1.研究背景
随着经济发展和人民生活水平的提高，日常生活中热水的使用率不断增加。热水器作为一种能够将多种类型的能源转换为热能从而使水温升高的电器设备，主要用在厨房、浴室、洗手间等场所，已成为许多家庭的标配。它的发展和普及极大地满足了人们在生产和生活中使用热水的需求。热水器种类繁多，目前市场上主要有电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、空气能热水器。
电热水器具有干净、卫生、保温、不渗水、适用性强等特点。电热水器是利用电能使发热管发热从而使温水变为热水，所以 需要长时间通电才能保持一定流量的热水，因此电热水器对能源的需求较大。 随着我国电力工业的优化，电热水器也被越来越多消费者所选，安全问题也越来越突出，尤其是传统电热水器漏电问题。
燃气热水器具有加热速度快、水管出水量大、水温调节温度、价格实惠、安装方便、可连续使用等特点，但不宜调温因此在使用前期会造成一定水资源的浪费。当使用的燃料为液化石油气、人工煤气时还会产生油烟需要定期清理污垢。由于其加热原理主要是依靠燃烧燃气释放的热量通过热交换器加热冷水因此在加热过程中需要燃烧大量氧气，还会产生一氧化碳等有害气体，若使用环境通风不良可能会使用户中毒。
我国是世界上最大的热水器生产国，有着广阔的太阳能市场，而真空管式太阳能热水器占据我国市场的95%。我国有着丰富的太阳能资源，大部分地区都适合使用太阳能热水器。太阳能作为可持续绿色能源，使用太阳能热水器，能够省去大部分的电气费用，既节能又环保。从社会意义讲，它减少了其它不可再生能源的开发，有着积极作用。太阳能热水器是把太阳辐射能利用集热器收集起来把光能转换为热能，从而把冷水加热。其能源来自太阳辐射能，对太阳光资源比较依赖，对于阴雨天较多的地区，太阳能热水器无法像电热水器即开即用， 而且太阳能热水器体积较大、物件复杂、维护麻烦需要专业人员维修。
空气能热水器，也叫做 “空气源热泵热水器” 。 空气能热水器是利用逆卡诺循环原理从外部环境吸收热量，经过介质发生气化吸热，然后通过机器的压缩后液化放热，从而对冷水进行加热。具有全天候、高效节能、实用性强、寿命长、安全可靠、蓄热运行、运行自动化等特点。在加热同样多的冷水，电热水器所消耗的能源是热泵的4-6倍，对于能源的利用率高。与太阳能热水器相比较空气源热泵克服了对天气状况的依赖。由于空气源热泵的工作原理是利用介质的汽化吸收热量液化放出热，因此其不需要电加热，避免了传统电热水器存在漏电的安全隐患，也防止了燃气热水器放出有害气体造成中毒的风险，减少燃气热水器排放废气造成的空气污染。空气能热水器分为一体式和分立式两种但由于家庭卫生间普遍较小的缘故，对于体积硕大的空气能热水器消费者只能望而却步。目前空气源热泵循环式的加热系统，若工作环境高温高压容易使压缩机被烧坏停止工作。
2.国内外研究成果
对于热水器我国的知名品牌有海尔、美的、等。 市场上的电热水器主要分为速热式和储水式，前者虽然加热快，体积小但对于水压不足情况下无法发挥理想的效能而且对于功率的要求高，一般的速热式电热水器无法对出水温度达到恒温控制导致用户在体验上达不到即开即用，即开即热。相对于即热式热水器储水式电热水器热传导快，耐压耐腐蚀，延展性好，抗菌抑菌成为了它吸引消费者的优点。但是使用前需要预热，不能连续使用过多的水量，当洗澡人数多用完水箱里热水时洗澡还需等待一段时间。另外，洗完后内胆里剩余的热水会慢慢降温造成热量的浪费。由于我国大部分地区水质较硬在对冷水加热时会产生水垢，不及时清理会影响发热器寿命。针对用户的使用状况在安全、节能、加热速度、出水量等方面电热水器不断改进，目前市场上有了具备3 D速热、防电墙、防电闸、变频增容等功能的新产品。 近两年，受房地产调控影响、中美贸易摩擦等影响，一直保持增长态势的电热水器市场在2018年首次出现了销量下滑的局面， 2019年延续了这一趋势。 此背景下电热水器行业出现了低价竞争的现象，推出了使用感差、性能低的低价产品。在2019年第一次国家用电器协会家用电热水器专业委员会中电热水器专委会将储水式电热水器加热性能列为重点专项课题研究 ， 将出水温度和加热速度作为已确定的具体指标。
我国燃气热水器起始于1979年由南京玉环电器公司研制成功，已经经历了逾40年的发展历程在市场上已经相具规模。据奥维云网大数据统计2019年1~月月燃气热水器全渠道销售量为700.7万台销售额为153.5亿元。目前市场上受到欢迎的燃气热水器主要有燃气挂壁炉、冷凝式燃气快速热水器、零冷水燃气热水器等。和传统式燃气热水器相比冷凝式燃气快速热水器在节能方面做的更好，对于排放的烟气与水蒸气有了二次利用，热利用率达96%以上。但与此同时原本需要排放出去的酸性气体由于冷凝的作用在换热设备与烟气排放管里形成了带有腐蚀作用的液体极大的影响了设备的使用寿命。就目前市场上一些公司推出了利用防腐材料来延长寿命的产品，该产品的定位为节能、环保、能够预防一氧化碳中毒等受到了部分消费者的欢迎。燃气挂壁炉作为一种新型产品，它的发展由燃气热水器改进的，相比于燃气热水器它的功能得到了拓展，除了运用于洗浴，厨房外燃气挂壁炉利用循环水泵将热水流入每个室内的水管再通过散热器发出热量，使室温上升，还达到供暖的目的，基于这一点市场上更多的用户对燃气挂壁炉青睐有加。但壁挂炉也有着最严重问题就是是水垢问题在我们日常使用热水时燃气挂壁炉为了保持充足的热水需要不断的注入冷水进行加热，然而由于我国绝大部分地区的水质较硬，这样会使设备内的水管、换热器、散热器、水泵结垢率大大增加。随着附着的水垢不断增加，换热器管径便会越来越细，从而导致水流越来越小，使得水泵转速降低，严重影响水泵使用寿命，而且也会使壁挂炉的换热效率大幅度降低，情况严重会使壁挂炉耗燃气、氧气量增大、供热不足、热水水温不稳定、热水量减小等情况极大地影响了用户体验。目前市场上最受欢迎的就是零冷水燃气热水器，顾名思义零冷水热水器在你打开水龙头时它不像速热式电热水器需要一个加热时间，也不像传统燃气热水器由于水管长度出热水有时间差，它的定义为“即开即用，即开即热”。与传统燃气热水器不同中零冷式的增加一层循环水路，在不需要热水的时间段里也可以保证水的温度，从而保证了出水温度的恒定。
2019年9月6日，在第十五届中国家用电器创新成果发布盛典上，中国家电其“海尔零冷水燃气热器 WN3S/WJS2”和“卡萨帝零冷水[瀑布洗]技术燃气热水器”分别荣获年度产品创新成果奖和年度技术创新成果奖。海尔零冷水燃气热水器WN3S/WJS2采用了三管冷水循环系统，在原有双管（进出水管）的基础上加设第三条增流管路，使得进水水流不再需要进入循环泵，从而避免传统双管式易造成水量衰减的弊端。使得直流变频水泵动力十足，流速更快，有效循环水路长达130米，而且可根据户型需求调节功率，高效节能，还可以降噪。此外，不论是老房换装还是新房装修的用户，都无需重新开凿墙壁改造现有管路。它特有旁通增流技术，使得冷水直接通过旁通管路进入加热系统。卡萨帝零冷水[瀑布洗]技术燃气热水器具有集成循环动力和涡轮增压双效技术，利用自动化控制系统可以达到零冷水，涡轮增压双重效果。用水前，通过蓝牙通信控制电磁回水阀，利用冷水管形成循环水路，提前将管路冷水循环预热，达到即开即热的效果；用水后，自动关闭增压回水阀，启动增压功能，自动增大水压和水流量，出水量可以提升70%以上。CR7的安全性能也十分突出，通过“自净燃”科技，主动消除一氧化碳，NOCO纳米铂金安全系统，可以主动消除一氧化碳气体。
国外热水器知名品牌有A.O史密斯、西门子、阿里斯顿热能集团等。 阿里斯顿热能集团采用了冷凝技术对于排放的水蒸气、废气二次利用效率高达108%，氮氧化物排放低于30mg/kW.h出色节能、绿色环保。 而对于冷凝技术带来的腐蚀负效应采用 XTRATECH讯特主换热器其不仅有抗腐蚀能力而且换热管径增大了142%增大了水流， 对于水垢问题也有很大的改善。 ALTEAS ONE 雅智燃气采暖热水炉采用的IICC燃烧自控系统根据检测到的燃气性质和燃烧状态进行分析，实现燃气与空气的预混达到更佳燃烧效率。 为了节省燃气消耗，同时让壁挂炉可以稳定供热，one系列还应用了了auto自动变频技术，根据型号不同更高可实现1：10的变频比，变频技术能根据用户采暖需求、温度感应装置监测进回水温度、室内温度和室内外温差， 选择节能、更舒适的加热功率和加热温度，让机器低耗运行，有效避免机器疲劳运行和能源损耗， 更延长产品使用寿命。ALTEAS ONE 雅智热水炉内置WIF，配合下载的APP可进行远程控制壁挂炉，随时掌握挂壁炉工作状态调节水温，通过AUTO变频节约能源更舒适。
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