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【技术】空气能热水器原理
作者:shenhuaguangneng  来源:本站  发表时间:2010-8-8 1:34:41  点击:7474

 空气源热泵原理
 空气能热泵热水器实质上是一种热量提升装置,空气能热泵热水器的作用是从周围环境中吸取热量,并把它传递给被加热的对象(温度较高的物体),其工作原理与制冷机相同,都是按照逆卡诺循环工作的,所不同的只是工作温度范围不一样。
 
   一台压缩式空气能热泵热水器装置,主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成,通过让工质不断完成蒸发(吸取环境中的热量) →压缩→冷凝(放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程,从而将环境里的热量转移到水中。
 
   空气能热泵热水器在工作时,把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中加以吸收;它本身消耗一部分能量,即压缩机耗电QB;通过工质循环系统在冷凝器中进行放热QC,QC=QA QB,由此可以看出,空气能热泵热水器输出的能量为压缩机做的功QB和空气能热泵热水器从环境中吸收的热量QA;因此,采用空气能热泵热水器技术可以节约大量的电能。
 
   空气能热泵热水器技术发展史 随着工业革命的发展,19世纪初,人们对能否将热量从温度较低的介质“泵”送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣。英国物理学家J.P.Joule提出了“通过改变可压缩流体的压力就能够使其温度发生变化”的原理。1854年,W.Thomson教授(即大家熟知的Lord Kelvin勋爵)发表论文,提出了热量倍增器(Heat Multiplier)的概念,首次描述了空气能热泵热水器的设想。
 
   当时,空气能热泵热水器供暖的对象主要是民用,供暖需求总量小,特别是对由于采暖方式及其对环境的影响尚没有足够的意识。人们采暖的方式主要是燃煤和木材,因而,空气能热泵热水器的发展长期明显滞后于空调的发展。
 
   上世纪30年代,随着氟利昂制冷机的发展,空气能热泵热水器有了较快的发展。特别是二战以后,工业经济的长足发展带来的对供热的大量需求及相对能源短缺,促进了大型供热及工业用空气能热泵热水器的发展。1973年的全球性能源危机,进一步促进了空气能热泵热水器在全世界范围内的发展。但空气能热泵热水器在世界范围内的大规模商业应用是最近20年的事,如美国,截止1985年全国共有14,000台地源空气能热泵热水器,而1997年就安装了45,000台,到目前为止已安装了400,000台,而且每年以10%的速度稳步增长。
 
   我国的空气能热泵热水器事业近几年已开始起步,而且发展势头看好。目前,我国利用较多的是水源空气能热泵热水器,而用空气源空气能热泵热水器制取生活用热水在国内近两年刚刚起步。
 
   空气能热水器原理的应用:
   1、安全:利用空气烧水,水电彻底分离,并设多重保护,不存在任何不安全隐患。
   2、节能:用少量的电能将空气中的热能搬运到水中给水加热,消耗能源是电热水器 的1/5;煤气热水器的1/6;燃油热水器的1/4;普通太阳能的2/3;并且可以利 用低谷电达到更节能的效果。
   3、环保:通过国家节能协会认可的“绿色节能产品 ”,不污染环境,低噪音运行。 采用美国“谷轮”最先进的控制系统加本公司的人性化设计,设有记忆功能,停电 后自动恢复,温度控制运行,亦可实现时间控制,插上插头,一切不用您操心,便 可产生源源不断的热水。
   4、自动清洗: 申花热泵热水器与众不同,自动除垢,保证热泵水箱清洁,保持 热效率,延长使用寿命。
   5、不受环境影响:是一种全天候的热水供应系统,不论阴天、雨天、春夏秋冬、白天黑夜,只要有空气就有热水,就能将-10℃~30℃的低温热能,通过热泵机组的作用,提供温度达到60℃左右的热水。
   6、使用寿命长:申花空气能热泵热水器采用了目前世界上先进的涡旋式压缩机和双开槽亲水铝片散热器,有效防止酸雨对主机的腐蚀。
   7、多重功能:“空气源热泵热水器”兼具热水、空调、暖气的多重功能,因此是典型的节能热水制冷设备。

在更进一步了解空气源热水器之前,我们先了解一下之前常用的几种热水器:
(1)、太阳能热水器:
主要优点:天气晴朗,热水免费;
主要缺点:阴雨天没有热水、热水压力小 、夏季太多冬季太少、控制仪容易坏;
实际上,太阳能热水器必须配置“电辅助”,否则冬季不能用;其次,由于太阳能热水器热水的最高可以达到100℃,与冷水温差很大,在洗澡沐浴时,其他人是不能使用热水或冷水的,因为一旦使用热水或冷水,水压就会变化,会出现“忽冷忽热”的现象,有时甚至会出现“烫人”的情况。
(2)、电热水器:
主要优点:随时可以用上热水;
主要缺点:费电、热水少、可能被电击、占用室内空间、安装多台;
电热水器浪费电是大家都知道的,一台电热水器一天要消耗10度电;热水储量少是它的弱点,通常情况下,下一个洗澡的人需要等待半小时的时间;如果电热水器的容量加大,则非常占用室内空间,而洗手间的面积本身就不大,会显得拥挤;电热水器需要定期换新是出于安全考虑,旧电器容易漏电是大家都明白的,电热水器一旦漏电,将直接致人于死地;相对太阳能热水器,电热水器“忽冷忽热”的现象要好一些,虽不“烫人”,也是很不舒服。
(3)煤气热水器:
主要优点:热水供应充足,源源不断;
主要缺点:忽冷忽热、热水成本高、不能用在洗手间;
室内是禁止使用煤气热水器的,因为是会中毒,因为在煤气热水器上“倒下”的人,不是个小数了;煤气热水器使用时,其它水龙头是不能用水的,否则会出现“忽冷忽热”现象,甚至“烫人”;煤气热水器的热水成本比较电热水器会有些许的低,因为不方便,所以用的人很少。
 (4)空气源热水器
空气源热水器的特点:
1、热水成本很低,尤其在夏季,热水几乎是免费的
2、热水压力超过任何热水器,喷洒有力
3、没有忽冷忽热现象,更不会“烫人”
4、安全可靠,无须防电墙
5、不占室内哪怕一丁点的空间
6、全天候使用,不分季节
7、环保节能,无污染
 看上去空气源热水器是一个违背“能量守恒原理”的装置,为什么输入一个单位的电能可以产生三倍、四倍甚至五倍的电能效果呢?实际上,空气源热水器的电能消耗不是专门用来“烧”热水,而是用于维持机器(主要是压缩机)运转的,热量的吸收与释放由冷媒来完成,而空气中的热量是免费不需要耗电,所以能量不守恒是个误解。

热泵热水器

电热水器

燃气热水器

太阳能热水器(需电辅助加热)

使用能源

燃气

太阳能、电

热水量

200/

200/

200/

200/

平均效率

400%

90%

60%

300%

所耗能量

2.33

10.37

1.23千克

3.11

热能单价

0.7/

0.7/

5/

0.7/

所需费用/

1.63

7.26

6.15

2.18

所需费用/

595

2650

2245

796

安装过程

免安装(会接水管就行)

方便

方便

复杂

安全性

安全可靠

有触电危险

有中毒、失火、爆炸的危险

有触电危险

是否污染环境

注:计算时:水从10加热到55.温升级为40度,实际的计算应以当地的能源价格为准,上述数据仅作为计算参考。