对住宅生活热水系统中有关问题的探讨

王持恒，柳绿

（机械工业第三设计研究院，重庆 400039)

1 生活热水系统热水器的选用

目前市场上常见的热水器主要有电热水器，燃气式热水器以及太阳能热水器三类[1]，各类热水器特点各异，适用于各种家庭，酒店及公共建筑中使用。

太阳能热水器能量源是太阳光，通过阳光直射真空管加热从而转化为热能，再通过热媒传导提供热水。太阳能热水器多采用平板型集热器。它是一种节能、环保、无污染、无噪音型热水器。目前，太阳能热水器主要用于淋浴，多被我国南方各地普通家庭采用。此类使用条件要求温度不高，热水产量无需太过稳定。所以家用太阳能热水器是我国太阳能利用的一种主要形式，国内外对太阳能热水器的研究广泛而深入[2-4]。但是家用太阳能热水器在使用时，必须将管内未加热的冷水放完后才会出热水，放掉的水量随楼层的不同而不同，楼层越高，支管越长，越浪费水，虽节约了电能和燃气，却浪费了水资源；而且热水的水温也比较不稳定，热水水温先是逐渐变热，然后如果用水量过大，随着贮藏热水的消耗，水温会降低，将热水耗尽，而太阳能热水器无即时加热的特点，故对热水用水量特别敏感。

受天气影响比较大是太阳能热水器另一个致命的缺点，晴天时太阳能辐射量大，加热效果明显，而阴天时加热效果不佳甚至无法使用，因天气不受人为控制，故太阳能热水器加热水量不稳定。重庆市地处四川盆地东南，由于多雾素有雾都之称，是亚热带季风性湿润气候，一年中阴雨天较多，日照较少。据气象部门报告，重庆年平均气候18℃左右，年平均日照时数1000～1400h，年辐射总量3344～4180MJ/m2[5]。 从资料中可以得出，重庆一年中仅有一半的晴好天气能加以利用。故太阳能热水器非重庆地区用户首选。

电热水器也是一款比较常用的热水器，通过电力传输使置于其中的发热管产生热量，用于将冷水加热。属于完全无污染，环保型的热水器。但它的加热速度较慢，用户一般要预先加热30min以上，才能达到日常使用温度。并且电热水器功率较大，在工作时线路发热严重，造成热量的浪费，增加能耗，在用户实际使用时，往往实际用电量会超出说明书中所标明的用电量；而且当停水的时侯，之前加热好的热水储存在热水器中也无法使用；同时，因为电热水器加热较慢，一般也无法达到及时加热，仅靠储水供给用户使用。

燃气热水器优点很多，具有其他热水器所不具备的方便、即时加热的优点，且水量大、出热水快、热效率高、水温可调节，并且出水稳定、体积小、可连续使用、用户安装方便。其缺点主要为系统的效率较低，并且当燃烧不充分时，会有CO等有害气体出现，危及到用户安全。因此，用户在使用时必须将燃气热水器置于一个具备良好的通风条件的环境，尤其不得在密闭房间使用，最好同时配有有害气体报警装置。

综上所诉，国内外以使用燃气热水器为主，并且在重庆这种天然气资源十分丰富的地区，燃气热水器的使用率更高。

2 生活热水管道系统问题

但是燃气热水器仍有种种问题，关于燃气热水器自身的问题本文中暂不做讨论，建筑中由于给水管路造成的热水使用中的问题同样不少。

在住宅中，厨房、卫生间洗面池和淋浴都会用到热水，因此热水的使用占了水量的很大比例，特别是在冬季，热水比例会更高。但是热水管道系统只是简单保证水能送到，为考虑实际使用中的诸多情况，因此导致热水的使用中最主要的问题有以下几个:出水不热，出水水温不稳定以及室内各用水点水温温差大。

2.1 出水不热

相信很多人都遇到过这样的情况，冬季洗澡时热水器的火力已经调至最大，但水温仍不够，严重影响洗澡的舒适性。

热水器出水不热，可分为水路问题和气路问题。热水器已点着火但水不热，这种情况一般是出水量过大的原因，可以适当关小热水器上控制水量的阀门；还有就是气压小的原因，进入燃烧器的燃气少造成不能产生足够的热量，致使出水不热，可检查气源开关是否完全打开。

虽说减小水量可使水温满足要求，但水量太小，导致花洒喷射范围变小并且水柱的喷射力不足，舒适性难以保证。升温需减小水量，水小了不舒服；不减小水量，温度不足也不舒服。这好像是一个无解的问题了。

相信大家都使用过加压水龙头，这种龙头在出水口处将水的“管流”改成“线流”，再通过空气的压力把“线流”改成“射流”，经过空气的加压使水有了动力，且减少了水的流量同时增加了水流的压力。同时，在水量较小时可通过加压，达到水量变大的“假象”。这种龙头的一种用途就是为即热式热水器和小功率厨宝出水加压增温。现在已经有与这种龙头原理一样的加压花洒，装设这样的花洒就能解决水温不够的问题，又不影响出水量。

2.2 出水水温不稳定

很多用户在热水的使用中都会遇到在未做任何调节的情况下，热水出水就忽冷忽热。在淋浴以外的几个用水点出现这样的情况可能无关痛痒，但是在洗澡时水温一直波动就严重影响了舒适性，如果是在冬季就更让人难以忍受。

那到底是什么造成的呢？热水器没有调节过，说明单位时间内加热水的能力没有改变（气压稳定的条件下），当进水量略微减小，水温自然就上升了，反之亦然。这都是水压不稳定带来的影响。水压不稳定导致水量的不稳定，从而引发温度的波动。

相信我们都遇到过这种情况，在洗澡时在家里其他用水点打开冷水，热水水温一会儿就变烫了；关上冷水，温水又正常了。家里其他用水点有出流，引发热水器冷水进水管处压力减小，进水量随之变小，温度也就上升了。当其他用水点停止用水时，水压和进水量都恢复初始状态，水温也恢复了。这种水压变化还可以避免，但往往我们遇到的并非自己家中水压那么简单，而是小区管网甚至市政管网中的水压波动。

现在的住宅多为高层建筑，只靠市政管网的压力无法满足供水要求，所以都要依靠水泵提升。而往往又采用的用水泵直接供水的供水方式而不是相对稳定的水泵水箱供水方式，这也无形地增加了水压波动的可能性。首先，水泵机器的不稳定就可能造成给水管网中的水压波动；其次，水泵供水也无法较好缓冲由于用户用水造成的管网中水压波动。

若是以上情况，要改造小区供水系统的可能性小之又小，只能由用户在自己家中采取一些措施。现在已有一些成熟的技术或产品可供选用。

（1）恒温热水器

恒温热水器目前越来越多地被用户采用，它的优点是在进水流量及温度或燃气压力有所变化的时候，用户设定的出水温度仍能保持恒定。从功能上来说，真正的恒温热水器出水温度不会随着水流水压的变化而与用户设定温度发生偏差。

目前市面上恒温燃气热水器所采用的都是比例阀式的控温原理[6]。这种热水器的管路中串有一个流量传感器。燃气气门为一电动调节阀（即比例阀）。流量传感器将水流量转换为相应的电信号并将此信号输入控制器。控制器根据输入信号的强度或频率来调整气阀开度，使燃气流量与水流量成正比变化，从而达到恒定水温的目的。在热水器工作的时候，流量传感器能感知水流、水压的大小，把信号传输给比例阀，由他来控制火排的多少，进而控制火力大小，调节水温。

（2）恒温龙头[7]

恒温龙头能将温差比较大的冷水和热水在出水时自动混合为用户预先设定好温度的温水，也叫恒温水龙头。

早期双旋钮龙头常被用作冷热水混合龙头，用户调节冷热水进水量可以通过转动旋钮，从而获得想要的温水。单手柄龙头被用作第二代冷热水混合龙头，此水龙头核心部件选用陶瓷片调温阀芯，优点是用户通过左右或者上下摆动即可调节出水的温度和水量大小，操作方便；但上面两种龙头的缺点也是非常明显的，就是一旦供热的热水温度或者水压（包括冷水）产生变化，都必须要用户再次调节龙头的出水水温。

目前最新一代的恒温龙头，弥补了前两代恒温龙头的缺点，在水温及水压出现波动时，可通过内部设置的恒温调节阀芯，完全不用人工调节即可应对，在极短的时间内即可自动调节，将出水水温保持稳定。

欧洲是恒温头龙的发源地，目前主要有两种自动调温方式，分别采用不同的恒温阀芯:一种是石蜡恒温元件阀芯。另一种恒温阀芯采用形状记忆合金（简称SMA）弹簧。石蜡感温组件的工作原理是将高纯度的特殊石蜡灌进一个细小的铜容器中，容器口盖一片橡胶传感片。由于水温的变化，容器中的石蜡体积也随之增缩，再通过容器口的传感片带动弹簧推动活塞来调节冷热水的混合比例。SMA恒温阀芯中最重要的零件就是形状记忆合金弹簧，由镍钛(Ni-Ti)合金制成的形状记忆合金弹簧通过感应混合后温水的温度改变本身的形状，从而推动活塞来调节冷热水的混合比例。SMA恒温阀芯反应速度极快，在40℃附近的反应极其灵敏，可满足使用者进行无级微调的需要。

鉴于恒温龙头的安装使用较为复杂，且用户使用后效果也不及恒温热水器，推荐使用恒温热水器。

2.3 室内各用水点水温温差大

每户住宅中有2～5个用水点，各有不同的用水情况及不同的管道情况，导致每个点的用水温度有很大差异，甚至有时要变换用水点时不得不调节热水器，否则无法使用。

在热水器为调节的情况下，出水的温度主要是受出水量和管道中的热量散失影响。

热水器到各用水点的距离不一，沿程的水头损失则不相等。每个用水点的卫生器具都不同，局部的水头损失也有大有小。现在很多家里装设的淋浴器多数都是淋浴柱再配一个花洒龙头（图1），若使用淋浴柱，热水需先沿管路到达2m左右的高度再落下，这比只用花洒多需要0.3m的水头。水头增大，水量自然就减小了。并且切换淋浴盘与花洒的开关往往无法完全密封，开启一边一小部分热水也会流向另一边，水量就又一次减少了。为了方便洗头或清洗一些大件衣物，通常其中一个卫生间会选用出水点较高的水龙头（图2）。由图可知，该种水龙头对水头的要求也较高。不同的管路水头损失不同和水压要求不同，出水流量自然也不一样，温度也就不同。水量的差异越大，不同用水点的温差也就越大。

图1 淋浴器

图2 水龙头

对于这种情况，一种解决方法是之前提到的恒温热水器，同时在装修之前应该充分考虑热水管路的问题，在热水器的远端出水点尽量装设水头要求较小的卫生器具，以平衡水温。若为两个以上的卫生间或厨卫相隔距离较远，建议安装两台热水器。

3 结论

通过对比几种热水器的优缺点，重庆地区以燃气热水器作为生活热水系统的加热装置最优。对于燃气热水器在使用过程中出水不热的问题，可选用加压花洒；出水水温不稳定，可运用恒温热水器或恒温水箱加以改善；而室内各用水点水温温差大，可选用恒温热水器，装修时充分考虑选用合适的卫生器具，必要时可装设两台热水器

[1]谭顺民.四种家用燃气热水器技术特点[J].现代家电，2004，(12):48-49.

[2]杨韬.燃气热水器的分类研究[J].行业交流.2004（6):47-49.

[3]邓庆光.户外型燃气热水器设计探讨 [J].燃气技术.2001，7:61-62.

[4]傅忠诚，姜正侯，刘金钊，等.城市燃气应用技术及设备的发展[J].城市燃气，2002，2(324):3-8.

[5]韦秀丽，高立洪，徐进.重庆市农村地区太阳能资源利用现状分析[J].河北农业科学，2009，13(6):64-65，93.

[6]胡定刚.数码恒温强鼓式燃气热水器[J].家用电器，2001，(6):32.

[7]刘磊.14款恒温龙头新品体验更完美的洗浴[J].建材与装饰情报，2009，(6):152-153.