三相即热式电热水器恒温技术探讨

　　即热式恒温标准目前国内还没有正式出台，本文根据目前国内用户普遍反映较好的几个参数作为设计目标，如下：

　　1、恒温时间：20秒以内

　　2、超温限制：3℃以内

　　3、启动流量：≤1.5L/min

　　以上三个参数，恒温时间趋于0秒为理想状态，超温限制趋于0℃为理想状态，启动流量趋于1(L/min)为理想状态。鉴于目前国标还没有正式出台，皮阿诺电器研发部根据目前单相电恒温型号用户回访后得出的参考指标。

　　三相电的恒温技术比单相电要求更高，主要是三相电总功率为单相电的2-3倍，对安全的要求更高，主要表现为防烫伤，防干烧，防漏电。根据以上设计目标，首先确定三相电的发热技术，流量检测技术，安全保护技术。

　　一、通过综合比较目前市面上的几种发热技术（杯状金属发热管技术、石英玻璃管发热技术、金属裸线加热技术、不锈钢流道金属发热管技术）的优缺点，最终选定不锈钢流道金属发热管技术作为发热体，此种发热体有以下几种优点，能完全胜任三相电恒温技术要求。

　　1、不锈钢流道长约4米，内壁热能辐射绝对温度低，温度最高比所需热水温度高约3℃，而且流动加热，这样的环境下不容易形成水垢，经过实验证明，按国家标准使用寿命不少于10年。

　　2、干烧保护能力强，目前市面上即热式最怕干烧，虽然一般情况下干烧的几率极少，但即使是万一出现一次，也足以对即热式热水器构成致命威胁，不锈钢流道式金属管发热体经过严谨测试，人为干烧情况下，对发热体的寿命几乎无任何影响。

　　3、发热速度适中，恒温速度完全能满足20秒要求，实测恒温时间为13-15秒。

　　二、流量检测技术这一模块设计选用光电感应流量检测模组，这一技术，目前国内也是属于比较领先的技术，流量检测模组的一致性非常好，解决了行业内前期不敢大量推广恒温机型的状况。所以皮阿诺品牌也是市场上最早批量推出恒温机型的厂家之一。光电感应流量检测模组的转子在水流推动下，处于悬浮转动，不产生轴摩擦损耗，稳定性很好，通过精密的水流道设计，可以保证1.5升/分钟-15升/分钟流量的转子线性转动，这样可以保证实现恒温的稳定性。

　　三、为了确保干烧保护做到万无一失，三相电恒温采用了三相全极断开一体型温控器，安装在不锈钢流道式金属管发热体导热铝体表面，这样可以在最快的时间内感应到发热体的温度，如发生异常情况，第一时间切断市电，起保护作用。这样可以百分百避免干烧产生的漏电或机内温度过高引起的其他事故。

　　恒温三相电即热式只有先满足以上几点要求，才能谈进一步的设计。即热式的恒温技术在以往的媒体上也进行了很多探讨，在理论上是比较简单的，这里再进行简单阐述，更多的是从消费者的角度来进行，这样让普通消费者也能理解恒温技术的过程。

　　要得到恒温出水须具备几个条件：

　　1、进出水温度检测

　　2、用户需要的热水温度设定

　　3、精确的流量检测

　　4、电能热能转换公式，无级功率调节

　　5、发热体总功率

　　通过以上五个条件，我们来计算一下，通过理论计算了解恒温的过程。

　　假如我们现在的季节是冬天，水温比较低，一般不低于5℃，假设为5℃，冬天洗澡需要的出水温度为42℃，如果配豪华型的花洒一般出水量也比较大，假设为每分钟5升。即热式的程序可以根据以下公式进行计算：

　　P=（设定温度-进水温度）×流量×70（1L/min，升高一度约需要70W电功率）

　　P=(42-5)×5×70=12950(W)

　　所以知道了这些条件，即热式恒温控制就简单了，热水器的控制程序就可以根据计算的功率对总功率进行无级调整。从而达到恒温控制的目的。

　　三相电恒温同时要进行三组功率控制，比单相电的恒温控制稍微复杂，同时需要处理的信息量大很多，而单相电只需要一组功率控制。因为功率大，设计要求比单相电恒温要高很多。所以在设计时必须考虑周全，一般三相电即热式最常定的功率是15000W，即热式一般标定的功率是最大功率，并不是热水器一直都是以此功率工作的，恒温功能的即热式是自动调节功率的，原理与电磁炉类似，电磁炉一般功率为2000W左右，也是标定最大功率的，使用电磁炉的时候可以根据需要人为调档，功率最小一般可以调到200W左右，恒温即热式热水器只是自动调节而已，不需要手动调节。那么如何知道热水器以多少功率进行加热呢，热水器又是在什么情况下才会调节功率的，皮阿诺三相电恒温即热式面板上设计了一个状态健，只需要触摸一下状态键，当前使用的电功率比，同时还有水流量大小会在显示屏上循环显示，让使用者对本机状态一目了然。使用者可以通过尝试调节水流大小来观察功率变化情况和水流量的具体大小。

　　以下详细说明三相电相对单相电的恒温控制稍微复杂的原因，结合开始提到的三个消费者关心的参数来阐述。

　　首先是加热速度，所谓即热并不是说真的不需等待，只不过等时间很短而已，甚至可以忽略不计，20秒是一个可以接受的时间，一般在15秒可以恒温，通过上面的电热转换公式可以这样计算，假如出水为2L/min，15000瓦可以将水温升高度数也可以算出来的，如下：

　　温升=15000/70/2≈107℃,假如温升速度太快,当真正遇到热水器功率控制失效时,如果温升太快,很容易造成烫伤事故，所以速度也要适中。如果太慢也不行，虽然不容易烫伤，但就会浪费一定的水电。所以选择合适的发热方案很关键。

　　第二个参数超温不能超出3℃，这个参数主要是洗澡时衡量舒适度的，一般人冬天洗澡水温在42℃左右，其实温度上到40℃就感觉比较热了，当到达45℃时就有烫的感觉，虽然不会烫伤，但感觉已经非常不舒适了。三相电恒温如何才能做到3℃以内呢？水流量检测非常关键，我们可以通过下面的计算弄清楚，当水流量偏差10%时，温度会如何变化的，假设水流量检测偏高10%，进水温度5℃，需要恒温温度为42℃，那么实际温度=5+（42-5）×1.1=45.7，45.7℃就是烫的感觉了。所以水流检测是非常关键的。

　　第三个启动流量：≤1.5L/min，这个流量在水压很低的地方非常关键，可以保证热水器正常启动加热，目前市面上能保持这种水量启动的产品不多，特别是三相电的，因为里面涉及一个功率控制的问题。也是恒温效果好坏一个很关键的参数。虽然说恒温热水器是无级功率调节，但也是相对而言的，15000瓦功率的热水器，同样可以通过计算知道，一般恒温热水器的温度控制偏差为1℃，1.5L/min流量的水升高1℃需要功率=1.5×1×70=105W，那么热水器功率分级数=15000/105=143级，级数越高，就要求控制芯片速度越快，定时计算要更精确。速度如果不够快，定时不准，根本就不能恒温。还有普通的流量检测在1.5L/min流量时，转速非常慢，甚至转不动，而皮阿诺的光电感应流量检测模组由于采用精密的设计和特殊的水流推动方式，完全胜任，甚至可以做到1L/min使用，只是这时的水流确实太小，即使混水使用也达不到洗澡的基本流量。

　　三相电即热式恒温原理和单相电的是一样的，但在元器件选型和设计方案选择上要求高很多，这也是对即热式生产厂家的不小挑战。   （责编 石少菊）