空气源热泵热水机组工作原理及特点

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摘要 近年来随着资源和环境的问题日益严重，在满足人们健康、舒适要求的前提下，合理利用自然资源，保护环境，减少常规能源消耗，已成为我们需要面对的一个重要问题。本文主要针对空气源热泵热水机组的工作原理、性质特点、工程应用，节能环保及经济性等方面进行了详细的介绍说明。

关键词 空气源；热泵；节能环保

中图分类号TS914 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）42-0072-02

空气源热泵热水机组自20世纪40年明至今，其技术已日趋完善，空气源热泵热水机组是当今世界上最节能的供热水设备之一，它是利用吸取空气中的热量，制取55℃~60℃（最高可达65℃）的高品质生活热水。

1 工作原理

空气源热泵热水器（机组）是运用逆卡诺循环原理，通过热泵做功使热媒（冷媒）产生物理相变（液态-气态-液态）利用往复循环相变过程中不间断吸热与放热的特性，由吸热装置（蒸发器）吸取低温热源空气中的热量，通过专用热水交换器（冷凝器）向冷水中不断放热，使水逐渐升温，达到制热水的目的。制热过程中的电热能量转换效率最高可达450%以上。热泵只需要消耗一小部分的电能满足空气压缩机和风机等设备做功，就可将处于低温环境空气中的热量转移到高温环境下的热水。空气源热泵热水器一般由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、过滤器、储液罐、单向阀、电磁阀、冷凝压力调节水阀、储水箱等几部分组成。

2 高效节能

空气源热泵热水机组能把空气中的低温热能吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能，加热水温。这种热水器具有高效节能的特点，其耗电量是同等容量电热水器的1/4，是燃气热水器的1/3，常规太阳能的1/1.5。空气能是一种广泛存在,可自由利用的低价位能源，利用热泵循环提高其能源品质，因此是一项极具开发和应用潜力的节能、环保新技术，具有很高的实用价值。其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度~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%。

3 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。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。空气源热泵热水机组加热时间短，水电完全分离，无触电危险;无废烟、废气排出，因而无中毒危险;同时也克服了太阳能热水器阴雨天不能工作的缺点。空气源热泵热水机组的初期投资是煤气、天然气、电热水器的3倍~5倍，但由于它特殊的节能效果，一般会在一年半以内通过节能方式将成本收回，锅炉等其它供热方式一般使用寿命只有五年，而热泵机组的使用寿命可长达15年。

4 特点

1）设计先进

通过计算机仿真测试实验室，模拟各种恶劣环境的运行，调试评估出机组系统的最优化配置方案及机组最合理的COP值。运用现代计算机仿真技术结合设计风道系统，有效减少高频噪音。

2）智能控制

强大的微电脑控制功能，彻底解决系统运行的安全问题，能够智能化的向终端用户提供连续、稳定的卫生热水。

3）高效节能的制热系统

空气能热泵是以空气作为能源来源的，受环境影响很小。采用全新高效制热系统，优化的系统设计，运行平稳，系统稳定，综合效能比达到3.6-6。

4）高端配置

电子膨胀阀本身具有很大的调节能力，从而更保证了更强的节流能力；管翅片热交换器采用内螺纹铜管，翅片采用亲水铝箔，具有高效的热交换性能，从而增大其换热量；机组冷凝器采用进口高效优质的螺旋铜管制作，换热能力充足，能效比更高；拥有专利的融霜控制技术，保证机组具有良好的制热性能，除霜更快更彻底；确保机组能够稳定运行。

5）低温运行

能在恶劣天气下使用，机组具有智能化霜功能，但是一般适用于最低温度在-20℃以上的地区

6）全方位保护

机组有全方位的保护系统、各种参数查询、故障查询、系统参数查询等功能，动行安全可靠、方便，真正做到无需人员值守，节省开支。

7）绿色环保

因不使用燃气所以不会产生废气，不会破坏臭氧层。同时COP至少为3以上，比电热水器节省2/3甚至3/4电费，比燃气热水器及太阳能热水器年辅助加热节省1/2甚至2/3费用。而每减少消耗一度电量，可以减少发电时的1.5磅的二氧化碳产生，也就可以减少对大气层破坏。同时空气源热泵抽取空气中的热量制热后，排出的是冷风，有利于改善环境温度，降低温室效应。属于高效节能产品，符合我国能源产业和环境保护政策。

5 优势

1）从投资方面：如达到相同供水效果，资金投入热泵热水机组比常规太阳能产品少，并且可以使用经济电能，在用电低谷时制热水储备；

2）从使用方面：常规太阳能产品受天气影响明显，阴雨天、下雪天、夜晚就不能工作，而热泵热水机组不管阴天、雨天、下雪天、夜晚或阳光明媚都能照常工作，全天候提供热水；

3）从运行成本方面，常规太阳能在太阳直射下，几乎零成本运行，可惜在阴雨雪天或夜晚只能依靠辅助系统工作，统计数据显示，正常使用时，常规太阳能辅助系统全年耗电能比热泵机组全年总耗电能要高；

4）其它功能方面：热泵机组使用不受地点限制，可以摆放在任何地方，而且占地空间很小，而常规太阳能要达到同等供热效果则需占用很大空间，还必须露天摆放；热泵机组在制热水的同时可产生冷气，可用于除湿、降温及空气滤清等辅助功能。

6 结论

随着能源需求日益紧张，节能减排、低碳环保显得尤为重要。空气源热泵热水器作为新型的节能设备，不仅能改善国家电网的供电压力，也能为用户节省大量的运行管理费用，所以该系统值得我们不断地深入研究、完善和推广，为国家的节能减排做出贡献。

参考文献

[1]陈耀庆.实用供热空调手册.

[2]建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范（GB50243-2002）.

[3]建筑给水排水设计规范GB50015-2003(2009年版).