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1、空气源热泵热水器前言空气源热泵热水器是继燃气热水器、电热水器和太阳能热水器的新一代热水装置，是可替代锅炉的供暖水设备。空气源热泵热水器是综合电热水器和太阳能热水器优点的安全节能环保型热水器，可一年三百六十五天全天候运转，制造相同的热水量，使用成本只有电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，太阳热水器的1/2。高热效率是空气源热泵热水器最大的特点和优势，在能源问题成为世界问题时，这是空气源热泵热水器成为“第四代热水器”的最重要的法宝之一。1 空气源热泵工作原理及构造如图1所示，空气源热泵热水器内专置一种吸热介质冷媒，它在液化的状态下低于零下20，与外界温度存在着温差，因此，冷媒可吸收外界的热能，在
2、蒸发器内部蒸发汽化，通过空气源热泵热水器中压缩机的工作提高冷媒的温度，再通过冷凝器使冷媒从汽化状态转化为液化状态，在转化过程中，释放出大量的热量，传递给水箱中的储备水，使水温升高，达到制热水的目的。这种循环模式称为逆卡诺循环原理在这种往复循环相变的过程中，通过蒸发器不间断的从环境吸取热量，通过冷凝器（换热器）不间断的放出热量，使冷水逐步升温，制取的热水通过热水管网循环装置输出到用户使用终端，流程示意图如图2所示。图1 空气源热泵逆卡诺循环图2 空气源热泵热水器工作流程图2 空气源热泵热水机组特点目前市场上空气源热泵热水机组大部分属于技术成熟产品，压缩机一般采用涡旋式或活塞式，也有采用螺杆式的，
3、每台机组一般有单台或两台，一般机组有如下特点：（1）高效节能：其输出能量与输入电能之比即能效比（COP）一般可达到3.0。以上，而普通电热水锅炉的能效比（COP）不大于0.90，燃气、燃油锅炉的能效比（COP）一般只有0.7 -0.8，燃煤锅炉的能效比（COP）更低一般只0.35-0.65。(2)安全有保障： 加热方式实现了完全的水电分离，从根本上杜绝了普通热水器系统中的易燃、易爆、触电、干烧、煤气中毒等安全隐患。(3)环保：无废水、废渣、废热、废气排放，不会对大气和环境产生任何污染。(4)安装方便： 可以安装在室外空地、天面、阳台、大型停车库、设备层等处不需专门的设备房。(5)模块化控制功能
4、:可根据用户的实际需要灵活添加多台机组构成的热水供水系统，实现模块化控制，自动控制调节每台机组的运行时间和投入运行的顺序，保证每台机组总运行时间一致，整个热水供水系统的高效、优化运行。(6)操作使用简便： 机组由微电脑控制自动运行，根据水箱水温和用户用水情况，自动启停，不需专人值守。(7)自动化霜：智能柔性除霜，可以根据不同地区的气候条件设定除霜参数和控制方案，使除霜更彻底、更灵活、更节能。(8)自动定时开机功能：用户可以自己设定机组自动开机时间，从而实现峰谷用电，运行使用费更省。(9)自动防冻功能：确保机组在低气温环境条件下水系统不会被冻裂。(10)自动能量调节功能：能依据模糊控制原理，动态
5、检测用户负荷，快速达到设定温度后，保持负荷动态匹配，平稳运行；确保机组夏天高温环境条件下不会出现超负荷，冬天低气温环境条件下机组稳定保持较高的能效比，一年四季全天候运行，不受夜晚、阴天、雨雪等恶劣天气的影响。(11)有较广的使用范围：特别适用于泳池、桑拿洗浴中心、招待所、学校、工矿职工洗浴、室内泳池水加温等场所。(12)质量有保障： 关键部件一般选用国际知名品牌产品，如COPELAND、SANYO、ALCO、DANFOSS等，质量有较好的保障，用寿命在10年以上。(13)可24小时提供热水：热泵机组通常由微电脑控制自动运行。根据水温和用户用水情况自动启停，保证用户24小时即开水阀即有热水。3不
6、同加热设备的优缺点比较3.1与常规太阳能相比，空气源热泵热水器具有四个方面优势（1）从投资方面：如达到相同供水效果，资金投入空气源热泵热水器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，而空气源热泵热水器不管阴天、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空气源热泵热水器全年总耗电能要高1.5倍。（4）其它功能方面：空气源
7、热泵热水器使用不受地点限制，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。同时使用寿命可达15年以上，维护费用低，设备性能稳定。3.2空气源热泵热水器与锅炉相比的优点（1）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%。（2）运行费用低：与燃油,燃气锅炉比,全年平均可节70%的能源，加上电价的走低和燃料价格的上涨，运行费用低的优点日益突出。（3）环保：空气源热泵热水器无任何燃烧排放物，制冷剂选用了环保制冷剂，对臭氧层零污染，是较好的环保型产品。（4）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
8、制，无需人员值守，可节省人员成本。表1 不同加热设备优缺点比较表供热方式燃油锅炉燃气锅炉电热水器太阳能空气源热泵热水器使用能源轻柴油液化气电能太阳能电能环境污染严重不严重无无无安全性能有漏油、爆炸等隐患有漏气、爆炸等隐患有漏电隐患无无系统结垢有有有有无舒适方便性比较只能区域性使用只能区域性使用间断性供水、需预先加热受天气影响较大,真空管易爆炸供水量大,连续供水,水温恒定安装方面需专用操作间、安装复杂需专用操作间、安装复杂安装方便位置受限安装方便人员维护需要需要不需要不需要不需要使用年限8年5-8年5-8年8-10年10-15年4 空气源热泵热水器机组选型1 选择机组的标准应当全面，即对机组的选
9、择不能仅看能效比一个指标，而应当从以下几个方面进行综合考察。（1）对应某气候区，其全年运行应是稳定可靠的。比如：寒冷地区应当注意其低温性能；冬冷夏热地区，应注意其低温高湿性能（如冲霜等），以及夏季高温时的性能。（2）机组的部件主要指压缩机应当在上述不利环境下运行在其技术允许条件范围内，如压缩机排气温度和压力、进气的温度和压力不超过一定值，系统中压缩机回油的处理以及不产生冲缸、液击等现象。（3）系统中充装的工质（即制冷剂）应有环保许可证明，其化学物理性能应对上述压缩机工作条件有保障，并且是高效的。（4）机组的效能比（即C.O.P ）全年应平均达到3.0-3.5，即节电能65%70%（视不同地区和
10、要求的水温K值而有一定范围）。2 对应于上述要求应了解的机组参数：（1）工质(冷媒)的物理化学性能。（2）标准工况下，例如在环境温度202、相对湿度为50%70%的气候条件下的C.O.P值，此值可代表我国多数地区年平均气候下的热性能。（3）最高工况即环境温度40，水温50左右下的压缩机排气温度、排气压力，蒸发温度、压力及C.O.P。（4）低温、高湿工况下，即环境温度02相对湿度80%90%，机组的除霜性能。（5）最低工况，即环境温度-8左右，水温4550时，压缩机的排气温度及C.O.P。（6）其他：回油是否正常等。3 对上述工况下的技术参数的建议：（1）标准工况：水温1845、C.O.P3.0
11、。（2）最高环境工况：水温2845，压缩机进气温度2025，排气压力1.8Mpa，排气温度8090，C.O.P4.0。（3）最低环境工况：水温845，压缩机排气压力1.8Mpa，排气温度80；COP1.5。（4）上述条件保证压缩机寿命在3000040000小时以上，其他部件在正常维护的情况下寿命大于10年。（压缩机电器注意维护）。（5）上述工况水温的上限皆可达到60。但是从节能角度出发，最好将机组配置适当水箱，而不是用高温水与冷水掺混的方法使用，以免造成水量浪费及（火用）损失。此外，还应提醒的是，如设定水温超过50，则在冷凝器侧容易结水垢，时间一长，影响机组效率。（6）冬季除霜良好。5 空气源
12、热泵常见故障分析及处理办法纵观目前国内空气源热泵热水机组工程应用实例，出现问题最多的也大都集中在安装使用不到1年，从用水量来看又大都集中在10吨水之内单台或两台机组为多。主机问题、控制问题、水箱设计问题等等不一而足。足以影响用户对空气源热泵使用的信心，长此以往势必影响优秀产品的推广应用。济南龙普新能源有限公司作为空气源热泵热水机组的专业制造商，也是国内最早进行热泵研发生产及应用的厂家之一，以产业发展大局为虑，现就目前热泵市场中不良产品易出现的故障及原因作重点分析。并提出了解决方案以供广大商家在今后的经营中留心借鉴。也呼吁在产的制造商同仁们共同起来纠正行业不正风气，避免整个空气源热泵热水机组的应
13、用沦陷于唯利是图者的手中，使空气源热泵热水机组的发展走出泥沼，折返正途。症候一：设定水温达不到或温度上升缓慢。但有些工程机组运行时间超过设计时间很多仍达不到水温，只能勉强直接使用热水甚至不能使用，实测温度在40左右或更低，系统偱环泵不停地偱环，温度不见升高。诊断一：空气源热泵热水机组出水温度一般设定在5060之间，偶尔高于60在65以下也属于允许范围，只是工况下运行可能会影响机组使用寿命。水温的上升必需从外界得到热量。储水箱时的水温上不去会有两方面的可能，一方面是热量流失大或等于热量的流入，当两者相等时，水温不变。热量流失也包括两种可能，其一是保温层不够质量与自然界温差太大，热散失严重，特别是
14、水箱人孔密封不严保温不好或隐蔽保温部分没有做好，外围接管保温与箱体保温不连续都会增加热量的损失；另一种热量流失为热水流出同时冷水补进。这种热量流失常出现在水箱的设计方案中，有的客户用水要求为24小时不间断性的，如客流量较大的宾馆、理发城等用水客户，冷水冲进水箱，热水随时使用。在空气源热泵热水机组不出现问题时，一旦天气突然变冷，机组从空气中的热量所得成倍减少，同时客户对热水的用量增大，这时留存在水箱中的热量就不足，就表现为水温上升困难，甚至有冷水现象。另一方面可能是主机冷媒携热能力差，导致单次偱环内有效携带的热量交换变少。其中一种可能是冷媒选型不合适，空气源热泵热水机组使用的冷媒不同于传统空调冷
15、媒，独具特定的物理特定和化学稳定性，这也是热泵技术的核心之一。部分热泵产品使用市场上的冷媒不具有这种特性，在外界温度降低的情况下出现乏力现象也就不足为奇了。另一种可能是冷媒充加数量少或部分泄露而变得携热能力不足。正规制造商的空气源热泵热水机组产品定压定量充加冷媒，在出厂前都有逐台测验，保证主机的压缩机在各种工况下都有一个较稳定的工作能力。同批机组抽查测试单台工作状况后，才能标注合格证、出厂日期、编号等等。在产品运输中，有不按标示搬运的情况，以致冷媒部分漏丢，达不到工作效果，也会导致水温达不到设计出水温度。处方一：根据我们诊断分析应先检查看每日用水量是否超标，每1kg生活用水上升1吸收1Kcal热量相当于1.16310-3KWh，既1000Kg水上升1度，需吸收1.163KWh的热量。计算公式为：水量（吨）温差1.163/机组功率KwCOP值设计工作时间（小时），例如：冷水温度为15，出水温度设定为55，机组功率2.2KW，在冬季环境温度较低时，COP值为2左右（产品制造商公布数据），工程设计用水量为1吨，则机组工作时间为11小时设计最大工作时间20小时，同样工况下用水量为2吨，则机组工作时
