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为什么一级能效的燃热那么少?雾化外排是什么黑科技?卡萨帝cwv7 max如何实现恒温沐浴?

经历过全套家电选购的朋友应该发现了这样一个问题:冰箱、空调这类电器的一级能效基本已经普及,但燃气热水器这个能耗大户却一反

经历过全套家电选购的朋友应该发现了这样一个问题:

冰箱、空调这类电器的一级能效基本已经普及,但燃气热水器这个能耗大户却一反常态,其一级能效产品少之又少,屈指可数的几款价格又居高不下,普遍都在 4000元以上,好一点的直奔六千甚至更高——反观同样消耗燃气的灶具,也早已升级到一级能效。

那么燃热实现一级能效的门槛到底在哪里,刚刚上市的卡萨帝cwv7 max的离心雾化外排又是什么黑科技呢?下面我们就通过实机拆解来深度分析一下。

为什么一级能效的燃热那么少?

先说结论:因为结构关系,传统燃气热水器不可能做到一级能效。而重新设计又会导致产品成本大幅提升,且存在较高技术门槛。

燃热工作原理是用燃气加热水,在这个过程中必定有一部分热量会随废气排走——想要利用这部分能量,就必须让进水(冷水)和烟气进行换热,将尾气中的这部分热量充分利用起来。

利用烟气余热在工业上有成熟的解决方案,改造后就能「平移」到燃热上使用。这套系统在实现的时候有个很难解决的技术难点:低温冷水和烟气换热的过程中,可能会导致烟气降温速度过快而出现凝露(燃烧尾气中水蒸气冷凝),冷凝水又会进一步溶解烟气中的酸性物质并不断富集,长此以往会对排烟管及换热盘管造成不可逆的腐蚀——这个现象在工业上有个专用名词叫「露点腐蚀」。

这就导致其热效率只能达到 89%-93%,距离一级能效规定的 ≥98%相去甚远(二级能效:热效率 ≥89%)。

想要解决露点腐蚀问题,就要将生成的冷凝水及时排出,所以早期的一级能效产品底部都带有一个排放冷凝液的管子,严重影响美观(目前仍然大量在售)  ▲

随着技术的迭代,这两年市面上的一级能效产品在解决冷凝水问题上出现了两个流派:一种将冷凝水净化后混入热水管路,从而避免外排;另一种则通过离心雾化技术,将冷凝水重新打散成为细小颗粒,使其随烟气排出——即卡萨帝采用的雾化外排技术。

那么两种技术哪种才更科学呢?我也查询了一下相关资料:

根据国标GB 6932-2015关于家用燃气快速热水器有明确规定,冷凝式热水器工作期间热交换器内产生的冷凝水,应排出。冷凝水不可用于洗手,饮用、洗涤等生活用水  ▲

这里顺便科普一下:冷水与烟气换热过程中,产生冷凝水越多代表换热效率越高,不产生冷凝水则效率必然不高。所以一级能效的产品一定会产生冷凝水,不产生冷凝水的产品要么能效等级不达标,要么将冷凝水混入到了热水管路中。

雾化外排是什么黑科技?

简单说雾化外排(航天级离心雾化)技术就是利用电机高速转动时产生的离心+撞击,把酸性冷凝水打成微米级水雾,随烟气直接排到室外的技术。

其实现方式也不复杂:

冷水从进水管进入后,首先和烟气在Loft二次换热器内进行预热(温差越大,热交换效率越高),此时部分烟气冷凝并吸收酸性气体成为酸性冷凝液。在重力作用下,冷凝液经由金属管落入塑料集水盒内。集水盒顶部侧面位置带有一台水泵,能将酸性冷凝液不断送入雾化器。

雾化器内有一个能够高速转动的电机,电机高速转动产生的离心+撞击能将酸性冷凝液打成为小颗粒液滴,最终经过强排风机随烟气一道排出,从而实现外排▲

该技术目前有且仅有海尔/卡萨帝掌握。

卡萨帝cwv7 max如何实现恒温沐浴?

卡萨帝cwv7 max在燃气管路上共设置了三道阀门,按进气顺序分别为电磁阀、比例调节阀以及分段燃烧阀▲

第一道电磁阀又叫切断阀,紧急状态下会自动切断(不使用时也处于切断状态),用来保证用气安全;

比例调节阀是主管线上用来控制燃料气用量的关键阀门,其控制精度直接决定了温控水平;

分段燃烧阀则用来控制火排工作情况,主控芯片会根据用户设定的目标温度,决定启动的火排数量。

稳定工作状态下,机器通过比例调节阀和分段燃烧阀控制加热速度,再通过各测温点反馈数据,用 PID算法实现水温控制  ▲

PS:燃烧舱有密封棉密闭,自行拆装影响气密性,由于机器要自用就没有拆,上图为网图。

但是在实际淋浴场景下,很多人喜欢在打泡沫的时候把水关掉。当再次启动时,火排重新点火,很难将冷水瞬间加热至目标温度;另一方面,原本残留在加热系统中的热水则会被余温持续加热,导致温度过高,最终造成洗澡水忽冷忽热的问题。

传统燃热会在冷水进水(加热前)和热水出水位置加一条小小的跨线来解决上述问题——行业内称其为「旁通线」  ▲

旁通线上并没有任何阀门,完全靠重新启动瞬间的水流压差,让一部分冷水从旁通线直接进入热水管,去「中和」残留在加热系统中的超温热水,使出水温度尽量平稳。

卡萨帝cwv7 max对旁通线进行了优化,将其更换成了和普通进出水相同管径的铜管,并且在上面增加了一个电磁阀用于控制通断▲

与此同时,水路也进行了相应升级:

除了传统的流量传感器和水伺服之外,卡萨帝cwv7 max还在进水端增加了一台增压泵▲

增压泵的作用有两个,第一个众所周知就是增加水压,让沐浴更加畅爽(需开启瀑布洗模式);另一个作用非常巧妙:当短暂关停热水时,增压泵自启,同时旁通线上的电磁阀打开,残留在热水器管路内的水就会循环起来(旁通线为泵入口),从而解决上文提到的忽冷忽热问题——因此这台泵也叫循环泵,跨线上的电磁阀也可以看作水伺服。

卡萨帝cwv7 max实际控温效果如何?

这台萨帝cwv7 max核心的卖点有两个,一个是一级能效,另一个则是洗澡过程中短暂关水后重启的恒温性能。前者短期内无法感知,所以这部分我们就来实测一下其恒温性能。

测试用到一个热电偶和一台笔记本,将热电偶固定在出水口,用笔记本连续记录热电偶温度  ▲

测试选择的是四季随温模式(39℃),测试过程中模拟真实洗澡过程:先连续冲洗约 5min,随后关闭出水 2min并再次开启,最后绘制成平滑曲线如上  ▲

可以看到再次开启瞬间水温就达到了 35.4℃,接着短暂上升到 38.4℃,整个波动过程不到 5秒,且波动幅度极小,非常接近目标水温(约 37.6℃),正常沐浴不会有任何感知。

除了「关水后重新启动」之外,生活中还会经常出现另一种场景:这边正在洗澡,那边洗碗机/洗衣机也开始进(冷)水了——我不认为洗澡的时候厨房用热水洗碗是常见场景。

不过出于严谨考虑,我们分别模拟实测一下洗澡过程中其它用水点开/关冷水&热水的温度波动曲线。

实测洗澡过程中开/关冷水几乎不会影响洗澡水温——即洗碗机和洗衣机可以放心同时使用。但是其它水路开/关热水则会导致洗澡水出现 ±2℃的水温波动   ▲

那么这种波动是什么水平呢?正好我之前实测过两款不同品牌日系燃热的波动情况,将三者放在同一个坐标系对比如下:

其中浅黄色为本文拆解实测的卡萨帝cwv7 max,三者基本在一个水平,无明显差距  ▲

个人建议洗澡期间尽量避免其它用水点使用热水。至于洗碗机和洗衣机(冷水),可正常使用。

此外在实测过程中我还发现了一个问题:

洗澡过程中如果瞬间关水再打开,则出水温度会出现剧烈波动。我反复测试了多次,结果都是这样 ▲

个人猜测旁通线上的电磁阀是导致上述现象的根本原因:水龙头关闭瞬间电磁阀打开,燃热启动内部恒温小循环(上文详述)。结果该程序刚刚开始执行,主控电路又收到了「重启」信号,电磁阀又匆匆关闭。电磁阀在极短时间内切换状态,最终导致了水温的剧烈波动。

考虑到正常使用场景下不会出现上述操作,所以这个问题可以忽略。

「瀑布洗」模式有没有用?

我家入户水压原本就很高,所以坦白说体感并无明显差异。

但在远端出水实测(均设置为 60℃)中,我发现卡萨帝cwv7 max比某相同升数日系产品出热水更早▲

反复观察后我发现得益于增压泵的启动,卡萨帝cwv7 max使用过程中初段水流明显更急,能够更快将管道存水排出,因此出热水速度更快。

此外我还发现了两个很有意思的现象:

①卡萨帝cwv7 max经过两段升温(第三排火排点火)才达到最高出水温度约 54.3℃;

②燃热设置为 60℃的情况下,某日系产品的远端最高出水温度仅有约 46.3℃(日常使用不会调到这么高温,所以没有发现)。

很明显,一定是哪里出现了问题。

观察并思考后,怀疑问题的根源在于我家的恒温花洒干扰了两台热水器的正常运行  ▲

为了验证上述猜想,我将燃热设置为60℃后,在近端用普通龙头又测试了一次,并将两台机器的近端实测升温曲线放在同一坐标系展示如下:

可以看到萨帝cwv7 max出热水依旧更快,升温速度也更快,且温度直接升到最高点,并没有经历二次点火;而日系某品的最高温也是达到了理想的 58.6℃▲

因此猜想成立。

友情提示:恒温花洒会影响燃气热水器的温控逻辑!恒温花洒会影响燃气热水器的温控逻辑!恒温花洒会影响燃气热水器的温控逻辑!

卡萨帝cwv7 max还有哪些亮点?

细节方面,卡萨帝cwv7 max的主控电路有绝缘胶防护,各元器件也均有绝缘套,电容旁甚至还有防震胶加固,工艺和用料全都非常用心  ▲

「四季随温」模式的设定温度会随着进水温度变化自动调节,非常智能。比如近期天气逐渐回暖,设定温度在 38-39℃之间来回跳动。如果淋浴龙头距离热水器较近,建议开启该模式,使用起来相当方便;如果淋浴喷头为远端用水点,或习惯用较高温热水洗澡,则可以自行设定其它温度。

如何评价卡萨帝cwv7 max?

一句话总结:贵有贵的道理。

机器用料非常扎实,整机重量约 20公斤,远超其它同级别竞品;正面采用玻璃磨砂面板,质感极好。技术方面,充分利用烟气余热,是市面上为数不多的一级能效产品——当然更关键的是,这台卡萨帝cwv7 max通过雾化外排技术,解决了一级能效产品的冷凝水问题,并且避免了长期接触酸性冷凝水可能造成的皮肤伤害,走出了一条和其它品牌完全不同的创新之路。

温控方面,双水恒温设计,淋浴龙头想停就停,重新启动时感受不到温度波动,同样是难得的行业技术创新。此外增压水泵加持下,热水出水速度更快,叠加水压增益,淋浴更加畅爽。

毕竟是解决 80-100这个分数段的产品,所以我们肯定不能用性价比产品那套简单的「值不值」去判断,更多的应该看它到底「好不好」。显然,不管在技术层面还是实测数据方面,卡萨帝cwv7 max的确遥遥领先。

做有态度的评测,生产有温度的内容。我是番茄,我们下一篇再见~