热水循环系统的原理及制作过程

气源热泵热水器的基本知识

---厦门市大赫热水设备有限公司总工 李英华

随着我国经济的飞速发展，能源紧缺以及环境保护问题日益突出，特别近年来，现代人们的生活都在追求高品位，但是没有热水的生活不是高品位的生活，现代家庭、宾馆、学校、工厂、休闲场所都在安装热水设备。选定怎样的热水设备？如何获取热水？如采用高品位能源（如电、煤气、柴油等）、直接加热的传统方式获取热水，这样不但会给你带来安全、消费、环保的烦恼，而且也不符合建设节约型社会的要求。尽可能多的利用天然能源（如太阳能、空气能等）这些取之不尽、免费能源，方便快捷的获取热能制取热水，这样既节约能源又保护了环境。

太阳能和空气能是分散的能源，如何把它们尽可能多地集中起来合理利用。太阳能是依靠太阳真空集热管来收集热能，它把太阳光转化为热能而被利用。空气能的收集则是利用载热体—冷媒这种特殊物质来吸收空气中的热能搬运到水中而被利用。

由于太阳能是分散能源，根据用户热水用量设计足够的集热面积才能达到节能的目的；空气能同样是分散能源，它要求能效比COP值越大越节能。

这里主要对空气源热泵的基本知识，原理、核心技术、特点等作简单介绍，有不当之处请各位专家批评指正。

一、泵与热泵的工作原理

1、泵的概念：所谓泵是一种把分散物质集中并提高其位能的装置。“热”不是物质，而是能，“热”的集中和提高位能必须通过载体来实现，载体就是冷媒。热泵就是利用少量高品位的电能作为驱动能源，从低温分散的热源高效吸收低品位热能并传输给高温热源，达到“泵热”的目的。

2、热泵的概念：热泵目前应用最普遍的是蒸汽压缩式热泵。这种热泵系统的工作原理：冷媒在蒸发器内吸热后蒸发，蒸发成过热蒸汽进入压缩机，在压缩机中经绝热压缩变为高温高压的气体，经冷凝器定压冷凝为低温高压液体，液态冷媒经节流为低温低压液体，再进入蒸发器定压吸热，依次往复循环。热泵热水器就是把空气中热能搬运到水中将水加热。

热泵技术是一种提高能量品位的技术，它不是能量转换的过程，所以不受能量转换效率极限100％的制约，而是遵守逆卡诺原理。其搬运的能量与驱动热泵的电能之比称为制热性能系数又称为能效比（用COP来表示）。能效比COP值越大越节能。

二、空气源热泵的核心技术问题

空气源热泵热水设备的核心技术问题是能效比COP值，考察选定空气源热泵热水设备的重要指标也应是COP值的大小，COP值越大越节能。

1、怎样才能得到高的能效比COP值：

1）在热泵整个系统中起关键作用的是载热体冷媒，（它好像汽车拉货。拉的要多；跑的快；装卸要快；又省油）这就要求载热体冷媒除具有制冷剂的性质外，还应具有①单位吸热量要大、吸放热要快而多；②蒸发温度（冷媒的两态：液态和气态转换温度点）要低（-10ºC时仍能吸热）；③在能产生65℃热水的同时又要求冷媒的临界压力要低，低于普通热泵系统保护压力2.6MPa，（压缩机保护压力2.8MPa）。否则压力太高对压缩机不利或使压缩机进入高压保护而不能制高温热水，甚至压缩机长时间在高压下工作而损坏。

2）要求有较大换热面积的蒸发器，与空气接触的表面积越大，在同等条件下能搬运到的热量就越多，能效比COP值就会越高越节能。

3）热泵热水机组中关键部件压缩机，要求压缩机排气量、排冷量、能效比、旋转率等性能指标好，并且要和整个系统及采用的冷媒相匹配，否则冷媒对铜产生腐蚀作用，损坏热泵系统，豪瓦特.大赫采用美国谷轮压缩机，再和高效的冷媒，增加了表面积的蒸发器相匹配，所以其能效比COP值高，能效比COP值可达到4.7

4）冷媒必须是环保型:我们委托上海市环境保护产品质量监督检验总站对冷媒进行检测，检测结果：纯度99.99%；水分0.001%；蒸发残渣0.0012%；消耗臭氧潜能值ODP值小于0.11。

2、和空调的区别：有人说热泵就是空调的反用，这句话对也不对，它们都是应用逆卡诺原理这是对的，不对的是：

1）使用的温度范围不一样；空调的调整温差十几度，热泵的温差30-40度，有时要达到60度，这么大的温差范围就要求两者不同。

2）由于温差大，热量搬运量大，所以选择运输工具就是载热体(冷媒)不同。

3）系统不同：载热体(冷媒)不同, 运输工具不同与之匹配的系统就不同。

三、空气源热泵热水系统的优势

1、热能来源丰富。太阳的能量是巨大的，取之不尽用之不竭，而且有大部分能量是以地流热、辐射热等形式存在于空气中。特别在中国南方地区环境温度高，优势更加明显。

2、运行费用低。空气源热泵热水系统利用很少的电搬运几倍的热量到水中，年节约率可高达70％以上。

3、使用效果好。空气源热泵热水系统采用容积储热方式，特别是集中供热系统采用定温放水、温差循环系统后，运行更可靠、节能效果更明显。

4、环境效益明显。空气源热泵热水系统无论在制作过程还是在使用过程中，都没有任何污染，特别在环境污染日益严重的今天，更为重要。

缺点：由于空气能是分散能源，制热速度慢，热水要储热式。

http://xmecc.smexm.gov.cn/2006-4/2006410161017.htm

1、集热器 系统中的集热元件。

2、保温水箱 储存热水的容器。通过集热管采集的热水必须通过保温水箱储存，防止热量损失。太阳能热水器的容量是指热水器中可以使用的水容量，不包括真空管中不能使用的容量。对承压式太阳能热水器，其容量指可发生热交换的介质容量。 太阳能热水器保温水箱由内胆、水箱外壳三部分组成。

3、支架 支撑集热器与保温水箱的架子。要求结构牢固，稳定性高，抗风雪，耐老化。

4、连接管道 太阳能热水器是将冷水先进入蓄热水箱，然后通过集热器将热量输送到保温水箱。蓄热水箱与室内冷、热水管路相连，使整套系统形成一个闭合的环路。

5、控制部件 一般家用太阳能热水器需要自动或半自动运行，控制系统是不可少的，常用的控制器是自动上水、水满断水并显示水温和水位。

扩展资料

热水器压缩机将回流的低压冷媒压缩后，变成高温高压的气体流经管道，高温高压的气态冷媒流经缠绕在水箱外面的铜管，热量经铜管传导到水箱内，进行换热，冷却下来的气态冷媒在压力的持续作用下变成液态，经膨胀阀后进入蒸发器，由于蒸发器的压力骤然降低，因此液态的冷媒在此迅速蒸发变成气态，并吸收大量的热量。

同时，在风扇的作用下，大量的空气流过蒸发器外表面，空气中的能量被蒸发器吸收，空气温度迅速降低，变成冷气排进厨房。

由以上的工作原理可以看出，家用多功能热水器的工作原理与空调原理有一定相似，应用了逆卡诺原理，通过吸收空气中大量的低温热能，经过压缩机的压缩变为高温热能，传递给水箱中，把水加热起来。

整个过程是一种能量转移个过程（从空气中用转移到水中），不是能量转换的过程，没有通过电加热元件加热热水，或者燃烧可燃气体加热热水。

参考资料来源：百度百科-热水器

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