有放电和闪烁现象发生。同时在这个电压下,1500W的电热水器泄漏电流必须小于1.1mA,这样的绝缘水平是绝不会发生触电的。但是,为了更保险起见,标准还规定电热水器必须进行非常苛刻的潮湿试验,即把电热水器在相对湿度为93±2%的湿室中放置七天,然后再对上述指标进行测试,指标必须全部合格才能通过。在接地保护方面,标准规定电热水器接地的接触电阻必须小于0.1Ω,一旦基本绝缘遭到破坏,良好的接地就会被保护,就会使保险烧断,防止触电。为此电热水器必须用有接地保护的电源。
        近年来,生产厂家为了确保安全,分别在热水器上安装了漏电保护装置或使用漏电保护插头。如果泄漏电流超过一个设定值(一般在10~30mA之间),漏电保护器便在0.1秒内自动切断电源,且电热水器采用的加热管均是水电分离的,并只要按照相关的标准制造,其安全性能都是很高的。
        所以无论是即热式电热水器,还是储水式电热水器,只要是正规厂家生产的,防触电保护等方面都有严格的标准,而且都采用了多重有效的保护措施,安全是有保障的。
        1.2 安装电路是否安全
即热式电热水器安装        使用电器时的安全用电,不仅指用电器本身是否安全,而且还包括与之相连的电路能否安全工作。电热水器属于大功率用电器,热水器的功率以瓦(W)或千瓦(Kw)为单位,通常是指热水器内电加热管的功率,功率越大,单位时间内产生的热量越多,所需加热时间就越少,对电源线的负荷要求越高。
        目前,市场上常见的电热水器的功率为:储水式电热水器功率大小一般与容量大小相对应,在制造时,已由生产厂家确定。一般情况下,10L~15L选择1000W~1250W,40L~80L选择1250W~1500W、100L以上选择2000W~3000W;即热式电热水器的功率通常在4到6Kw以上,有的甚至会达到8Kw。不同的功率对电源线的要求不同,1500W以下的热水器所用电源线的横截面不应小于1.5mm2,2000W~3000W的热水器所用电源线的横截面不应小于2.5mm2,3000W以上的热水器所用电源线的横截面应为4mm2,同时还要考虑到该电源线是专供热水器单独使用,还是与其它用电器同时使用等因素。照明用电的电压为220V,家用电表有
最大电流的限制。如果用20A的电表,允许的最大功率为P=UI=220×20=4400W;如果用40A的电表,允许的最大功率为P=UI=220×40=8800W。
        即热式电热水器工作电流高达18至27A,超出大部分住宅所能承受的15A的电流。所以在选购电热水器时,用户应先了解电热水器的功率大小,然后根据家里的电表和电源线的粗细,在保证安全的前提下选择合适的电热水器。
        1.3 压力安全
        水压大小只会影响即热式电热水器出水温度的稳定性,一般不会产生安全问题,所以压力安全主要针对储水式电热水器而言。封闭式储水电热水器的控制方式,属于后制式,如图1所示,即通过装在出水管上的阀门来控制电热水器的进水和出水。由于这种热水器的进水必须处于常开状态,所以当注满水、关上阀门后,桶内就要承受和自来水压力相同的压力。实际上封闭式电热水器内桶就是一个压力容器,这样就必须对其额定工作压力和耐压能力有所约定,才能保证其正常安全地运行。对此国家标准(GB4706.12-1995)规定:封闭式电热水器最小额定工作压力为0.6MPa,耐压值规定为额定工作压力的两倍。目前,市场上封闭式电热水器,额定工作压力大都定为0.6MPa,而且必须通过1.2MPa的压力试验后才能出厂。这样,热水器耐压方面
的安全性也就得到了保证。
        封闭式电热水器怎样在额定工作压力下工作的呢?这个任务是由安装在进水管上的安全阀来完成的。安全阀实际是一个单向阀和一个泄压阀的组合体。单向阀也叫止逆阀,它使水只能进不能出。这样在桶内压力大于自来水压力时,可以防止热水流入冷水管路,也可以在自来水意外断水时,防止热水流失。同时单向阀也使热水器内桶成为一个封闭体系。当热水器在注满水进行加热时,桶内的压力也随之升高。我们将泄压阀的泄压压力设定为略高于额定的工作压力,一般设定在0.7MPa左右。这样,一旦桶内压力超过设定压力时,就会有部分水经安全阀的溢水口流出,使桶内压力降到设定压力以下。安全阀溢水口有水滴漏,说明泄压阀在正常工作。
        封闭式电热水器在开始使用时还必须注意一点。由于热水器桶内压力高于自来水的压力,所以不要把热水流量开到最大,以避免高压热水喷出烫伤人。
       
        2 耗电量多少
       
        功率大并不代表能耗大,用电器消耗电能的公式为:E=W=Pt,即消耗电能的多少除了与功率大小有关,还与工作时间长短有关。以下是某品牌即热式电热水器的耗电对照表:
        储水式电热水器使用时,一般温度设定为70~80℃。以容积为60L,功率为1200W的电热水器为例,加热一桶水一般要1小时以上,天越冷需要的时间越长,耗电量约为1.5度左右,可供两个人使用;但不用时,热水器自动保温也要耗电,一天24小时时间内由于保温消耗的电量为0.5~1.0度,而即热式电热水器不用时不需要消耗电能。相比之下,储水式电热水器耗电量更大一些。
       
        3 优缺点对比
       
        即热式电热水器因为不需要提前预热,方便快捷。在设计上也不需要体大笨重的内胆贮
水箱和保温层,体积小,重量轻,且易安装,节省空间。另外,即热式电热水器中使用的始终是新鲜活水,没有长时间的储存,无水垢产生,对人体健康没有影响,一般家庭使用节能又环保;但对电路要求很高,必须用横截面应为4mm2的电源线单独对其供电,如果安装不当,会有很大的安全隐患。
        储热式电热水器可自动恒温保温,停电时可照样供应热水。而且它不必分室安装,不产生有害气体,干净卫生。功率一般在1000W~2000W之间,绝大多数家庭中的电源线都能满足其正常工作需要,但储水桶的体积很大,既占空间,又影响美观,而且需要预热,桶内热水有限,用完后再次加热需要较长时间。
        通过以上的论述,我们对两种电热水器的安全和能耗都有了初步了解。希望能给普通消费者,对电热水器的合理选择和正确使用提供一些建议和帮助。
        (栏目编辑 王柏庐)

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