热水器技术论文
热水器技术论文 热水器技术论文篇一 太阳能热水器防雷技术探讨 【摘 要】随着太阳能热水器普遍被居民所使用，雷击太阳能热水器 导致人员伤亡和设备损坏的事故也时有发生。本文通过调查分析太阳能热水器存 在的防雷安全及遭受雷击的途径，根据现代防雷技术，讨论了太阳能热水器外部 和内部防雷措施，以减少雷击造成的人员伤亡和经济损失。【关键词】太阳能热水器;雷击途径;防雷 0 引言 太阳能热水器，以清洁、经济的优点，广泛受到人们的青睐。太阳能 热水器一般安装在楼房顶部，超过了建筑物的最高避雷带(针)，使得太阳能热水 器完全暴露在雷电直击的范围内，建筑物一旦遭受雷击，热水器先被击坏，存在 严重的防雷安全隐患。太阳能热水器遭雷击的危害，不仅仅表现在损坏位于室外 的热水器，更严重的是通过水管、水位、及温度数据线、电加热线等渠道将雷电 流引入室内，危及人身安全及损坏室内其他电器设备。
1 雷击分析 1.1 直击雷与雷电感应 直击雷可以形象地说就是雷云对大地上的目标(高大建筑物或高大树 木等)放电的一种过程。当高空出现雷云的时候，大地上的物体由于静电感应作 用，必然带上与雷云相反的电荷，太阳能热水器处于建筑物的最高处，与雷云距 离最近，最容易遭受雷击。
雷电感应是指由直击雷产生的雷电流和电磁场，通过导体或空间传向 远方，使远方的某一对象遭受到高电压或强电流的现象。
1.2 接触雷击与旁侧闪络 我们应该注意，在直击雷和雷电感应过程中可能出现的接触电压和旁 侧闪络。接触电压是指雷击其他物体，如建筑物、大树、电线杆时，由于雷电 流与人体之间的电位差，雷电流由该物体上流过，如果人体某部分接触到被雷击 的物体时，雷电流就从接触点进入人体，从另一接触点或脚底流出的现象。比较 多见的接触雷击伤人是指手或身体接触到建筑物的避雷引下线、自来水管、大树 和电线杆等物体时，受到的雷击伤害。
旁侧闪络是由于被雷击物体带有了高电位，而向它附近的人闪击放电 的现象。旁侧闪络伤人也也多是人体站在建筑物的避雷引下线、自来水管、大树 和电线等附近时受到伤害的。有时由于较远地方的物体遭受雷击时，通过电线直 接把高电位输送，或感应产生高电位也能发生旁侧闪络造成人员伤亡，它和接触 雷击的共同点都是雷电没有直接击中受害人，而是击中受害人附近的物体。
2 太阳能热水器的防雷 太阳能热水器的防雷，可以分为室外防雷、室内防雷和室内外的连接 部分的防雷三部分。
2.1 太阳能热水器的外部防雷 2.1.1 接闪器 太阳能热水器在室外的部件主要有水箱和金属支架。由于住户购买的 楼房，都是在楼房竣工后才交付使用。在安装太阳能热水器时也都是在楼房完工 后才安装在楼顶上的。所以一般都高出楼顶防雷装置，不在防雷装置的保护范围 之内，处在直接雷击区(LPZ0A区)，所以必须补加保护它的防雷装置，使其处在 非直击雷区(LPZ0B区)。在安装独立避雷针时，该独立避雷针与太阳能热水器之 间应有2-3米的间距，运用滚球法计算避雷针的高度，达到保护太阳能热水器的 作用。另外应将热水器的金属做好接地处理，其过渡电阻应少于0.03Ω。且与屋 面防雷装置至少应有两处以上焊接连接，以保证可能的雷击时泄放雷电流的可能 性。
太阳能热水器都是安装在屋顶公共部位，所以屋顶一般太阳能热水器 多而集中，在设置避雷针时很难与太阳能热水器保持一定的安全的距离，针对这 些情况我们可以对屋顶太阳能热水器采取集体防雷的措施。集体防雷措施也就是 采用双支等高避雷针对太阳能热水器进行防雷保护。避雷针的高度根据滚球法计 算确定，避雷针位置安装在太阳能热水器的两侧。以太阳能热水器高2m，宽2m，屋顶宽度20m来计算，当楼顶太阳能热水器以一字形式布置且水箱安装在同一侧 时，避雷针位置应与太阳能热水器水箱保持直线。保护太阳能热水器所需双支等 高避雷针的高度则应根据建筑物楼顶是否安装完善避雷带来确定，同时应将避雷 针与楼顶避雷带作可靠连接。
2.1.2 引下线 当建筑物已安装防雷装置时，独立避雷针的引下线可以与建筑物的避 雷针、带或网做可靠焊接，与该建筑物的防直击雷装置共用引下线。当该建筑物 没有安装防直击雷装置时，在安装独立避雷针保护热水器时，需设置独立的防雷 引下线，与接地装置可靠连接。当设置独立引下线时，应与独立的避雷针引下线 之间有一定的距离，防止雷击独立避雷针或避雷带时，强大的雷电流或者感应雷 电流导入太阳能热水器，或沿水管、电加热线路等进入室内，损坏室内电气设备 甚至造成人身伤亡。
引下线的布置一般根据避雷针的数量来设置，一支避雷针设置一根引 下线，采取明敷方式安装，在距地面2米处至地面部分引下线应绝缘材料保护， 防止人员触摸发生雷电反击事故。
2.1.3 接地装置 独立避雷针可以与建筑物的防直击雷装置共用接地装置。若无共用接 地装置时，需设置人工接地体，要求其接地电阻≤10.0Ω。
2.2 太阳能热水器内部防雷 2.2.1 电源线的防雷 太阳能热水器的水位水温控制器与户外电源线间需要防雷。水位水温 控制器的电源线路与户外电源线相连，如果雷电流沿着电源线路进入室内，不仅 会击坏水位水温控制器，通过室内电线，旁侧闪络还可能伤到室内的人。所以， 应该在电源的入户端加装电源浪涌保护器，把从电源线感应来的雷电流拒之门外。
智能化太阳能热水器有辅助加热、水位、水温自动显示及补水、断水 的自动控制功能，而这些功能都是通过专用电脑控制芯片、传感装置等电子装置 来实现的。而电子器件的集成度越高，电子设备的工作电压也越低，耐过压能力 也就降低，当智能太阳能一旦受到雷击浪涌过电压的袭击时，就会通过雷电感应的作用，使强大的雷电流沿连接管道、电源系统进入到浴室，轻则造成室内电器 损坏，重则可能导致人身伤亡事故的发生，国际电工委员会(IEC)还将浴室列为 电击危险大的特殊场所，因此太阳能热水器的室内防雷问题不容忽视，应采取综 合有效的雷电防护措施，将室外进入室内各级线路上配电柜处加装过电压保护装 置(SPD)，并与建筑物防雷装置做可靠连接。以达到防雷的目的 2.2.2 信号线的防雷 太阳能热水器的信号线一般有水位传感器、温度传感器和电磁阀，这 些设备相对工作电压都很低，很容易被雷击坏。所以需要在每根外接线路进行防 雷保护，即安装信号浪涌保护器，选择标称通流量为5kA的SPD。由于信号浪涌 保护对信号有一定衰减作用，所以在安装了SPD后可能对水位或温度的准确性有 稍微的影响。(下转第84页)(上接第79页)所以在这里还是建议太阳能热水器生产 厂家在生产时将防雷器件做到控制器线路板上。
2.2.3 太阳能热水器各种线路的屏蔽 太阳能热水器从楼顶到卫生间的线路有辅助电加热、水位、水温线， 这部分线路全部都要采用屏蔽线，其屏蔽层两端要做好接地。但由于太阳能热水 器在楼顶遭受雷击时，电磁感应电流可能超过电缆屏蔽层所能承受的电流，所以， 在太阳能热水器水箱至屋面这段线路再穿钢管，其钢管上端和太阳能热水器支架 连接，钢管下端和楼顶避雷带就近连接，以确保线路的二次屏蔽作用。
3 结束语 随着人们防雷意识的增长，太阳能热水器的防雷问题也被用户所重视， 但还是有大部分用户对太阳能热水器的防雷问题视而不见或根本不知道太阳能 热水器需要采取防雷措施。因此，雷击太阳能热水器造成的人员伤亡还是时有发 生。这个问题不仅需要有关部门加大防雷知识宣传力度，同时也需要生产厂家将 防雷措施设计到产品中、建筑设计人员设计合理的安放位置、防雷技术人员不断 改进防雷技术，共同将太阳能热水器防雷问题解决好，使之更加安全可靠。
热水器技术论文篇二 热水器技术选型综述摘要：本文对电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、热泵热水器等 热水器的工作原理、性能参数进行了详细分析，比较各种热水器的优缺点与能效， 为设计者根据设计输入参数提供不同热水器选型参考依据。
关键字：热水器;参数比较;技术选型;能效;设计依据 中图分类号：G613.7 文献标志码：B 文章编号：
1674-9324(2014)22-0273-03 随着热水器在工业与民用建筑中的广泛应用，热水器技术与设备得到 很大的发展，种类繁多，基本分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、热泵 热水器等几大类。选择热水器，必须先了解每种热水器的工作原理及性能。
一、电热水器 电热水器分为即热式和容积式两种。
1.容积式电热水。容积式电热水器在国内应用比较普遍，一般带水箱， 水箱大小根据用户要求设计，由于水箱体积大，需要专门的储物间安放。该热水 器有高、中、低水温可选，附设有水电隔离、防干烧、防漏电装置。容积式热水 器的关键在于它的内胆。普通的内胆受水质影响，由于结垢现象严重，在水质较 好的情况下可使用4年左右。专家一致推荐金圭内胆，因为它特别防腐抗垢，其 热水器使用寿命大都超过了30年。储热式电热水器由于第一次使用要加热40多分 钟，平时也一直通电加热，浪费电能。
2.即热式电热水器。快速电热水器结合了燃气热水器和贮水式热水器 的优点，能源洁净，出热水快速，而且体积小，安装方便。这种热水器的突出优 点是：①不需预热。即用即热，真是水门一开，热水即来，快捷方便，适合现代 人们快节奏的生活需要，很适合普通家庭盥漱、炊洗、淋浴和理发店用。因不需 预热，自然就不需体大笨重的贮水箱和保温层，因而它以体积小、重量轻且易安 装，节省空间、节省材料等优点受到人们的欢迎，最重要的是节省人们宝贵的时 间。②节能。因不用预热，所以不会产生预热时的热量散失，又因用多少水就放 多少水，不会产生像贮水式热水器那样，剩余水会带走许多热量。有的用户为了 方便，也想水门一开、热水即来，只好把贮水式热水器总插着电源。北京有关专 家曾专门做过试验，40L保温较好的贮水式热水器，一天24小时一点热水不用， 也需耗电1.2度以上，并且天气越冷耗电量越大。与此相比，即热式热水器节水、 节电，因而国家把这类产品划为节能产品。在用水、用电紧缺的情况下，尤应推广这一产品。③不结垢、寿命长。因这种热水器，一端进凉水，一端出热水，热 水温度不会很高，淋浴时一般不会高于45℃，因而管路内不会结垢(因水的结垢 温度在80℃以上)，发热体温升不会很高，这样水路及发热体的损坏率就会相应 减少，因而此类热水器寿命较长。④出水温度恒定，使用舒服。用过贮水式热水 器的人，一般都有这样的体验，一开始需放水调温，水温不是凉就是热，一经调 好，用不多时水就会变凉，而即热式热水器，一经调好会恒温恒流，使人舒适， 且多人连着用也如此。⑤造价低。因不需贮水箱和保温层，节省材料，成本低廉， 如贮水式热水器和太阳能热水器，一般多为千元左右，有的竟需2～3千元，而即 热式热水器一般只有四五百元穴进口的也有1～2千元的，价差折算成电费可用多 年，且有不受季节、天气限制的方便。⑥即热式电热水器唯一美中不足的是需功 率较大，虽然功率大，并不多花钱。因淋浴要用的热水是一定的，不管是贮水式 还是即热式都要耗用同样多的电能。快速电热水器对入户电源容量要求较高，基 本要求电线在4～10平方毫米的铜芯专线。电热水器使用时不产生废气，从这一 点来看既安全又卫生，但也要注意电热水器漏电问题。虽然电热水器上装有漏电 保护，但因使用电热水器导致的触电事故也时有发生。
二、热泵热水器 热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力 做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的电力变为3倍甚至3倍以上的 热能，是一种高效供能技术。热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水 源热泵以及地源热泵三类。由于热泵是提取自然界中的能量，效率高，没有任何 污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。在资源越来越匮乏的今天，作为 人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术已经在全世界范围内受到广泛关注和 重视。热泵热水器是热泵技术在生产热水方面的一个应用，它的供热方式与传统 的热水器截然不同，是以空气、水、太阳能等为低温热源，以电能为动力从低温 侧吸取热量来加热生活用水，热水通过循环系统直接送入用户或进行小面积采暖。
避免了传统燃油、燃气和电热水器能耗大、污染严重、费用高等缺点，可节约75% 的日常使用成本，运行不受气象条件制约，是目前学校宿舍、酒店、洗浴中心等 场所的热水集中供应系统的最佳解决方案。空气源热泵热水器工作原理与空调器 相似，是根据逆卡诺循环原理，采用少量的电能驱动压缩机运行，高压的液态介 质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态，并大量吸收空气中的热能，气态的介质 被压缩机压缩成为高温、高压的液态，然后进入冷凝器放热，把水加热，如此不 断地循环加热，可以把水加热至50℃～65℃。在这过程中，消耗了一份的能量(电 能)，同时从环境空气中吸收转移了四份的能量(热量)到水中，相对于电热水器而言，节约了四分之三的电能。空气源热泵热水器工作原理图如图1所示。
空气源热泵热水器的优特点：
1.安全：空气源热泵热水器不存在电热水器、燃气热水器使用过程中 可能出现的易触电、漏电、易燃、易爆、易中毒等安全隐患，安全可靠。
2.经济节能：空气源热泵热水器从自然界的空气中获得热能，可把消 耗的电能转化成3倍以上的热能实现供热，它的用电量仅是普通电热水器的二分 之一到三分之一，节能效果显著。
3.环保：空气源热泵热水器使用过程中没有废气、废物排放，绿色环 保。
4.方便：空气源热泵热水器从空气中获取能量，不受阴雨天的影响， 二十四小时全天候使用，可安装于阳台、储物间、地下室等地方，简捷方便，无 须专人看管。
5.耐用：使用寿命可达十至十五年，耐用实惠。
三、燃气热水 器 燃气热水器由于是快速加热，并有调整温度的装置，只要在开始使用 时调到人感觉舒适的温度，以后的热水会一直保持这一温度。由于燃气热水器在 使用时要排出大量的废气，废气中除了二氧化碳外，还有一氧化碳。在正常使用、 通风良好的情况下，一氧化碳非常少，但如果使用时关闭门窗，通风不良，一氧 化碳会增加，严重时会发生中毒事故。使用时如果多加注意，燃气热水器是很安 全的。燃气热水器不仅出热水快速、水温恒定，而且购置费用最为便宜。但是燃 气热水器必须与自己使用的气源匹配。优点：一开就有热水，方便快速;占用家 内的空间小，便于安装，也美观一些;水温一致性好，名牌的燃气热水器不会忽 冷忽热;用天燃气供热水，家内的能源平衡性好;使用管道燃气，体积小，安装方 便，使用方便，成本低。缺点：由于气源的限制，有时不能安装;有废气需要排 出，安装麻烦;消耗大量氧气，北方冬天室内通风不好，注意安全。
四、太阳能热水器 太阳能热水器便是太阳能成果应用中的一大产业，它为百姓提供环保、 安全节能卫生的新型热水器产品，太阳能热水器就是吸收太阳能的辐射热能，加热冷水提供给人们在生活、生产中使用的节能设备。太阳热水器通常由集热器、 绝热储水箱、连接管道、支架和控制系统组成。其工作原理见图2。
1.集热器：系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电热管。
和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故 而加热时间只能在有太阳照射的白昼。集热器一般采用真空集热管，最大限度地 实现光热转换，经微循环把热水传送到保温水箱里。
2.保温水箱：和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器。因为 太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，所以必须通过保温 水箱把集热器在白天产出的热水储存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。辅 助电加热安置在水箱里，以备阴、雨、雪天使用，节电90%。并自动化运行。采 用同乐搪瓷内胆承压保温水箱，保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长 达20年以上。
3.连接管道：将热水从集热器输送到保温水箱，将冷水从保温水箱输 送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的循 环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温处 理。管道必须有很高的质量，保证有20年以上的使用寿命。
太阳能热水器的优特点：
1.安全：太阳能热水器不存在电热水器、燃气热水器使用过程中可能 出现的易触电、漏电、易燃、易爆、易中毒等安全隐患，安全可靠。
2.经济节能：每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产 生相当于2.5度电的热量，节能效果显著。一次投资长期受益是太阳能热水系统 的显著特点。经过我们多年实践证明，一般情况下，太阳能热水器可在2～4年内 全部收回投资。
3.环保：太阳能热水器使用过程中没有废气、废物排放，绿色环保。
4.耐用：主要部件真空管使用寿命约为十五年，到期更换后，其他部 件还可继续使用一个周期。
5.太阳能热水器的不足之处，最突出的是受外部环境影响较大，如：
直接受白天黑夜、季节、气候、地理环境、地域位置影响，因此不能全天候使用。必须与其他能源配套使用，才实现全天候运行。
四、各种热水器之间的对比 以每天产30吨热水为例，在华东地区，其各项指标的对照表如下：
每种热水器均有自己的优缺点，在工程设计中可根据当地气候条件， 外界环境条件及业主要求等设计输入参数指标，选用不同的热水器，充分发挥热 水器的综合性能，真正做到节能环保。
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