慧聪小贴士：水往地处走热量高处流

慧聪暖通与舒适家居网 2009-10-20 18:42 来源：慧聪空调制冷网

【慧聪暖通制冷网】我们都有一个常识：水不可能自发的从低位流向高位，要将低位的水输送到高处去，必须用一台水泵（消耗电能作为补偿），才能将低位的水送到高处。同理，热量不可能自发的从低温环境传送到高温环境中去，如果要实现热能从低温环境向高温环境的转移，必须通过一台设备，并消耗一部分机械功（例如电能）作为补偿，这种设备就称为“热泵”。因此热泵热水机组的工作原理是通过输入小部分电力，驱动压缩机运行，整个热泵系统投入动作，通过蒸发器不断从低温环境中吸收热量，通过冷凝器将系统吸收的热量和消耗的电能传递到高温环境中，原理如下所示。

压缩机每消耗1份电能就能使工质运送2～6份热能（根据环境温度不同而定）。传统的使用电力、燃油、燃气等的热水器实质上是一种能量转换装置，它们把电能、燃料的化学能转换为热能。例如燃气热水器，通过燃气在氧气作用下燃烧，会有不完全燃烧、高温度热损耗、换热损耗等热能的损失，实际的制热学系数反在0.5～0.7之间。而热泵所消耗的电能只是供应机械（压缩机、电机等）系统做功搬运热能——把热能从低品位（低温）热源中运送到高品位（高温）热源中。因此，它不是热能的转换设备，而是热能的搬运设备，它不受热能转换效率（极限为100%）的制约。

1.2热泵技术概况

热泵的发展应用起源于欧美，我国是最大的市场。

19世纪初，英国物理学家J.P.Joule提出了“通过改变压缩流体的压力就能使其温度发生变化”的原理。1854年，W.Thomson（威廉•汤姆逊）发表论文，提出了热量倍增器（HeatMultiplier）的概念，首次描述了热泵的设想。

1912年瑞士苏黎世成功安装了一套以河水为低位热能的热泵设备用于供暖——这是世界上第一个水源热泵系统。此后的几十年是热泵的研究发展阶段，其发展长期滞后于空调的发展。

1973年的全球性能源危机，使人们重视能源的节约及回收利用，加速了热泵在全球范围内的发展。而大规模的商业应用则是近20年的事，拿发达国家美国来说，1985年有14000台热泵在用，到1997年又新装45000台，截止2004年已安装了400000台，每年以10%的速度稳步增长。

在我国，热泵事业近几年开始起步。2001、2002年开始有进口产品及合资产品，发展势头很猛。随着人们节能、环保意识的提高——即人们可测算到只要使用热泵产品一、两年的时间节省下来的燃料费，就可回收投资购买设备的费用。因此，不久的将来（2～3年）热泵热水器必将“飞入寻常百姓家”，成为热水器市场的主流。据专家保守估计，未来3年，我国热泵市场将有300亿元的商机。

1.3主要性能特点

1.3.1高效节能

由工作原理可知，热泵机组能从周围空气获取大量的免费热量，一般情况下，每消耗1度电大约能产生3～4度电以上的热量。

机组的能效比（COP）平均可达3～4以上，相当于热效率超过300%～400%，比用直接电加热方式节能67～75%以上。

运行费用是普通电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，燃油热水器的1/2.5，太阳能热水器的1/1.5。

1.3.2经济耐用

由于效率高，运行费用低，是电锅炉的1/3～1/4还少，而且可以大大降低供电负荷，节约电力增容费。

跟燃气燃油锅炉比较，无需相应的燃料供应系统，因此无需燃料输送费用和管理费用。

设备紧凑，操作、维护简单，无需人工管理费用。

机组安装在室外，比如裙楼或顶层屋面、敞开的阳台等处，无需设立专门的设备房，不占用有效的建筑面积，节省土建投资。

压缩机、热交换器和主要零部件均选用名牌优质产品，运行可靠，使用寿命长。

外壳采用镜面不锈钢，高雅美观，经久耐用，不易生锈。

1.3.3安全环保

热泵机组对大气及环境无任何污染,而且节能效果明显,属于绿色环保类产品,符合我国目前的能源、环保方面的基本政策。

热泵机组设有高低压异常保护、压缩机过载保护、风机过热保护、缺相保护、漏电保护、传感器故障保护、限温保护等多种自动安全保护功能。

与传统的热水锅炉相比，没有相应的燃料供应和烟气排放系统，系统安全、卫生、清洁，没有燃料泄露、火灾、爆炸等安全隐患。

与传统的活塞压缩式热泵机组相比较，正旭热泵采用涡旋式压缩机，其噪音小，对周围环境不会产生不利影响。

1.3.4适应性强

空气源热泵型热水机组的工作性能随室外气候变化比较明显，室外环境温度在0～40℃范围内，热泵机组都能正常工作。

热泵机组提供可达60℃以上的热水，充分满足卫生热水、泳池恒温和采暖等各种需求。

与水箱配套使用，充分利用夜间优惠电价时段来加热，预先储存大量的热水。

可多台机组并联满足更大量的热水需求，另外，在热水需求量减少的季节或需要检修时，可以停用部分机组而不影响其他机组运行。

第2章能耗对比分析

2.1运行成本分析

2.1.1各种设备的热效率及输出有效热值

能源类型计算方法有效热值

电加热热值(860kcal/度)×热效率(95%)817kcal/度

柴油热值(10200kcal/㎏)×热效率(75%)7650kcal/㎏

液化气热值(12000kcal/㎏)×热效率(80%)9600kcal/㎏

热泵机组热值(860kcal/度)×热效率(400%)3440kcal/度

2.1.2运行费用比较

设本厂用热水量为50吨，在相同情况下,把50吨15℃的冷水,加热至55℃的热水,水温度升高40℃,需要热量:

50000升×1kcal/升•℃×40℃=2000000kcal

则各种加热设备的运行费用如下：

电加热

2000000kcal÷817kcal/度=2448度

2448度×1元/度=2448元

柴油

2000000kcal÷7650kcal/㎏=261㎏

261㎏×6.5元㎏=1697元

液化气

2000000kcal÷9600kcal/㎏=208㎏

208㎏×7元/㎏=1456元

热泵机组

2000000kcal÷3440kcal/度=581度

581度×1元/度=581元

2.1.3各种加热设备使用费用与节省费用比较

能源类型每天费用每年费用平均每人每天费用使用热泵每天节省费用使用热泵每年节省费用

电加热2448元893520元1867元681455元

柴油1697元619405元1116元407340元

液化气1456元546040元875元319375元

太阳能881元321565元300元109500元

热泵机组581元212065元

注:①电费1元/度、柴油6.5元/㎏、液化气7元/㎏

②使用太阳能按一年120天阴雨天计算，配用辅助加热设备不同费用不同，以上为全年中平均每天的费用，即按热泵费用的1.5倍计算。

2.2热泵与各种加热设备的对比优势

2.2.1热泵与常规太阳能产品相比的优点在哪几个方面?

适用范围广，产品适用温度范围在-10～40℃，并且一年四季全天候使用，不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响，都可正常使用。

可连续加热，与传统太阳能储水式相比，热泵产品可连续加热，持续不断供热水，满足用户需求。

运行成本低：与常规太阳能相比，在春、夏、秋季阳光较好时，运行费用高于太阳能，但在阴雨天和夜晚，热效率远远高于太阳能的电辅助加热。全年平均下来，常规太阳能辅助系统全年耗能比产品全年总耗能还要高出很多。

安装方便：空气源热泵占地空间很小，外行与空调室外机相似，可直接接保温水箱或与供暖管网连接，适合于大中城市的高层建筑，对于在型中央供热问题，热泵产品是最好的选择。

2.2.2热泵产品与锅炉相比的优点是什么？

热效率高：产品热效率全年平均在300%以上，而锅炉的热效率不会超过100%。

运行费用低：与燃油、燃气锅炉相比，全年平均可节约70%的能源，加上电价的走低和燃料价格的上涨，运行费用的优点日益突出。

环保：热泵产品无任何燃烧排放物，制冷剂选用了环保制冷剂R417A，对臭氧层零污染，是较好的环保型产品。

运行安全，无需值守：与燃料锅炉相比，运行绝对安全，而且全自动控制，无需人员值守，可节省人员成本。

模块式安装，便于增添设备：产品采用多台机组并联的安装模式，当用户用水量增大时，可随时增添设备。

2.2.3热泵产品与液化气相比的优点是什么？

安全。没有任何漏气、中毒、爆炸的事故发生。

使用方便。要用热水时只需打开水笼头即可，没有液化气每次用水时都要开关阀门，要定时换气，要定时检查电池等烦恼。

节省费用。热泵的热效率平均都在300%以上，而液化气只有75%。按成本计算下来使用热泵的成本只有液化气的1/3。

一度电在家泡温泉---这是美的在凤凰卫视上关于热泵热水器的一句广告词，主要是体现它节能的优势。热泵的基本原理有很多人都知道，在蒸发器内冷媒吸收3份空气中的热量，通过压缩机消耗一份电能做功提高冷媒的温度，再通过换热器将4份热量传递给用水，最后冷媒通过一个膨胀阀解压降温，然后又进入蒸发器进行下一次循环。（水只通过换热器，升温后流入保温水箱保存备用）所以，判断一个热泵热水器产品的好坏，主要看以下方面：

1、由于冷媒是以较低的温度进入蒸发器，所以在环境温度较低的情况下蒸发器很容易结霜，如果结霜的话会影响冷媒的吸热效率，很多产品都没有很好解决这个问题，所以当气温较低时，产品几乎都不能用。解决的办法是当蒸发器结霜时，通过一个智能程序，在冷媒被压缩升温后，控制冷媒在换热器中的换热效率，使得冷媒能以较高的温度回到蒸发器，从而进行化霜。有的产品也能化霜，但是不能控制冷媒的换热效率，而是让高温冷媒直接从压缩机里面出来后不通过换热器直接进入蒸发器化霜，这样的话化霜时的温差会很大，很可能会造成蒸发器中铜管的破裂，从而影响蒸发器的寿命；

2、压缩机的好坏也是一个关键，一般有实力的厂家都会选择美国谷轮涡旋压缩机，家用的话用松下的压缩机也行；

3、换热器的效率也是很关键的一个因素，现在美的使用的换热器为3排铜管v型换热器（一般只有2排铜管）。现在市场上有的产品是将高温冷媒经过的铜管直接插入水箱里面进行换热，由于水箱里的水很少流动，这样会导致铜管结垢，降低换热效率，更为严重的是铜管容易破裂，导致冷媒泄漏到水中，这样的水对身体伤害很大，（有很多牌子都是这样做的）所以我建议大家别贪便宜买价格低的，因为价低的话成本也低，部分配件品质上都不会很好。