各種熱水器方案的比較研究

李棱雪

【摘 要】本文首先對各種熱水器性能進行闡述，根據對比分析，得出深化開發太陽能、熱泵熱水器是熱水器發展的兩個必然方向。在使用的方便性和經濟性方面，熱泵熱水器比太陽能熱水器擁有很大的優勢，其必將成為未來我國熱水器市場上的主流產品。

【關鍵詞】性能分析；太陽能熱水器；熱泵熱水器

引言

目前在我國，市場上銷售的熱水器主要分為燃氣式熱水器、電熱水器、太陽能熱水器和熱泵熱水器四種。作為熱水器的主要類型，燃氣式熱水器和電熱水器各有自身的特點。目前在國內熱水器市場的占有率分別為40%和50%左右。太陽能熱水器在中國也有多年的發展歷史，其節能的特性無疑是具有很大的吸引力，但始終應用受到較多的限制。與此同時，熱泵熱水器作為一種新型節能產品正在蓬勃地發展。

1.燃氣熱水器

燃氣熱水器利用燃氣燃燒所釋放的熱量，通過熱交換器把冷水加熱到所需溫度。熱水器的分類方法很多。首先，可按使用的燃氣種類劃分，分為人工煤氣熱水器、液化石油氣熱水器和天然氣熱水器3種燃氣熱水器，具有效率高、出水快、水溫調節穩定、可連續使用、結構緊湊、安裝方便等諸多優點。

燃氣熱水器的最大優點是出水量大，加熱時間短，一般只需要首次等待8～15秒鐘，用于系統的前清掃，以及排出管道中的部分冷水，其后就可連續不斷供應熱水。市場銷售的非恒溫型家用燃氣熱水器，一般都有出水溫度指示，可根據需要調節出水溫度。常見的型號有8升，10升，11升，12升。就我國目前的現狀，大部分單個用水點的流量都在5～10L/min之間，而考慮到25℃的設計溫差對于40℃的洗浴溫度基本足夠，所以非恒溫的快速燃氣熱水器，采用12升的型號對于單點用水是足夠的。

2.電熱水器

電熱水器是以電力為熱源對水進行加熱的，其基本原理實際上與電爐燒開水一樣，不同的是配置了保溫內膽和較好的控制系統和安全設施。由于電熱水器采用電加熱技術，因此受外部條件制約較少，只要是有電、通自來水的地方就可以使用電熱水器。和大多數普通家電一樣，任何家庭都可直接安裝使用。提前預約燒好后，最大的優點就是可以大流量供熱水，而且能輕松實現多點用水。不僅可以提供衛生間，浴室，還可以提供給洗碗，洗菜，洗衣，洗手等多個用水點。

3.太陽能熱水器

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，在開發和利用過程中能節省大量化石能源，不僅環保，而且安全。我國是太陽能資源十分豐富的國家，即使在我國太陽能資源不豐富地區，年輻射總量也接近東京，高于倫敦。

從我國太陽能熱水器的發展過程來一看，主要經歷了三個階段。第一階段，悶曬式熱水器。它是我國第一代太陽能熱水器。從它的結構來看，它主要把集熱器和儲熱水箱合二為一，再用水管連接起來，就制作了一個最簡單的悶曬式熱水器，集熱器的吸收涂層多為簡單的涂料型涂層。它的結構比較簡易，不需要太多的技術要求和制作工藝。但悶曬式熱水器由于受到集熱效率低、熱損失快等缺點的影響逐漸被市場淘汰了。第二代產品是平板式集熱器。在解決了在鋁表面用電化學方法制備選擇性吸收涂層的技術前提下，我們引進了銅鋁復合吸收條帶的生產線技術。80年代末到90年代初，單靶磁控濺射制備鋁一氮一鋁選擇性吸收涂層技術的突破，成功地解決了全玻璃真空管的制造技術，這是我國第三代太陽能熱水器。而后，北京市太陽能研究所和德國共同合作開發研制了熱管式真空管，使全玻璃真空管技術得到更進一步的發展。

4.熱泵熱水器

熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的裝置，我國熱泵技術的研究與開發始于20世紀50年代，主要應用于建筑市場和工業生產過程，發展比較緩慢。當今環境污染和能源緊張問題正成為世界各國共同而臨的兩大難題。而熱泵可以允分利用環境中的低位能和工廠中的余熱及廢熱，故其能很好地解決能源緊張問題。所以在能源緊張和環境污染日趨嚴重的今天，熱泵技術的應用無疑會成為人們關注的焦點。

近年來，隨著建筑能耗的逐年上升和人們對于室內環境舒適度要求的不斷提高，具有顯著節能效果的熱泵技術越來越受到普遍的關注。從世界范圍看，空氣源熱泵己處于成熟期，而空氣源熱泵的性能受外界氣溫的影響較大，并且當氣溫過高或過低時還會出現不能正常運行的情況。于是就出現了以水作為冷熱源的水源熱泵。由于水體溫度比大氣溫度要相對穩定得多，水源熱泵系統可以獲得較高的性能系數，也就是獲得較高的能源利用效率。

在中國推廣熱泵熱水器的思路應該是，盡量利用目前的產業鏈結構，開發具有高能效比、系統可靠、成本較低的環保型熱泵熱水器。同時要最大限度地提高實際使用中的舒適度。擴大產品的適用范圍，盡量使產品能批量化生產，推向市場。

5.各種熱水器綜合比較分析

現對我國市場上現有幾種熱水器產品的綜合性能進行比較，包括能源消耗效率、成本、使用性能等方面，比較結果如表1所示。

然而國內目前推出的各種太陽能熱水器受我國幅員遼闊、氣候變化差異較大因素的影響，每年無法正常使用的平均天數為120～180天。在陰雨天太陽能熱水器的集熱器發揮不了作用，舒適度大受影響。必須采用電輔助加熱補充熱量，由于是戶外安裝，熱量損耗大，效率有的時候比普通電熱水器還低。相比之下，熱泵熱水器的優點就非常明顯，可以說基本上彌補了太陽能的以上幾大缺陷：熱泵熱水器可全面吸收空氣中的熱量，大大提高了熱效率，而且長期使用性能穩定；可以365天全天候使用，受氣候及環境的影響較小。

6.結論

從能源消耗的角度來看，常規電熱水器、燃氣熱水器從根本上只是“熱水壺的高檔化”。高能耗是常規熱水器無法克服的缺憾。深化開發太陽能、熱泵熱水器是熱水器發展的兩個必然方向。同時在使用的方便性和經濟性方面，熱泵熱水器比太陽能熱水器擁有很大的優勢，其必將成為未來我國熱水器市場上的主流產品。

參考文獻：

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