空氣能熱水器的原理與應(yīng)用

冀紅海

摘 要：本文通過對(duì)空氣能熱水器原理的介紹，使大家了解了空氣能熱水器的工作原理與節(jié)能依據(jù)。對(duì)空氣能的應(yīng)用做了簡(jiǎn)單的介紹，在節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境下，相信空氣能熱水器能夠在逐漸普及。

關(guān)鍵詞：空氣能；節(jié)能

空氣能熱水器，也稱“空氣源熱泵熱水器”。那么，什么是空氣能熱水器呢？“空氣能”，顧名思義，就是利用空氣中的能量，把空氣中的能量通過一定的機(jī)械動(dòng)力搬到水中，從而使水箱中的水溫度升高?？諝饽軣崴魇前凑铡澳婵ㄖZ”原理工作的，具體來說，在整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮的高壓高溫的液態(tài)氟利昂（冷媒）送到冷凝器進(jìn)行熱交換后，通過膨脹閥或者毛細(xì)管后迅速膨脹汽化，汽化的過程中吸收蒸發(fā)器周圍空氣中的熱量后，低壓氣體由壓縮機(jī)低壓端吸進(jìn)，經(jīng)壓縮機(jī)再次壓縮液化后放熱升溫，然后進(jìn)入換熱器，熱交換器內(nèi)的水在循環(huán)水泵的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下帶走了液態(tài)高溫氟利昂的熱量，使冷媒溫度降低，而帶走熱量升溫后的水進(jìn)入水箱，散熱后的冷媒又一次進(jìn)入膨脹閥，隨后節(jié)流降壓降溫回到蒸發(fā)器進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。這樣周而復(fù)始的循環(huán)就把周圍空氣中的熱量吸收并交換到了水箱里，使水箱里的水溫逐漸升高。簡(jiǎn)單來說是吸收空氣中的熱量來加熱水，同時(shí)被吸收熱量的冷空氣起到降低周圍環(huán)境溫度的作用。運(yùn)用熱泵工作原理來進(jìn)行制熱，相當(dāng)于冬天空調(diào)制熱的原理，只不過冷暖空調(diào)制熱加熱的是室內(nèi)的空氣，而空氣能熱水器是利用熱交換的原理加熱的是水箱里的水。水升溫所需要的熱量是由電能做功從空氣中搬運(yùn)而來，而不是由電能所直接產(chǎn)生的。

我們?cè)賮砜?，國家制冷?biāo)準(zhǔn)是每輸入1000瓦的電能，其制冷量2800瓦。根據(jù)熱平衡的原理，同時(shí)在冷凝器端最少產(chǎn)生2800瓦的熱量，加上輸入壓縮機(jī)的1000瓦電能，實(shí)際產(chǎn)生的熱量在3000—4000瓦，如果把這些熱量輸送到保溫水箱里，也就是可以產(chǎn)生輸入電能3-4倍的熱能。反過來講就是產(chǎn)生同樣的熱能其耗電量只是電熱水器產(chǎn)生同樣多熱能耗電量的四分之一（假定電熱水器即使熱效率100%，輸入1000電也只能產(chǎn)生1000瓦的熱）。空氣能熱水器不需要陽光，只要有空氣的地方就可以安裝，因此放在家里或室外都可以。只要有空氣，溫度在零下7度以上，就可以24小時(shí)全天候運(yùn)行。這樣一來，即使用完一箱水，空氣能熱水器也會(huì)很快再產(chǎn)生一箱熱水。如果配上專用的水箱，在加熱的過程中，熱能在水箱底部進(jìn)行交換，交換后的熱水往上走，所以從水箱上部流出的水一直是熱水。再者，隨著單片計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前空氣能熱水器都采用微電腦控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能化，可以根據(jù)用戶的設(shè)定的溫度和時(shí)間進(jìn)行加熱，進(jìn)行自動(dòng)控制，極大的方便了用戶使用。近年來，空氣能以其空前的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，全天候的使用時(shí)間和獨(dú)特的舒適性，得到了消費(fèi)者廣泛的認(rèn)可，漸漸得到了普及。

我們?cè)賮砟每諝饽軣崴骱蛡鹘y(tǒng)的幾種熱水器比較。和電熱水器相比，由于空氣能熱水器的工作是通過冷媒介質(zhì)換熱，因此其不需要電加熱元件與水直接接觸，也能從根本上消除電熱水器漏電、干燒等安全隱患，不會(huì)造成觸電事故。和太陽能熱水器相比，太陽能熱水器只有在有陽光的地方才可以使用，而且當(dāng)儲(chǔ)存的水用完之后，很難再馬上產(chǎn)生熱水，如果遇到陰雨天氣就無法產(chǎn)生熱水，采用電加熱又需要很長的加熱時(shí)間，和普通的電熱水器沒有什么區(qū)別，能效不能提高。再者太陽能熱水器常年在室外，風(fēng)刮日曬，容易老化，放在樓頂有被大風(fēng)刮掉的安全隱患，維護(hù)成本比較高。和燃?xì)鉄崴飨啾?，空氣能熱水器避免了燃?xì)鉄崴髋欧艔U氣造成的空氣污染，漏氣造成的可能爆炸和中毒的危險(xiǎn)。經(jīng)過測(cè)算，空氣能熱水器產(chǎn)生同樣多的熱水，耗電量?jī)H為普通電熱水器的1/4，是普通燃?xì)鉄崴鞯?/3，太陽能熱水器的1/2。另外，由于空氣能熱水器加熱溫度在40-55攝氏度，還沒有達(dá)到水的結(jié)垢溫度，所以水箱一般會(huì)很少結(jié)垢，不存在水垢清理的工作。由此可見，空氣能熱水器具有耗電省，加熱快，安全系數(shù)高、安裝、使用方便等特點(diǎn)，可以說是目前最安全、最節(jié)能、最環(huán)保的熱水器。但是并不是說它沒有缺點(diǎn)?？諝饽苡捎诮Y(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，要有壓縮機(jī)正常工作，有噪音，購買和維修成本要也高于其他熱水器，而且不適于常溫低于零下7度的環(huán)境。而在冬季氣溫只有-10℃的北方城市，空氣能熱水器很難達(dá)到設(shè)計(jì)中預(yù)想的效果。如果氣溫為-20℃機(jī)組甚至都不能正常工作。但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)有沸點(diǎn)更低，比熱更大、更環(huán)保的制冷劑問世，那么將會(huì)有適應(yīng)溫度更低，更節(jié)能的空氣能熱水器生產(chǎn)出來，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。

目前，空氣能熱水器在我國中、南部均有使用，特別是在賓館、酒店等熱水用量比較大的公共場(chǎng)合應(yīng)用廣泛，給酒店提供源源不斷的洗浴用水。在高寒的北方地區(qū)也有低溫?zé)岜脵C(jī)組運(yùn)行，而且逐漸用在了室內(nèi)采暖方面，但是這需要購買超低溫專用機(jī)組。在寒冷的北方，由于室外溫度低，空氣能熱水器的能效比很難達(dá)到4.0，但是相比較普通電熱水器來說還是相當(dāng)節(jié)能的。

家用空氣能熱水器目前在逐步推廣階段，市場(chǎng)銷售量逐年升高。家用空氣能熱水器一般有一體機(jī)和分體機(jī)兩種，都具有儲(chǔ)水循環(huán)水箱。一體機(jī)安裝簡(jiǎn)單，一般功率比較小，噪音低，加熱時(shí)間長。分體機(jī)又有氟循環(huán)和水循環(huán)之分。氟循環(huán)的是靠水箱里的盤管來加熱水箱里的水，高溫高壓的氟利昂在盤管里流動(dòng)，把熱量留到水箱里的水里，熱交換比較慢。水循環(huán)是靠小型循環(huán)泵將水箱里的冷水抽到熱交換器，冷水帶走熱交換器氟利昂的熱量后流入水箱，在水泵的動(dòng)力作用下，換熱快。一般來講，一個(gè)三口之家需要1匹的主機(jī)和一個(gè)150-200升的水箱就足夠了。由于空氣能熱水器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，所以一般選擇安裝到陽臺(tái)等不顯眼的位置，同時(shí)主機(jī)安裝在通風(fēng)、向陽的陽臺(tái)，便于空氣流通，熱交換效果好，提高制熱效率。據(jù)了解，90%多的用戶都會(huì)選擇這樣的安裝方式。夏天使用空氣能熱水器時(shí)可以關(guān)閉窗戶，這樣就相當(dāng)于在陽臺(tái)安裝一臺(tái)制冷空調(diào)，隨著熱交換的進(jìn)行，陽臺(tái)環(huán)境溫度會(huì)逐漸降低。冬天的時(shí)候可以打開窗戶，將冷氣排到室外，不影響室內(nèi)的溫度?？諝饽軣崴鞯膲勖话阍?5-20年，高壽命不僅可以減少人們更換熱水器的成本和麻煩，在某種意義上來說，更是減少了垃圾制造，這也是環(huán)保的一個(gè)重要方面。

空氣能熱水器在國內(nèi)市場(chǎng)是一個(gè)新生事物，消費(fèi)者對(duì)它的認(rèn)知程度還很低。有很多人認(rèn)為空調(diào)非常耗電，空氣能同樣耗電，甚至對(duì)用一份的電能就能得到3-4份的熱量的理論產(chǎn)生懷疑。其實(shí)人們的認(rèn)識(shí)僅僅局限在空調(diào)器是耗電大戶，對(duì)空調(diào)的節(jié)能原理不還不夠了解，空調(diào)制熱的過程需要一直工作或者工作時(shí)間連續(xù)，而空氣能熱水器只有在你需要熱水的時(shí)候才工作，不是連續(xù)工作的，所以不會(huì)像空調(diào)那樣耗電。盡管熱泵空調(diào)器普及率已經(jīng)非常高，但是空氣能熱水器的普及需要一個(gè)過程?？諝饽軣崴髯鳛橐豢钚驴萍嫉墓?jié)能新產(chǎn)品，能在品種眾多的熱水器市場(chǎng)中脫穎而出，說明人們正在逐步接受。在人們的節(jié)能環(huán)保意識(shí)和消費(fèi)意識(shí)越來越高的今天，相信空氣能熱水器憑借高效、便捷、安全、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)一定能為熱水器市場(chǎng)帶來一番新面貌！

參考文獻(xiàn)：

[1]化學(xué)工業(yè)出版社 《空氣能熱泵熱水器的原理、安裝、使用與維修 》劉共青 編著

[2]中國建筑工業(yè)出版社《空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)》（第四版） 彥啟森 等編著