空氣能熱水器的應(yīng)用與擴(kuò)展(上)

浙江豪瓦特節(jié)能科技有限公司 ■ 韓廣田

一 空氣能熱水器的問世是歷史的必然

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，常規(guī)能源的消耗日趨增加，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，全民的環(huán)保節(jié)能意識(shí)不斷提升，這就為節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品提供了發(fā)展的契機(jī)?？諝饽軣崴饕?yàn)楣?jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)為越來越多的大眾所接受，在短短十幾年時(shí)間里發(fā)展成一個(gè)行業(yè)，而且逐漸壯大，這是歷史的必然，也是由需求決定的。

有人評價(jià)中國的空氣能熱水器生產(chǎn)企業(yè)過多、魚龍混雜，其實(shí)與太陽能熱水器、電熱水器、燃?xì)鉄崴飨啾龋瑧?yīng)當(dāng)說空氣能熱水器的生產(chǎn)企業(yè)并不算多。目前，空氣能熱水器在熱水器市場的占有率也不過5%。任何一個(gè)新事物的出現(xiàn)總是避免不了各種各樣的問題，需要靠大家不斷努力找出問題、解決問題、不斷完善。優(yōu)勝劣汰，市場會(huì)做出正確的選擇，那些誠信優(yōu)良的企業(yè)得以生存；粗制濫造，生產(chǎn)低劣產(chǎn)品的企業(yè)肯定會(huì)被淘汰?？傊?jié)能減排的大趨勢會(huì)推動(dòng)空氣能熱水器行業(yè)的發(fā)展。

二 空氣能熱水器發(fā)展過程中出現(xiàn)的主要問題

空氣能熱水器經(jīng)過我國生產(chǎn)企業(yè)的不斷改進(jìn)，無論是產(chǎn)品的功能還是外觀都得到了極大的提升。除了節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢外，空氣能熱水器的安全可靠、方便舒適等方面也可以和其他三類熱水器相媲美，而家電巨頭的介入更是加速了其發(fā)展。但目前空氣能熱水器還存在一個(gè)嚴(yán)重的誤區(qū)，即明明是熱水器產(chǎn)品，卻硬是做空調(diào)產(chǎn)品處理?？照{(diào)產(chǎn)品因?yàn)楣ぷ鳁l件關(guān)系采用變頻技術(shù)節(jié)能、高效，且成本相對較高，而空氣能熱水器家用機(jī)，150L機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)工況條件下一個(gè)多小時(shí)可燒熱一箱水。有人硬要把空氣能熱水器往空調(diào)靠，也提變頻，這豈不是一種資源的浪費(fèi)？參照現(xiàn)行的價(jià)格生產(chǎn)企業(yè)的利潤已經(jīng)很低，消費(fèi)者尚難以接受，若做成變頻其價(jià)格將會(huì)更高。

此外，關(guān)于家用空氣能熱水器實(shí)際應(yīng)用節(jié)能效果差的問題反應(yīng)強(qiáng)烈。商用機(jī)采用大循環(huán)方式也存在加熱工作時(shí)間長，冬季結(jié)霜嚴(yán)重、除霜難，溫差循環(huán)方式連續(xù)出現(xiàn)高溫段加熱能效低，水箱保溫效果差，晝夜降溫達(dá)10℃以上以及工程質(zhì)量差、落地安裝樓面防水無法施工、噪音嚴(yán)重、除霜不徹底等問題。

空氣能熱水器因冷凝溫度高，停機(jī)后會(huì)出現(xiàn)“冷媒遷移”現(xiàn)象。如果不解決，冷凝器中的冷媒會(huì)大量移向蒸發(fā)器，再次啟動(dòng)壓縮機(jī)時(shí)很可能直接進(jìn)入壓縮機(jī)，造成的液擊程度比空調(diào)嚴(yán)重得多。解決這一問題最可靠的方法是在冷凝器與節(jié)流裝置中間加裝一個(gè)匹配的儲(chǔ)液罐，起緩沖和儲(chǔ)液雙重功能，可以同時(shí)把冷凝器(如套管、盤管)中冷凝后的液態(tài)冷媒引入儲(chǔ)液罐，保證冷凝器的換熱面積，提高整機(jī)效率。

空氣能熱水器對制冷劑的要求是有較高的臨界溫度、較低的排氣溫度、較大的冷凝潛熱、低冷凝壓力、低蒸發(fā)溫度。

從以下檢測結(jié)果驗(yàn)證表和幾種市場現(xiàn)有制冷劑物理性能對比表(表1、表2)可以看出，目前商品制冷劑尚沒有一種適用于空氣能熱水器。目前多數(shù)廠家使用R22，也有廠家選用R417替代，結(jié)果是制熱效率較R22低10%，而不得不通過加大蒸發(fā)器和冷凝器的換熱面積來彌補(bǔ)。冷媒的替代過程不能完全遵從于空調(diào)產(chǎn)品，這是因?yàn)榭諝饽軣崴饕笕曛茻峁ぷ?，必須蒸發(fā)溫度低、冷凝溫度高。從理論上講，可以開發(fā)出適合空氣能熱泵熱水器的制冷劑，并且已經(jīng)有較成功的案例。但是諸多的因素，如原材料、價(jià)格、市場需求量等問題以及最主要的認(rèn)證程序問題，要取得美國國家環(huán)?？偩帧禨NAP計(jì)劃》認(rèn)證，中間存在費(fèi)用和科技壁壘，所以即使有人研發(fā)出適合的制冷劑，也沒有能力獲取認(rèn)證。

表1

表2 幾種制冷劑物理性能對比表

三 幾種可行的應(yīng)用方案

在十幾年的推廣應(yīng)用中，空氣能熱水器商用型應(yīng)用在酒店、賓館、學(xué)校、醫(yī)院等用水量大的地方突顯成效，主機(jī)的工作時(shí)間多數(shù)達(dá)到總時(shí)數(shù)的50%以上，性價(jià)比合理。根據(jù)黃河流域以南地區(qū)的不完全統(tǒng)計(jì)，一般對用戶的保證為全年平均熱水用電量為13kWh/t，與其他常規(guī)能源相比有明顯優(yōu)勢。

空氣能熱水器實(shí)際應(yīng)用中主要有大循環(huán)加熱方式、定溫放水加熱方式、直接過水加熱方式和靜止加熱方式4種。

1大循環(huán)加熱方式(圖1)

圖1 大循環(huán)加熱系統(tǒng)安裝示意圖

這種加熱方式的特點(diǎn)是系統(tǒng)簡單、施工方便、投資小，適用于集中用水的場合，一箱水用完再放滿水進(jìn)行加熱，是節(jié)能運(yùn)行的方案。如果是連續(xù)用水隨時(shí)補(bǔ)水，就會(huì)因溫差加熱控制主機(jī)啟動(dòng)長期工作在40～55℃高溫段，為系統(tǒng)工作COP值最低的溫區(qū)，沒有明顯的節(jié)能效果。所以大循環(huán)加熱方式在連續(xù)用水的工作環(huán)境，不可采用。

2定溫放水加熱方式(圖2～圖4)

圖2 定溫頂水系統(tǒng)安裝示意圖

圖3 定溫放水系統(tǒng)安裝示意圖

圖4 定溫放水系統(tǒng)安裝示意圖(溢流式)