即热式电热水器的故障判断及处理

即热式电热水器的故障判断及处理

谢文斌

活水来（宁波）科技有限公司

摘要：社会经济的发展，人们的生活水平有了较快的增长，科技不断进步，与人们生活息息相关的各种家用电器层出不穷，热水器的发明创造为人们的生活提供了极其便利的条件，深受人们的喜爱。早在几十年前热水器已经开始在人们中使用了，但是传统的热水器有它的弊端，研制的还不太成熟，它利用的是电阻丝发热的理论，在电阻丝的四周加入保护层和绝缘层，不利于保护人们的生命安全，防止人们因为触电而受到伤害。在这几年的发展中热水器的创新仅仅体现在提高电的阻力和增加绝缘层，可是却没有注意发热的电阻丝会随着时间的推移而发生老化的现象，并且非常容易改变形状，成为热水器的一个不可忽视的安全隐患。

关键词：即热式电热水器；故障判断；处理

引言

快热式电热水器是一种利用大功率电热元件来快速加热流水，并且通过调节功率档位或水流速度来迅速控制用水温度的热水器。快热式电热水器一般用在公寓、家庭、宾馆等场所，因其节能、加热快、体积小的特点受到消费者的喜爱。然而，由于快热式电热水器的电热元件直接与水接触，当电热元件漏电时，容易导致酿成触电伤亡及火灾等危险。近年来，媒体曾多次报道过由快热式电热水器引发的安全事故。针对快热式电热水器产品可能存在的风险，受质检总局产品质量监督司委托，国家通用电子元器件及产品质量监督检验中心(中国赛宝实验室)开展了快热式电热水器产品的风险监测项目。

1即热式电热水器的优越性

1.1省电

即热式电热水器的优点之一就是省电，这给了老百姓很大的实惠，它可以在短时间内使水的温度得到提高，方便了老百姓的生活，受到老百姓的欢迎。它的额定功率虽然较大，但是这并不影响热水器的耗电量，因为功率大的热水器消耗的能量并不一定大。而传统的电热水器使用前需要进行预热，让人等的非常着急，使用起来十分不便。并且不使用热水器时还要进行加热保温，提高了耗电量。而即热式电热水器就没有这些不良影响，受到人们的推崇。使用即热式电热水器时，它对加热的水量进行了严格的限制，不能超过限制的用水量，在加热的过程中由于结构的特殊性提前不需要进行预热，也不会把多余的热量带走，造成热量的损失。然而传统的电热水器是把整桶的水进行加热，会造成热量的损失，并且造成资源的浪费。

1.2省时

随着经济的发展，人们的生活节奏日益的加快，而传统的热水器，使用前需要进行预热，这就给生活节奏快的年轻人带来了麻烦，和时间上的浪费。而即热式电热水器很好的改变了这一状况，它预热的时间极短，大大节约了人们的时间，提高了人们工作的效率，方便了人们的生活，受到了人们的热烈欢迎。

1.3省水

传统的热水器是将整桶水进行加热，则势必造成资源的浪费，有的时候热水用不完，有的时候热水又不够用，非常的不方便，给用户造成困扰。而即热式电热水器的水量是根据人们的需要来确定的，需要多少就加多少，只要不超过限制的用水量就行，不会造成热水的浪费。

1.4省心

即热式电热水器加热的温度可以自行进行调节，不用人工进行调节，水温就可以达到恒定，非常省心。此外，即热式电磁热水器在利用磁场加热时，可以对谁起到软化和磁化的作用，有效减少了水垢的产生，目前，即热式电磁热水器已经在多个地区得到了推广和应用，实践显示，与传统产品相比，即热式电磁热水器的结垢率显著降低。

2即热式热水器的组成

2.1加热筒

加热筒是热水器的核心部件，是热交换的场所。筒内安装多组加热管，筒顶引出电极。进水通道上设有水流传感器(档位机是水流开关)，进水和出水通道上均安装有温度传感器。加热筒直径5cm、长24．5cm，再挤下4根U型加热管，实际容积不到300ml，因此水流可以迅速升温，实现“即热即用”。筒身上安装温控开关，型号为KSD307，作用是超温断电，动作温度98℃。为确保温控开关底部与加热筒有效接触，接触面处涂有导热膏(硅脂)，以减小热阻。温控开关内部有一块硬币大小的圆形双金属凹凸片，凹凸间距约为1mm，凸面紧贴着开关的金属底面，超温时该双金属片凹凸翻转，中心点上可产生2mm的行程，推动传递杆将开关的导电梁从触点上顶开，从而切断电路。动作后需要手动复位。超温可以发生在筒内满水、缺水甚至无水三种状态下，热量通过水、水蒸气或筒体顶部传递到筒身，筒身上部温度最快升高，因此温控开关也安装在偏上部。据此分析，这类热水器应竖直安装。加热筒进水管上安装的器件是可控硅，型号为TC35C60，这是用于恒温控制的关键器件。该器件满载导通电流18A时压降约1V，耗散功率近18W，因此需要有效散热。液态水的导热系数约为0．59W/(m·K)，空气仅为0．026W/(m·K)，因此将其安装在进水管壁上，能充分利用流动的冷水散热。

2.2控制电路板

电路板有两块，一块为主电路板，直接固定在机壳上，另一块是显示及操作电路板，固定在前面板上，二者之间用一根多股排线连接。经查阅资料、对比实物，忽略一些电路细节。首先分析加热管电路，加热管的通断使用了继电器，实现强电弱电隔离。第二路中可控硅器件也直接串联在加热管电路中，因此通过一个光耦器件来实现电气隔离。光耦通过“电光-电”的二次转换，将单片机的控制信号送往可控硅。其次是单片机控制电路。厂方为了保密，单片机的型号标识已被擦除，但并不影响对电路的分析。单片机的输入信号包括进水流量、进水温度、出水温度，由相应的传感器电路负责提供。单片机的输出控制信号包括两路继电器、一路可控硅。单片机另用多个I/O连接显示屏、蜂鸣器、E2PROM存储器、操作按键等电路。此外，还有电源电路、漏电保护电路、过零检测等电路。

2.3外壳及附配件

外壳采用ABS阻燃塑料，铭牌上写明IPX4级防水，其含义是“防溅型，受任意方向的水飞溅无有害影响”，前盖、后盖采用套合设计，电源线、进出水管这3处开孔处，也均设置了防水皮圈。厂家的网上广告上有防溅测试视频，帮助消费者树立安全信念。随机配件有防电墙、进水调节阀和安装配件。进水调节阀接在进水管前，用以控制最大进水量，避免水量太大时达不到设定出水温度。

3风险监测情况和风险隐患分析

3.4电源连接和外部软线

电源连接和外部软线项目不符合标准要求，具体表现为电源线的横截面积低于标准要求。所检不符合样品的额定电流为29.55A，属于＞25A且≤32A范围，，标准要求的横截面积为4mm2，而实际样品标称的电源软线横截面积为2.5mm2，低于标准要求。电源软线横截面积低于标准要求的横截面积，会造成电源线的载流过大导致电源线过热，电源线绝缘加速老化，绝缘性能下降，引起短路、起火、漏电等危险。

3.2接地措施

产品的接地措施项目不符合标准要求。标准要求：万一绝缘失效可能带电的0I类和I类器具的易触及金属部件，应永久并且可靠地连接到器具内的一个接地端子，或器具输入插口的接地触点。装有玻璃管外镀电热膜式加热装置的产品，按照TC04决议：“装有玻璃管外壁镀电热膜式加热装置的快热式热水器，进入和流出热水器的水须经永久可靠连接到接地端子的金属部件。”而所检样品，其进入热水器的水未流经永久可靠连接到接地端子的金属部件，不满足标准及决议的要求，如果玻璃管破裂，水流就会带电，给使用者造成触电危险。

3.3输入功率和电流

输入功率和电流项目不符合标准要求，具体表现为实测输入功率超过标准要求。不符合样品的额定功率为7000W，按表3要求，规定偏差为≤+5%。实测功率为7434.5W,实测输入功率偏差+6.2%，超过标准规定偏差。输入功率超过标准规定偏差容易导致产品在输入电流过大的情况下工作，产品的零部件如电源线、电子元器件或器具的绝缘等容易加速老化等，最终导致漏电、起火等危险。

4风险处置建议和措施

4.1漏电检测电路

热水器内部有专门的漏电保护电路，电源进线(相线和零线，不包括地线)上套有一个互感器，且在互感器上缠绕一圈作为初级线圈，互感器次级线圈有一千多匝。如出现漏电，相线与零线的电流不一致，产生磁感应，次级感应出电压，经CS54123芯片电路放大处理后，由单片机控制热水器断开继电器。在模拟漏电测试中，观察到单片机在77毫秒后关闭2路继电器和可控硅的触发信号，产生声音报警信号和故障代码显示。

4.2电子防电墙的设计和应用

一套功能完整的电子防电墙包括以下部件：电控板、蓄电池、电机、电子混水阀、漏电保护器及连接线等。其中，电器参数可选：额定电压DC6V,工作电流：80mA，断水的时间约2s，为了保证安全断水，取电流100mA，取时间10s，则需要电池的容量为：Q＝It＝100×10÷3600=0.278≈0.3（mAh）电池容量可选用容量为80mAh的可反复充电的普通锂氢电池。混水阀选用绝缘性能较高的塑料材料注塑而成，要求耐温200℃以上，防水密封性能要好。漏电保护器选用三极断开的新型漏电保护器，最好选用电压型的。连接线选用线径为0.5mm2的普通连接线。电子防电墙产品经模拟测试，各项性能指标均符合国家标准，测试结果如表1所示。电子防电墙应用非常广泛，包括电热水器、燃气热水器、即热水式电热水器、太阳能热水器、多能源组合式热水器等等都可以应用。另外，电子防电墙应用方式灵活多样，可以与整机融为一体使用，也可以拆分两部分单独使用，还可以直接作为产品单独出售。

4.3“二次接地”保护技术

另外一种更加创新的解决方案，称作“二次接地”保护技术。事实上根据供配电电网原理，我国国标规定的供配电系统中，供电端的中性线（零线）是可靠接地的，即零线是更加可靠的“地线”，利用其工作接地作为保护接地的原理采取的“二次接地”技术能够将泄漏电流通过零线引入电网，从而能够在接地失效和防电墙衰减的情况下，保护人身安全。

4.4电源连接及电网故障全防范装置

“二次接地”保护技术要求电源零线、火线的正确连接，电源连接及电网故障全防范装置用以对电热水器安装时进行零火线识别，保证固定布线的正确连接。此外，电源连接及电网故障全防范装置可以在电器使用过程中对因电网引起的故障进行全方位防范，如零火线反接、地线带电、零线断线等。

4.5选用正规厂家生产的合格电热水器

一是购买的电热水器应符合《电热水器质量检验标准》（TMX-2008-001）、《储水式电热水器能效限定值及能效等级》（GB21519-2008）以及《家用和类似用途电器的安全储水式热水器的特殊要求》（GB4706.11-2008）等相关标准。二是根据具体条件选购电热水器的类型。即热式电热水器安全干净环保，即开即热，出热水无需等候，较省电省水，且占用体积小，缺点是功率大，适合建筑条件和电力条件较好的住户。储热式电热水器，价格相对便宜，安装方便，不足是占用空间较大，预热时间长，水加热后可切断电源后再沐浴，安全系数较高。尤其是一些旧式住宅，由于无接地线或接地不可靠、线路老化、插座不合格等不同原因，不同程度地存在用电安全隐患，所以从用电安全角度考虑，储水式电热水器相对安全和稳妥。

4.6严格按要求安装和调试电气热水器

首次安装调试电热水器，应特别重视以下几点：1）确保电热水器及各配件安装的牢固性，并确保其周围有足够的预留空间。2）严格按要求装设室内接地线，并确保接地电阻值不大于4Ω；插座接地极一定要与电源接地线可靠连接，杜绝空置情况的出现。确实因条件限制不便接驳地线，建议使用带有防电墙的热水器，即使发生漏电，也可将其电流控制在安全范围内，有效地防止了漏电电流带来的危险。3）为电热水器装设独立的固定电线的专用插座，千万不能使用可移动的电源插座；采用防溅型三眼电源插座并安装于浴室外，其接地极一定要有效连接地线；要确保专用插座的结构、容量及尺寸要与电热水器原配的电源插头配套一致；插座应装设在电热水器上方，电源布线位置应确保不能被水淋湿；电热水器应配专用的带漏电保护开关的电源插头，且火线、零线、地线连接位置正确。4）装设有漏电保护装置。正规的电热水器电源线插头已配套漏电保护开关，以保证所电热水器漏电时，在泄漏电流还未达到对人体造成伤害之前能自动断电，确保人身安全。考虑到浴室是潮湿而窄小的空间环境，为稳妥起见，建议在专用电源线前端再配装一个漏电保护器，达到双保险目的。5）按要求调试电热水器。应该先仔细的阅读产品说明书，再按照其中的步骤和要求，初步设置电热水器，防止因操作不当对热水器造成负面影响。需要注意的是，只有将出水阀打开后，热水器才能进水，以确保其管路里面的空气能充分排出；确保电热水器完全注满水后，再合上开关通电加热。

结语

即热式电热水器适应了人们当前快节奏生活的需要，以它的好多的优越性独占市场的鳌头，日益成为市场的主力军，它的作用不容忽视。

参考文献

［1］即热式电热水器加热技术之一裸丝加热技术［J］．现代家电，2007(04)．

［2］郇玉龙，赵宁，卢洪武．用AT89C51单片机设计智能家用电热水器［J］．电子制作，2007(10)．