热水器加热管被水垢全覆盖真的会影响加热更耗电吗？

[520discuz]

热水器是密闭的空间，如果是能量守恒的话，那应该热量没漏掉啊？商家说会更耗电的情况会存在吗？

[huijiewei]

本来直接加热水。现在还要先加热水锈

[xtinput]

导热性性能差，导致加热管局部温度高，加热时间变长，加热管寿命变短

[520discuz]

@huijiewei 为什么不能把水锈看作是加热管是本体呢？先加热水锈的话如果热量不流失，应该不会更耗电吧？

[yukijiwjz]

哈哈，半桶水而不自知的程序员终于自信满到想要跨学科挑战物理学了。

[dxgfalcongbit]

我家热水器好几年没清理，前两年清理了一次，发现加热棒几乎烧没了…

所以我认同 2L 的说法，话说水垢增加耗电从来也没有成为过主流谣言吧？反正我是第一次见到这种说法。

[ZRS]

热交换效率变低了

[notfornothing]

没戴过套？

[toaruScar]

本来应该分给水的热量被大量集中在水垢里了，因为水垢的导热性差。所以为了让水达到同样的温度，需要更多的能量。

[jadehare]

电脑散热器中间不涂硅脂导热变差散热器效率变低，加热器同理。本来 5 分钟烧好的水烧了 6 分钟，你说是不是更耗电了。

[xiadong1994]

热量没漏掉，都在加热棒和水垢里了。

[LxExExl]

如果水垢导热性很好，那么影响不大。
如果水垢导热性不好，类似戴着手套给女友暖肚子，你说女友能不生气吗？

[runningowl]

简单来说，水垢阻碍热传递
就像电路加个电阻，电流能一样么
能量是守恒了，但是没给水啊，被盾反了都

下面上小助手，

热水器里加热管的水垢会影响加热效率，因为水垢会形成在加热管的表面，降低了加热管与水的热传递效率。水垢的存在导致了两个主要的问题：

1. 热传递效率低下：水垢是由硬水中的钙、镁等矿物质沉淀形成的，它们会在加热管的表面形成一个坚硬的层，阻碍了热量传递。这就需要更长时间才能将水加热到所需的温度，从而增加了加热的能源成本。

2. 加热管过热：水垢的存在也会导致加热管表面温度升高，这是因为加热管表面的热量无法通过水垢有效地传递到水中，因此加热管表面温度升高。这样，加热管可能会过热，从而缩短它的使用寿命。

为了保持热水器的最佳性能，应该定期清洁加热管的表面以去除水垢。可以使用专门的清洁剂或醋水来清除水垢，这有助于提高加热效率并延长热水器的使用寿命。

[huijiewei]

@520discuz CPU 也直接和空气能接触散热啊。你装什么散热器和风扇呢。赶紧科普打倒水冷暴利。连风扇都能省

[Trim21]

@huijiewei 暖肚子 /CPU 的热力学过程跟这个完全不一样，不知道你们是怎么能把他们放到一块类比的...

[MLawliet]

楼主的疑问是是否更耗电，回答里大部分都在说效率变低
用初中物理解释的话，我觉得应该是效率变低，耗电基本不变
因为即使被水锈包裹，水锈最终也能将热管发出的热量传到水里，这个过程相较没水锈的情况，热量主要增加在加热水锈上，这个耗能多少不知道多少，我感觉应该也用不了多少电

[yinchunde]

两个思路：
1. 正常算。水垢出现，可以类比为给水加热的火苗小了，那加热流动水的效率自然就小了。你可能想问：少出来的那部分火苗哪去了？因为火苗实在不知道要去加热什么东西，所以不得不跟随烟筒飘到室外了。
2. 极限法。如果水垢导热性能直接为 0 ，那水无论如何都无法加热。

[yinchunde]

@yinchunde 抱歉，原来是电热水器。我觉得跟火苗原理是一样的，电阻释放出来的热量如果不传到水里，那就会通过外壳散到箱体外。

[Trim21]

实际上你的想法是部分对的。如果你说的是那种电热丝全包在水箱里的热水器。

前提是水垢不能太厚，不能因为加热管过热影响电能到热能的转换效率或者产生安全问题。

如果你是常开，那耗电量是不会上升太多的，毕竟热量不可能漏掉，热量只能经过水垢流向热水器里的水，而在常开的情况下水垢的温度也是稳定的。

但如果你不常开，热水器里的水垢和水都会被加热，而在你洗澡之后又会降回室温，整个过程中加热水垢的热量全是废热，所以会更加耗电，而且水垢的密度和热容都比水要大。

[Trim21]

@yinchunde 我觉得楼主说的是这种电热水器，通过加热丝接口散出去的热几乎可以不考虑了。

http://www.pengcheng99.com/img/e03/wh_b02_01.jpg

[idealhs]

能量守恒的前提是处在同一个系统中
#19 的图可以大约看作为一个系统
大部分的热水器不能这么看，存在着很多与外界交换能量的地方
话说 9 年义务教育大家都忘的差不多了

[Trim21]

@runningowl #12

如果一定要用电路来类比的话，这个模型里的电热水器加热功率一定，所以是电路里的恒流源。恒流源的特点是电流恒定，加电阻之后电流还是一样的...

[leimao]

很有意思的问题，非专业的解答。
电热水器的功率是 W = U^2 / R 。
水垢会影响 R ，让 R 变大，在电压 U 不变的情况下，电热水器的功率 W 会变小。
这个带来的问题就是在单位时间内，电热水器能够加热水到一定温度的量会变小。
所以说，如果楼主的电热水器的体积够大，足够一次洗澡用的，且里面的水都提前加热好，那是可以无视水垢的。
但是就怕洗澡洗到一半，提前加热好的水不够用，需要新加热水，那么就很可能洗到一半水温迅速下降变成洗冷水澡了。

[leimao]

另外，因为加热单位体积的水需要的时间变长了，因为热量损失无时不刻的存在，所以热量浪费的多了，也就更费电。

[leimao]

当然，如果要定量分析的话需要知道热水器的模型，还得查一些热辐射损失的公式，就不深究了。

[leimao]

注意，这里的热量损失并不在水垢上，而是在电热水器的容器和周围的环境上。

[lakehylia]

首先，导热变差导致加热时间变长。第二，另外电能转热能不是 100%的，是有损耗的，举个例子，电线发热的损失。第三，加热时间变长导致损耗变多，从而更耗电。

[cubecube]

@leimao 为啥水垢会影响 R ？ 加热棒本身和外界是绝缘的，电流又不过经过水垢

[sivacohan]

热水器是密闭的空间，如果是能量守恒的话，那应该热量没漏掉啊？
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能量确实没有漏掉，你说的对。但是之前容器内是水 + 加热体。现在是水+水垢+加热体。
同样的输入能量，水吸收的热量必然会变少。（此处认为水垢的体积较小，可以忽略）


商家说会更耗电的情况会存在吗？
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按照商家的说法，更耗电的情况应该是存在的。

[leimao]

@cubecube 谢谢指出问题。因为加热棒产生的热无法及时被水吸收，加热棒温度上升加快，使得加热棒电阻变大。正常情况下，加热棒产生的热会被水及时带走，加热棒温度相对较低。

[leimao]

这个问题相对来说是一个动力学问题。如果假设容器是完全隔热的，那就没有热损失，也就不存在更浪费电之说。但一般这个损失始终存在，加热单位体积的水到 100 度，一般来说加热得越慢，加热需要的时间越长，热损失越多。