空氣能熱水器的應用與擴展(上)

浙江豪瓦特節能科技有限公司 ■ 韓廣田

一 空氣能熱水器的問世是歷史的必然

隨著人們生活質量的不斷提高，常規能源的消耗日趨增加，環境污染日益嚴重，全民的環保節能意識不斷提升，這就為節能環保產品提供了發展的契機。空氣能熱水器因為節能環保等優點為越來越多的大眾所接受，在短短十幾年時間里發展成一個行業，而且逐漸壯大，這是歷史的必然，也是由需求決定的。

有人評價中國的空氣能熱水器生產企業過多、魚龍混雜，其實與太陽能熱水器、電熱水器、燃氣熱水器相比，應當說空氣能熱水器的生產企業并不算多。目前，空氣能熱水器在熱水器市場的占有率也不過5%。任何一個新事物的出現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。優勝劣汰，市場會做出正確的選擇，那些誠信優良的企業得以生存；粗制濫造，生產低劣產品的企業肯定會被淘汰。總之，節能減排的大趨勢會推動空氣能熱水器行業的發展。

二 空氣能熱水器發展過程中出現的主要問題

空氣能熱水器經過我國生產企業的不斷改進，無論是產品的功能還是外觀都得到了極大的提升。除了節能環保優勢外，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展。但目前空氣能熱水器還存在一個嚴重的誤區，即明明是熱水器產品，卻硬是做空調產品處理。空調產品因為工作條件關系采用變頻技術節能、高效，且成本相對較高，而空氣能熱水器家用機，150L機組在標準工況條件下一個多小時可燒熱一箱水。有人硬要把空氣能熱水器往空調靠，也提變頻，這豈不是一種資源的浪費？參照現行的價格生產企業的利潤已經很低，消費者尚難以接受，若做成變頻其價格將會更高。

此外，關于家用空氣能熱水器實際應用節能效果差的問題反應強烈。商用機采用大循環方式也存在加熱工作時間長，冬季結霜嚴重、除霜難，溫差循環方式連續出現高溫段加熱能效低，水箱保溫效果差，晝夜降溫達10℃以上以及工程質量差、落地安裝樓面防水無法施工、噪音嚴重、除霜不徹底等問題。

空氣能熱水器因冷凝溫度高，停機后會出現“冷媒遷移”現象。如果不解決，冷凝器中的冷媒會大量移向蒸發器，再次啟動壓縮機時很可能直接進入壓縮機，造成的液擊程度比空調嚴重得多。解決這一問題最可靠的方法是在冷凝器與節流裝置中間加裝一個匹配的儲液罐，起緩沖和儲液雙重功能，可以同時把冷凝器(如套管、盤管)中冷凝后的液態冷媒引入儲液罐，保證冷凝器的換熱面積，提高整機效率。

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、低蒸發溫度。

從以下檢測結果驗證表和幾種市場現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。目前多數廠家使用R22，也有廠家選用R417替代，結果是制熱效率較R22低10%，而不得不通過加大蒸發器和冷凝器的換熱面積來彌補。冷媒的替代過程不能完全遵從于空調產品，這是因為空氣能熱水器要求全年制熱工作，必須蒸發溫度低、冷凝溫度高。從理論上講，可以開發出適合空氣能熱泵熱水器的制冷劑，并且已經有較成功的案例。但是諸多的因素，如原材料、價格、市場需求量等問題以及最主要的認證程序問題，要取得美國國家環保總局《SNAP計劃》認證，中間存在費用和科技壁壘，所以即使有人研發出適合的制冷劑，也沒有能力獲取認證。

表1

表2 幾種制冷劑物理性能對比表

三 幾種可行的應用方案

在十幾年的推廣應用中，空氣能熱水器商用型應用在酒店、賓館、學校、醫院等用水量大的地方突顯成效，主機的工作時間多數達到總時數的50%以上，性價比合理。根據黃河流域以南地區的不完全統計，一般對用戶的保證為全年平均熱水用電量為13kWh/t，與其他常規能源相比有明顯優勢。

空氣能熱水器實際應用中主要有大循環加熱方式、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大循環加熱方式(圖1)

圖1 大循環加熱系統安裝示意圖

這種加熱方式的特點是系統簡單、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行加熱，是節能運行的方案。如果是連續用水隨時補水，就會因溫差加熱控制主機啟動長期工作在40～55℃高溫段，為系統工作COP值最低的溫區，沒有明顯的節能效果。所以大循環加熱方式在連續用水的工作環境，不可采用。

2定溫放水加熱方式(圖2～圖4)

圖2 定溫頂水系統安裝示意圖

圖3 定溫放水系統安裝示意圖

圖4 定溫放水系統安裝示意圖(溢流式)