空氣源熱水器在淮安地區的應用研究

陳成　董云　劉劍雄

【摘 要】空氣源熱水器是一種新型高效節能的熱水器，近年來淮安地區開始在居住小區集中使用。作者通過對整年空氣源熱水器測試數據的采集與分析，獲得該型熱水系統的COP及工作能耗與淮安地區全年氣溫變化的關系曲線，并對空氣源熱水器在淮安地區的使用提出建議和意見。

【關鍵詞】空氣源熱泵熱水器；工作原理；應用分析

0 引言

大力開拓新能源與可再生能源的實際應用成為我國解決能源緊張的重要戰略任務。空氣源熱泵熱水器是綜合電熱水器和太陽能熱水器優點的安全節能環保型熱水器，使用成本只有電熱水器的1/4，燃氣熱水器的1/3。[1]。高熱效率是空氣源熱泵熱水器最大的特點和優勢。所以近幾年空氣源熱泵熱水機組在家用制取生活熱水方面，得到了大力的發展和應用。

空氣源熱水器的熱泵輸出的能量為壓縮機做的功與熱泵從環境中吸收的熱量之和。所以環境溫度對其能效比（COP）有重要的影響[2]。目前空氣源熱水器在長江以南地區得到廣泛應用，這與江南地區氣溫較高（年平均溫度15.7℃-18.7℃）有很大關系[3]。

淮安地區位于江淮之間，氣溫在1℃—28℃之間，全年日平均氣溫為14.6℃，屬于冬冷夏熱地區，全年溫度變動較大。通過對淮安地區全年氣溫、空氣源熱水器能效比的數據采集與分析，可以對淮安地區空氣源熱水器的應用提出建議與意見。

1 空氣源熱水器效能比計算

空氣源熱水器的工作原理是利用逆卡諾循環原理，從空氣中吸收熱量，搬運轉移到水系統的一種熱泵設備。空氣源熱泵熱水器可以用較少的電能通過熱泵技術把空氣中的低品熱能吸收進來并轉化為高溫熱能。

空氣源熱泵熱水器是從空氣中吸取熱量，受氣溫條件的影響較大，我國熱泵熱水器行業普遍采用系統性能系數（COP）作為能效評價指標，具體計算見公式（1）：

COP=■=■（1）

式中：Q1：制熱量；Q2：輸入功率；M：總容量L；tr：熱水溫度，tr=55℃；tl：冷水溫度，℃；C：水的比熱，1kcal（千卡）=4.184kJ；COP：能效比；W：用電量。

2 實驗原理和實驗裝置

2.1 實驗原理：通過對空氣源熱泵熱水器的出水溫度、環境溫度和耗電量的測量，將所測的數據代入到公式（1）得到的數據，進行分類匯總分析機組的能效比。

2.2 實驗過程：在空氣源熱泵水箱中心位置布置溫度傳感器，并與東華（DH5922）動態信號數據采集系統相連接測得不同時間段的水箱溫度，將每天的用電量（電能表）、環境的溫度（溫度傳感器），通過數據采集儀采集并傳送到計算機進行記錄。

3 淮安地區氣溫與空氣源熱水器效能比實測數據表格和數據分析

本實驗通過實驗得到淮安2015.12.1到2016.11.30全年平均氣溫、耗電量、和已給定的出水溫度（55℃）、總容量（150L）代入公式（1）中得出COP（表1）。（月平均COP值）

3.1 測得-5℃-35℃之間9個氣溫值匯總得出其COP值：（某一時間段的COP值）

4 分析與建議

1）通過數據分析，由表1和表2可知，淮安地區的平均COP在3.5左右，因此在淮安地區空氣源熱水器適用。從圖2可以看出全年每月COP值走勢平坦；系統COP平均浮動在3.5-4.5之間，最大達到5.4；圖3中隨著環境溫度的提高，系統的性能參數COP呈現近似線性的增長，COP值在（-5℃-5℃）趨勢平坦，集中在2.5，在10℃-35℃區間COP持續增長，最大也達到5.4，兩者對比得出其COP值平穩呈上升勢頭，集中在3.5左右。

2）在淮安地區，全年平均氣溫為14.6℃，根據關系圖可以看出，7、8月份溫度最高對應的（30-35℃），COP值不斷增長，耗電量明顯下降，能達到高效節能的效果。

3）但是由于室外空氣溫度、進出水溫度的不同，簡單的COP值很難說明其能效情況，評價指標有很大的局限性，究其原因COP是一個瞬時量，只能反映某個特定工況的能耗情況，而熱水加熱是一個持續變化的過程。因此我們應該更加注重加熱周期能效系數的研究，加熱周期能效系數直觀地說明了不同熱泵熱水器在一定的室外條件下的能效，可以體現熱泵熱水器運行的能耗情況和相對優劣。鑒于本次試驗經費不足和一些其他的因素，下次我們會著重過程量的實驗研究，得出更全面，更精確的數據，提出更好的意見。

【參考文獻】

[1]張潔.空氣源熱泵熱水器的季節性能優化與制冷劑流量特性研究[D].上海交通大學，2006（4）：4-8.

[2]劉國雙.空氣源熱泵COP值與節能應用探討[J].山西建筑，2009（1）.

[3]王建華.基于氣候條件江南傳統民居應變研究[D].浙江大學，2008（6）：22.

[責任編輯：田吉捷]