中国家用电器研究院
不锈钢的“蝶变”之路：探寻燃气热水器内部的秘密！
燃气热水器作为长周期消费品，给人的印象一直都是技术成熟但创新较少的，究其原因，无非是部件材料和工艺技术的创新与改进无法直接给用户带来直观体验，但事实上这并不意味着创新停滞。
（燃气热水器结构图：热交换器即换热器）
以燃气热水器的核心部件——“换热器”为例，不少企业一直在进行换热器材料升级的研发，“不锈钢换热器”就是成功量产的能够替代铜换热器的新型产品。以下，就让咱们从工艺技术创新和用户角度来探讨一下燃气热水器不锈钢换热器的前世今生。
【为什么要用不锈钢换热器？】
事实上，不锈钢换热器拥有更出色的防腐蚀抗水垢性能，不在一个量级的实力悬殊，足以让铜换热器输得心服口服（材料为紫铜，一种近似纯铜的铜合金）。理论上更出色的防腐蚀性能可以更好防止燃气热水器漏水问题，让用户洗浴更安全、健康。
（不锈钢换热器剖面）
（不锈钢换热器剖面细节）
基于此，不锈钢就成为了可替代铜换热器的解决方案。目前A.O.史密斯的市售产品就采用了这种方案，据工程师介绍，A.O.史密斯热水器的中高端系列产品所采用的不锈钢换热器，其钢管材质为316L不锈钢，耐热和耐腐蚀性要远远高于304不锈钢（即常见的食用级不锈钢），这也是被称之为“商用级不锈钢”的原因所在。需要注意的是，即使是304不锈钢，在耐腐蚀的性能上也是优于紫铜的。
从燃气热水器的运行过程看，燃烧烟气里的酸性物质会由外而内的腐蚀铜换热器表面，同时，换热器内部水管中的侵蚀物质和杂质也会由内而外腐蚀管道内壁、累积水垢，进而影响铜换热器运行。
腐蚀的后果容易理解，水垢的恶性影响在于会导致局部热量储积，如果温差变大会导致铜管的变形乃至破裂。而这时，不锈钢换热器优秀的耐腐蚀抗水垢的性能优势就凸显出来了。
（铜换热器剖面）
（铜换热器剖面细节）
但是，问题也随之而来了。不锈钢在导热、延展性方面要明显弱于铜，那么介于不锈钢材料本身的金属属性，要替代导热系数更高、延展性更好的紫铜，需要攻克几大难题：
1、换热效率怎么提升？
2、不锈钢换热器的焊接制造工艺
3、换热器的使用寿命
疑问：换热效率怎么提升？
答案是在相同火力下，最大程度的增加换热面积，以此来获得媲美铜换热器的换热效率。简单地说，就是增加水管的数量。以A.O.史密斯热水器为例，对比铜换热器常见的6根水管，不锈钢换热器拥有15根水管，换热面积可增加至铜换热器的2.5倍以上，换热效率成功提升至90%。
（左边为铜换热器结构，右边为不锈钢换热器结构）
当然这是为了达到更出色耐腐蚀抗水垢的效果不得已而为之，但同时也可以证明，即使在不锈钢导热系数低的情况下，仍然可以凭借技术实力达到高效的换热效率，从而解决这一难题。
（铜换热器6根水管）
（不锈钢换热器15根水管）
换热效率问题解决了，可全新类型的换热结构、多达15根水管以及不锈钢本身延展性差等新状况也亟待解决，因此，考验制造工艺、焊接技术的时刻也来临了......
疑问：如此复杂的换热结构是如何制造的？
三个事实摆在面前：相对于铜换热器串联的水管设计，不锈钢换热器为达到高效换热效率而采用了“串联+并联”的水管设计；15根水管需要焊接的部件大大增加；不锈钢延展性差导致焊接难度增加。
（不锈钢水管的焊接位置）
不锈钢换热器解决方案的出发点很好，即“为了用户洗浴更安全、更健康”，可落地变成现实乃至大批量产就显得尤为困难。针对焊接难的问题，工程师介绍了A.O.史密斯传承144年的精工焊接技术，可成功解决不锈钢换热器的锻造焊接问题。
（正在测试可靠性的A.O.史密斯HS系列燃气热水器产品）
再者，即使是拥有了科学的换热结构以及精湛的焊接工艺，不锈钢换热器的稳定性和使用寿命如何确定也是个大问题。根据A.O.史密斯模拟用户正常使用的实验，HS系列燃气热水器打火测试310388次仍然运行良好，对应用户使用年限计算，大约为7年时间左右。当可靠性得到验证，这也使得批量生产和市售成为可能。
（310388次打火测试）
疑问：不锈钢的“蝶变”是否预示着燃热的创新方向？
介于目前行业整体工艺水准和市场导向，毫无疑问的，铜换热燃气热水器仍然是主流产品，可以预见的是在将来一段时间内仍是如此。
但是，不被看好的不锈钢通过全新的换热结构、精密的焊接工艺、高强度的可靠性测试成功“蝶变”，正在替代铜成为换热器的革新解决方案。而不锈钢换热器在换热效率和可靠性不输的情况下，耐腐蚀、抗水垢的性能大大超越了传统霸主铜换热器，正在成为代表前沿科技的全新产品。
创新成为主流，必然要经历一段“漫长”的历程。一方面，行业内燃气热水器品牌技术提升和产品创新正在逐步完善；另一方面，市场内消费者对于需求升级和产品认识在不断提升。从这个角度，我们中国家用电器研究院作为行业机构是乐于见到这样有益于用户的技术和产品创新的，我们希望，不锈钢未来能够化茧成蝶，书写燃气热水器里程的新篇章！