储热水箱技术创新和突破研究

摘要:本文介绍了东贝储热水箱的关键技术和突破，其主要体现在热水输出率、保温性能、换热器的换热能力、防腐性能、耐压强度等，我公司研发的样机通过第三方检测结果表明各方面性能均高于国家标准，取得了较好的效果。通过查阅中国科学院文库，未发现与东贝储热水箱相同技术特点的文献报道。 　　0前言 　　日常生活洗澡、洗衣、供暖都离不开热水，生活热水已经成为现代生活不可缺少的物质，人均热水使用量是衡量生活水平的指标之一。热水的储存和利用需要储热水箱，在国家标准《储水式电热水器》、《家用和类似用途热泵热水器》和《家用太阳能热水系统储水箱技术条件》等标准中对于热水输出率、保温性能、耐压强度等均有明确的要求。根据相关国家及国际标准东贝机电集团太阳能有限公司开展了一系列的技术研究工作。 　　1提高热水输出率 　　作为热水系统，水被加热了，但是热水放不到水箱总容积的一半就越放越冷，到后面根本就不能用，原因何在？经过分析发现分体式热水系统都是采用冷水顶热水出，用户在取热水时，水箱上下层的冷热水会不停搅混，压力越大，冷热水的波动就越大。传统的热水器冷水进口是开放式，或只是在前面增加一挡板，在使用过程中虽然能起到一定的缓冲作用，但是效果不太理想。 　　相关技术标准要求： 　　1. GB/T 20289-2006《储水式电热水器》。 　　2. GB/T23137-2008《家用和类似用途热泵热水器》。 　　我公司自主专利技术“带网状分流器”，通过该专利技术将较大的压力分散，避免扰乱水箱内的热水区域。在冷水进水口增加分流缓冲装置，热水出水率提高30%（具体见检测报告）。带网状分流器技术申请了实用新型专利，专利号：ZL200920289671。 　　2提高保温性能 　　对于换热储水箱，换热是基础，储热是关键。经过分析，储热损耗主要与所储存热水的温度、周边环境温度、保温材料导热系数和保温层的厚度等参数有关系。 　　相关国家标准技术要求： 　　1. GB/T 23137-2008《家用和类似用途热热泵热水器》。 　　2. GB/T 20289-2006《储水式电热水器》。 　　3. GB/T 19141-2011《太阳能热水器技术条件》。 　　通过傅里叶一维平壁传热数学模型分析保温层的最佳厚度。 　　3换热器的换热能力 　　换热器的换热功率问题，作为换热储水箱与其他热源配套连接成一个系统，在使用过程中进行换热，我公司研发的换热储水箱主要与太阳能热水系统、壁挂炉热水系统配套，储水箱的换热器效率直接影响系统的热性能，我公司对于换热器与不同供热元件配套使用作了分析研究。 　　4内胆的防腐问题 　　内胆的腐蚀问题主要是因为水中含有侵蚀性较强的阴离子，其对内胆的腐蚀性影响较大，特别是焊接部位，因为焊接部位经过高温处理后，表面的钝化膜处于不均匀状态和残缺状态，此时很容易被阴离子腐蚀。不锈钢之所以具有防腐能力是因为表面有一层致密的保护膜，但是板材在加工（冷加工，热处理）过程中，表面的保护膜被破坏，出现析碳贫硌，经过改变的不锈钢板已经不具备之前的能力，很容易被腐蚀。我公司自主创新了防腐专利技术（专利号为ZL201220394501），对于制作好的内胆表面进行化学钝化处理，使原本不均匀的保护膜重新恢复。120h 和15%盐水浸泡试验如图1所示。 　　5内胆耐压强度 　　GB/T 19141-2011《太阳能热水器技术条件》对内胆耐压强度有明确的要求，通过静态水检压力≥0.6MPa的1.5 倍执行，另外一个更重要的指标是8万次脉冲压力测试，后面的脉冲压力指标主要是为模拟水箱在实际使用过程中瞬间水温的变化对水箱压力变化的过程，这个指标的意义非常大，可以作为评估水箱的使用寿命。澳大利亚watermark认证25万次疲劳脉冲试验如图2所示。 　　日前，东贝储热水箱样机通过国家太阳能热水产品器质量监督检验中心（武汉）的检验（如图3 所示），获得官方的认可。检测报告结果显示热水输出率高于国家标准。 　　2014年7月4日，东贝“高效换热储水箱”技术，获得中国科学院武汉科技查新报告（如图4 所示）。该报告指出，在国内文献和数据库中，未发现有与东贝高效换热储水箱的整体技术特点、结构技术特点完全相同的“网状分流器”“化学钝化防腐墙”“换热器技术”储热水箱的文献报道。结果表明东贝储热水箱技术过硬。（黄石东贝机电集团太阳能有限公司　石雄雁）