购买燃气热水器,选不锈钢换热器还是铜换热器?

2024-04-04 18:38:11 0点赞 2收藏 0评论

这篇文章想详细讲一讲大家在选购燃气热水器时容易忽视、轻视的地方—换热器。换热器之关键,超出了各位的认知与想象。

我们在选购燃气热水器时,大多数攻略会站在用户角度梳理选购点,比如:排气方式哪种好,升数如何选,上抽风好还是下鼓风,零冷功能与水路预留,水气双调等诸如此类。

照着这些选购要点可以帮大家筛选到满足自己使用需求的功能。而并不能保证长期使用的性能,想要挑选到经久耐用的性能机,就需要对核心零部件有一个整体把握。

一、燃气热水器的核心零部件有哪些?

大家先看看一台上抽风式燃气热水器的拆解图。

购买燃气热水器,选不锈钢换热器还是铜换热器?

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

一台燃气热水器最为重要的两个系统:热交换系统、水气调节系统

  • 热交换系统:包含燃烧器、燃烧室、热交换器,是燃气热水器的核心零件,其作用是将燃烧产生的热能转换为水热量,让冷水升温达到适宜我们使用的温度。其中,换热器转换的热量占到整个系统的90%。

  • 水气调节系统:包含水量控制阀、燃气控制阀、水/气传感器、控制器等,其作用是根据不同的温度设定,以及水压、水量,调节进气量,为燃烧器提供精准的供气量,为用户提供恒温、稳定的热水。

其中,换热器作为能量转换的核心介质,不仅影响热效率,还影响耐用性

所以,热交换器地位非常关键:承担了燃气热水器核心功能,把燃烧热能转换为水的热量。

但是,换热器的工作环境十分恶劣,既要承受盘管内冷水冲击,也要承受燃烧室的热力冲击,冷热交替形成高、低温脉冲热冲击,一旦燃烧受热不均匀容易发生局部受热不均,导致烧穿漏水现象。

同时,长期使用下,换热器不可避免产生电化学锈蚀,形成燃烧水垢、结晶等,导致热效率下降,燃气消耗量上升,还容易发生腐蚀击穿漏水现象。

可以这么说,燃气热水器大部分的使用故障与热交换系统有关

二、热交换器详细攻略,选啥样的热交换器好

这个问题需要从换热器的结构设计与材质选择两方面来谈,其中,材质更为重要,决定了上限。

1、换热器的结构

燃气热水器的换热器主要由:翅片、壳体、盘管、 换热管、进出管、水管等组成。下图中两个换热器就是非常典型的结构。

购买燃气热水器,选不锈钢换热器还是铜换热器?

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

换热器的翅片、壳体、盘管等具体尺寸结构,每个不同品牌,乃至每款型号的换热器结构设计都会有差异。

如果设计不合理,会产生受热不均,局部过热,乃至烧穿。这也是燃气热水器一种常见的故障现象。

购买燃气热水器,选不锈钢换热器还是铜换热器?

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

想要避免结构设计缺陷导致故障的问题,我们消费者是没办法通过看产品介绍来把握的。结构设计属于企业自身把控的环节,资料外部接触不到,即便接触得到,大多数消费者看着仿真热力云图、台架测试数据也会是一脸懵。

购买燃气热水器,选不锈钢换热器还是铜换热器?

图片引自文献[2]

如何把握结构设计这一关?只能通过品牌力来保障。

结构设计是典型的经验积累,选择历史悠久的知名品牌,拥有大量设计经验,可以规避大量的结构设计雷区,提供可靠性好的产品。

在品牌技术沉淀方面,我个人是建议大家优先考虑:史密斯、林内能率这些一线品牌,都是在燃气设备方面具有百年研发、制造经验的品牌。

2、材质选择

目前燃气热水器用的热交换器主要采用铜材质,铜材质具有热传导性能好的优势,作为热交换器非常合适

但是,前面提到过,由于热交换器的工作环境十分恶劣,也给铜材质热交换器带来了极大的考验。铜制热交换器面临不同水质,不同燃烧环境的长时间负荷,表面在高温条件下不断被氧化。

铜在室温大气中的氧化甚慢,在温度升高至 100℃时,表面形成黑色的单斜晶格的 Cu2O,但在超过 400 ℃,其氧化速度显著加快,生成正方晶格的致密的红色的 Cu2O 膜。工作环境下,热交换器在高温与降温过程中不断重复,在湿空气中逐渐氧化成黑色 CuO, 进一步的加速了铜材的氧化进程[2]。

为了抗腐蚀,工程师们对铜做了不同的工艺尝试,之前普遍采用浸铅锡铜交换器,由于浸铅锡工艺存在环境污染大的问题,现已逐渐被淘汰。

目前大多数燃气热水器使用磷脱氧铜,它具有较好的延展性、耐蚀性、热传导性、焊接性、 抽拉加工性,尤其是在高温中不发生氢脆,所以是现在热交换器的主流材料方案。

不过,由于我们国土面积大,水质的地域特征差异大,比如一些北方城市如石家庄、洛阳、济南等,地方水质硬度很高,受热极易结垢,导致盘管氧化、腐蚀,进而造成沙眼漏水的现象。

还有没有更好的材质可以选择?那必须是有的,换热器材质的未来趋势就是使用不锈钢。

不锈钢材质的热交换器目前应用于全预混的燃气采暖热水炉及燃气热水器较多,因工艺较为 复杂,且制造成本高,虽然已有用于通用恒温强排热水器上,但使用比例还是很少的,比如史密斯TM5就采用了不锈钢材质换热器。

三、新的趋势—不锈钢热交换器

不锈钢材质在燃气热水器领域应该是一个趋势,以后中高端型号的燃气热水器使用不锈钢换热器的比例会逐步增加。

1、不锈钢材质的优势

采用不锈钢材质的核心理由就是抗腐蚀能力强。但是,并不是只换一个材质这么简单就实现了质的提升。

(1)不锈钢与铜制材料性能区别

我们先看看无氧铜与不锈钢材质的热力学指标区别[3]:

购买燃气热水器,选不锈钢换热器还是铜换热器?

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

可以看到,无氧铜材质在比热容、导热系数方面比不锈钢具有明显优势,这也是为什么大部分热水器使用无氧铜材质的原因。

为了得到不锈钢的抗腐蚀能力,又想保持同样的热效率,怎么办?

当然是在结构设计上做文章,我们可以通过换热公式得到这个方式的理论支撑。以翅片与高温烟气的对流换热系数表达式为例:

购买燃气热水器,选不锈钢换热器还是铜换热器?

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

式中: 为水流与传热管对流换热系数, 为翅片对烟气的对流换热系数, 为导热系数, 为传热管壁厚。

数值很大, 数值很小, / 的比值就很小,在表达式中可以忽略,也就代表了上文提到的材质导热系数的影响在翅片换热过程中影响较小。

所以,想要提高换热效率,可以通过优化换热翅片结构来实现。保证不锈钢结构换热器的换热效率不降低,同时,还具备了抗腐蚀性耐用的优点。

(2)不锈钢换热器与铜制换热器对比测试

依据 GB 25034-2020《燃气采暖热水炉》与 GB 20665-2015《家用燃气快速热水器和燃气采暖热水炉能效限定值及能效 等级》的要求,额定热负荷供暖热效率≥89%,30%额定热负荷供暖热效率≥85%,额定热负荷热水热效率≥89%,50%额定热负荷热水热效率≥85%,装上翅片式不锈钢换热器与翅片式铜换热器的燃气采暖热水炉针对换热效率的测试数据如下表所示[4]。

购买燃气热水器,选不锈钢换热器还是铜换热器?

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

通过数据可以看到,通过结构设计,这款不锈钢换热器的热效率与铜制换热器基本持平。

而在可靠性方面,参照 CJ/T 469-2015《燃气热水器及采暖炉用热交换 器》条款 7.9.2.1 对改款不锈钢换热器进行耐烟气腐蚀测试。

测试表明,在3个月耐久测试后,不锈钢换热器没有出现翅片烧蚀、碳化问题现象,密封性良好。

这就是使用不锈钢换热器的最终目标:保持与铜制换热器的热效率,抗腐蚀性更好,耐久寿命更长,问题少,客户满意度高

虽然不锈钢换热器好,但是没有大规模使用,也是有原因,比如:

2、不锈钢换热器焊接工艺难度大

虽然不锈钢材质可以做到更好的体验,但也不是单纯换一个材料就能够获得比无氧铜更好的性能,不然就不会只有少数几个型号采用不锈钢换热器了。

不锈钢换热器的结构设计、加工工艺都深刻影响成品的性能,技术壁垒较高,现在只有少数一线品牌具备开发能力,比如史密斯TM5。

下面就是一例不锈钢换热器的腐蚀样品,原因是在焊接过程中,由于钎焊为整体性加热,在高温区的停留时间过长导致在晶界出现大量碳与铬化合物析出,使进炉样耐腐蚀性降低,在冷凝水环境下发生了较为严重的沿晶界腐蚀,使其脆化失效。最后改进方式就是优化加热工艺[5]。

购买燃气热水器,选不锈钢换热器还是铜换热器?

添加图片注释,不超过 140 字(可选)

史密斯具有百年的技术沉淀,在不锈钢换热器领域是走在了前面, TM5采用了史密斯最先进的全自动化焊接生产线,保证焊点的高一致性、可靠性。

专家工程师的丰富焊接调参经验+全新自动化焊接生产线,保证了不锈钢换热器所有焊点的工程可靠性优良。

不仅在工艺上有保障,在材质方面,史密斯TM5采用了商用级别不锈钢,测试标准高于家用,以24h工作为条件进行的测试,可以说可靠性更加高。

3、售后的保障

如果知道了不锈钢换热器的性能优良,还是略有担心,毕竟是新技术、新工艺、新材料。那么,如果想要尝试,务必选择大品牌,售后有保障。

还是现在不锈钢换热器的代表型号史密斯TM5为例,史密斯作为热水器领域的领导品牌,售后方面非常自信,售后政策也是不同其他品牌,不要“缝缝补补”,直接“换热器5年包换”。

这下可以完全打消小使用顾虑,作为燃气热水器故障概率最大的核心不见换热器可以5年内包换,那么,基本是不需要再担心了。

大多数品牌对于换热器是保修的政策,如果质保期限内漏水、腐蚀,也就是上门打个补丁,缝缝补补又三年,拖过质保期,用户只能换机器。

四、小结

这一次详细聊了一下换热器,希望对大家有帮助。无氧铜换热器→不锈钢换热器在热水器领域被认为是一个趋势

想要更好的可靠性,选择不锈钢换热器的产品,也请先认准品牌,优先选择史密斯这样的一线品牌,才有技术保障。

想抄作业的可以直接上史密斯TM5,为数不多配置了不锈钢换热器的热水器了。

除了不锈钢换热器以外,其他方面也是水准在线,毕竟是旗舰型号:负压系统(上部抽风)、水气双调、变频风机、高风抗恒温精控,应有尽有。

参考文献 [1] 燃气快速热水器换热器烟气侧腐蚀研究[D],张迎旭,重庆大学 [2] 铜制热交换器表面抗氧化技术应用研究[J],黄昌文等,广东华工,45(374) [3] 不锈钢燃烧室与铜材热交换器结合在燃气热水器上的应用[C],黎剑豪等,第十八届中国科学家论坛论文集 [4] 燃气采暖热水炉翅片式不锈钢换热器的研究与验证[J],梁展程等,日用电器 [5] 燃气热水器不锈钢换热器腐蚀分析与优化研究[C],吴子天等,2021年中国家用电器技术大会论文集


展开 收起

16升燃气热水器 天然气 变频水伺服恒温 下置风机

16升燃气热水器 天然气 变频水伺服恒温 下置风机

3294元起

能率(NORITZ)燃气热水器 水量伺服器 综合降噪恒温 轻盈云朵GQ-13EP3AFEX(JSQ25-EP3A)

能率(NORITZ)燃气热水器 水量伺服器 综合降噪恒温 轻盈云朵GQ-13EP3AFEX(JSQ25-EP3A)

2999元起

NORITZ 能率 E4系列 燃气式热水器

NORITZ 能率 E4系列 燃气式热水器

2124.99元起

Rinnai 林内 恒温系列 强排式燃气热水器

Rinnai 林内 恒温系列 强排式燃气热水器

2399元起

Haier 海尔 JSQ31-16KL7 燃气热水器 16L

Haier 海尔 JSQ31-16KL7 燃气热水器 16L

4680元起

A.O.SMITH 史密斯 A.O.史密斯 史密斯佳尼特13升燃气热水器 JSQ26-TC1

A.O.SMITH 史密斯 A.O.史密斯 史密斯佳尼特13升燃气热水器 JSQ26-TC1

2199元起

Rinnai 林内 16升燃气热水器水伺服京东小家智能生态零冷水套装语音

Rinnai 林内 16升燃气热水器水伺服京东小家智能生态零冷水套装语音

5298元起

NORITZ 能率 EA2系列 燃气热水器

NORITZ 能率 EA2系列 燃气热水器

2199元起

Rinnai 林内 13升燃气热水器 进口CPU 水气双调恒温节能 大水量 ECO家用天然气热水器 13QD01 13L

Rinnai 林内 13升燃气热水器 进口CPU 水气双调恒温节能 大水量 ECO家用天然气热水器 13QD01 13L

2389元起

A.O.史密斯 N3系列 燃气热水器

A.O.史密斯 N3系列 燃气热水器

2309.95元起

Rinnai 林内 13QS04 燃气热水器 13L

Rinnai 林内 13QS04 燃气热水器 13L

2299元起

Rinnai 林内 璀璨系列 JSQ26-C05 燃气热水器 13L

Rinnai 林内 璀璨系列 JSQ26-C05 燃气热水器 13L

2399元起

Rinnai 林内 JSQ31-16KL7SFPAGU1 强排式燃气热水器 16L 31KW

Rinnai 林内 JSQ31-16KL7SFPAGU1 强排式燃气热水器 16L 31KW

4999元起

JSQ31-16KL7SFPAGU1 强排式燃气热水器 16L 31KW

JSQ31-16KL7SFPAGU1 强排式燃气热水器 16L 31KW

4499元起

Rinnai 林内 JSQ26-C02 燃气热水器 13L

Rinnai 林内 JSQ26-C02 燃气热水器 13L

2299元起

NORITZ 能率 燃气热水器 11升 智能极速恒温 低水压启动 GQ-11A3FEX

NORITZ 能率 燃气热水器 11升 智能极速恒温 低水压启动 GQ-11A3FEX

1998元起
0评论

当前文章无评论,是时候发表评论了
提示信息

取消
确认
评论举报

相关好价推荐
查看更多好价

相关文章推荐

更多精彩文章
更多精彩文章
最新文章 热门文章
2
扫一下,分享更方便,购买更轻松