热水储罐

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热水储罐(又称热水箱、蓄热箱、热水蓄热装置、储热箱、热水缸)是一种用于储存热水供空间供暖或家庭使用的水箱。水是一种方便的储热介质,因为它具有高比热容。这意味着,与其他物质相比,它每单位重量可以储存更多的热量。水无毒且成本低。高效隔热的油箱可以将储存的热量保留数天,从而降低燃料成本。热水箱可能有内置的燃气或燃油燃烧器系统、浸入式电加热器。某些类型使用外部热交换器,例如中央供暖系统,或来自其他能源的热...

热水储罐

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热水储罐(又称热水箱、蓄热箱、热水蓄热装置、储热箱、热水缸)是一种用于储存热水供空间供暖或家庭使用的水箱。水是一种方便的储热介质,因为它具有高比热容。这意味着,与其他物质相比,它每单位重量可以储存更多的热量。水无毒且成本低。高效隔热的油箱可以将储存的热量保留数天,从而降低燃料成本。热水箱可能有内置的燃气或燃油燃烧器系统、浸入式电加热器。某些类型使用外部热交换器,例如中央供暖系统,或来自其他能源的热水。在国内,最典型的是化石燃料燃烧器、浸入式电元件或区域供热方案。用于洗涤、沐浴或洗衣热水器具有恒温器控制以调节温度,范围为40至60°C(104至140°F),并连接到家用冷水供应。在当地供水中溶解矿物质(如石灰石)含量高的地方,加热水会导致矿物质在水箱中沉淀(结垢)。仅仅几年后,水箱可能会因腐蚀而发生泄漏,水中溶解的氧气会加剧这个问题,从而加速水箱和配件的腐蚀。

绝缘

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通常,热水储罐采用隔热材料包裹,以降低能耗、加快加热过程并保持所需的工作温度。较厚的隔热层减少了待机热损失。热水器具有各种绝缘等级,但可以在热水器外部添加额外的绝缘层以减少热量损失。在极端条件下,加热器本身可能完全封闭在一个特殊构造的绝缘空间中。最常用的热水器绝缘类型是玻璃纤维,用胶带或带子或热水器的外护套固定到位。在使用燃烧器的地方,绝热材料不得阻碍空气流动或燃烧气体流出。另一种用于储水罐的常见绝缘材料是聚氨酯泡沫(PUF)绝缘材料。在优先进入内罐的情况下(如果当地供水中的矿物质或氧气含量特别高),PUF可以以封装形式应用,允许移除绝缘层以进行定期完整性检查,并在需要时修复水箱。最近,使用创新的支持真空绝缘的智能存储系统已经商业化。现在,这项技术可以在中小型系统中存储数周的热能,而不会造成任何显着的热损失。在可能的情况下,它有可能将负担得起的显热储存用于中期能量储存。

太阳能热水储水箱

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太阳能水系统中,太阳能热水储存罐储存来自太阳能集热器的热量。水箱有一个内置的热交换器来加热家用冷水。在相对温和的气候中,例如地中海,(高度绝缘但金属包裹的)储罐通常安装在屋顶上。所有此类储罐都存在与人工加热储罐相同的问题,包括石灰石沉积和腐蚀,并且除非严格维护,否则总体效率也会出现类似的下降。

水箱漏水

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热水器水箱可由搪瓷搪瓷碳钢不锈钢或铜制成。虽然铜和不锈的家用热水箱在欧洲更为普遍,但碳钢水箱在美国更为常见,通常会忽略定期检查,水箱会出现泄漏,因此需要更换整个设备。即使被忽视,碳钢罐的使用寿命往往比制造商的保修期长几年,在美国通常为3到12年。玻璃衬里水箱的初始成本要低得多,并且通常包括一个或多个牺牲阳极棒,旨在保护水箱免受腐蚀造成的穿孔,因为氯化水对碳钢具有很强的腐蚀性。由于几乎不可能完美地应用任何保护涂层(保护层中没有微观裂缝或针孔缺陷),制造商可能会建议对任何牺牲阳极进行定期检查,并在必要时更换它。一些制造商提供延长保修套件,其中包括更换阳极棒。由于传统的热水储水箱预计每5到15年会泄漏一次,因此高质量的安装将包括,并且大多数美国建筑/管道规范现在都要求使用浅金属或塑料盘来收集渗漏发生时的渗漏。

闭式水循环热水储水箱

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这种方法通过使用外部热交换器(线圈)将热量存储在罐中,该热交换器可以直接抽头或用于为其他(外部)热交换器供电。主要好处是,通过避免直接抽取生活热水,水箱不会持续供应冷水,这在“硬”水域将水垢的沉积减少到溶解在原始水中的任何物质加上相对微不足道的为弥补因渗漏造成的损失而增加的金额。另一个好处是在这种封闭系统中降低了氧气水平,这可以放宽对热水储罐和封闭水回路、外部热交换器和相关管道系统中使用的材料的要求。虽然用于生活热水的外部热交换器系统会有矿物质沉积,但除垢剂可延长此类系统的使用寿命。

带有封闭水路的分层热水储水箱

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另一种在热水储罐中储存热量的方法有很多名称:带有封闭水路的分层热水储罐、分层储热、温跃层储罐和水分层储罐,但在所有情况下,显着的区别是需要努力维护水柱的垂直分层,换句话说,将热水保持在水箱顶部,而底部的水温度明显较低。这在气候范围广泛的地方是可取的,夏季降温与冬季取暖同样重要,并且需要采取以下一项或多项措施:

  • 不同的加热和冷却回路必须以尽可能低的速度将加热或冷却的水送入。(这必然需要具有速度控制泵和具有xxx可行直径的管口的加热和冷却回路。)
  • 对于冷却应用,冷水从底部送出,温水(返回)从顶部送入。
  • 供暖应用将热水从顶部排出,并将冷水返回底部。
  • 热水储水箱内的分层增强装置(但如果进水速度尽可能低,则可能不需要)。
  • 需要更先进的热控制系统

当分层热水储水箱的水路封闭时,顶部的水温可达90至95°C,底部的水温可达20至40°C。与玻璃、砖块和土壤相比,平静、未受干扰的水是相对较差的热导体。(以一个静止的湖为例,那里的地表水可以舒适地温暖游泳,但更深的水层非常寒冷,对游泳者来说是一种危险,这与伦敦城市码头发出警告“危险寒冷深水”的通知相同的效果).因此,只要分层保持完整,就可以储存任意体积的热水。在这种情况下,不能有垂直的金属板或管子,因为它们会通过水层传导热量,从而破坏分层的目的。当有效地使用该技术时,可以将水保持在高达95°C(即略低于沸点)的温度,从而产生更高的能量密度,并且如果热水保持未稀释,这种能量可以储存很长时间。根据安装的目的,不同水位的换水器允许选择适合所需用途的水温。在许多太阳能加热系统中,能量参数可以作为时间的函数读取,从将日光转化为热量所需的“停留”时间,到水箱顶部附近的最高热水温度。

热水储罐

双元电

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当流动从最上面的出口开始时,冷水进入底部的水箱。这种温度下降导致恒温器打开水箱底部的电加热元件。当水箱顶部的水被抽出时,顶部的热水被相对较冷的水取代,顶部恒温器打开顶部元件。当流停止时,元素会保持打开状态,直到满足它们的设置。虽然为了节省能源而将顶部和底部恒温器设置不同是很常见的,但热水上升的事实意味着控制上部元件的恒温器应该供给最热的供应,而下部元件则最温暖。如果此类系统中的恒温器颠倒-从顶部加热,从中心加热-它可能不仅会影响系统的能源效率,将滚烫的水送入家用热水出口可能是危险的,或者如果被引导到热进料垫圈会损坏它们,无法修复。

安全问题

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热水会导致疼痛、危险的烫伤,尤其是儿童和老人。出水口的水温不应超过49摄氏度。一些司法管辖区将储罐设定温度限制为49度。另一方面,储存在60摄氏度以下的水会滋生细菌,例如引起军团病的细菌,这对免疫系统受损的人来说尤其危险。一种技术解决方案是在用于水槽、浴缸或淋浴的出口处使用混合阀,该阀将自动混合冷水以保持最高温度低于49摄氏度。将其添加到加拿大建筑规范中的提议未成功。

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词条目录
  1. 热水储罐
  2. 绝缘
  3. 太阳能热水储水箱
  4. 水箱漏水
  5. 闭式水循环热水储水箱
  6. 带有封闭水路的分层热水储水箱
  7. 双元电
  8. 安全问题

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