空气源热泵工作原理

主讲人：刘海棠职务：技术部部长课题：空气源工作原理太原市威迩思科技有限公司1㈠空气源热水器工作原理一、空气源热水器的定义空气源热泵热水器又称热泵热水器，由热泵吸收空气热源制取热水。空气源热水器就是通过热泵用逆卡诺原理，以极少的电能，吸收空气中大量的低温热能，通过压缩机的压缩变为高温热能，传输至水箱，加热热水，这种通过热泵运动来获得加热的热水器叫做空气源热水器。目前，空气能热泵热水生产厂家和市场集中分布在长江以南。主要生产厂家集中在珠江三角洲的佛山、东莞、深圳、珠海以及长江三角洲的杭州、宁波地区。消费市场主要分布在长江以南的广东、广西、福建、江西、上海、浙江、安徽等省区，并逐步从长江以南向长江以北扩展。二、空气源热水器的组成部分热泵热水装置，主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、风机五大部件组成，通过让工质（制冷剂）不断完成蒸发（吸取环境中的热量）→压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。蒸发器直接从空气中吸取热量，将节流后的制冷剂吸热气化达到预期效果的设备。压缩机是空气源热水器的心脏，把制冷剂从低压提升为高压，并使制冷剂不断循环流动。冷凝器就是将压缩机排出的高温高压气体释放出热量后冷凝成低温高压液体的换热设备。膨胀阀是一种节流装置，控制制冷剂的流量，可提高系统的能效比和可靠性。风机主要是起加强气体流通量的作用，是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的设备。制冷剂是热泵系统中实现制热循环的工作介质，也称冷媒。作为一种特殊的物质，制冷剂的物质状态在热泵循环过程中不断发生变化：在蒸发器中，制冷剂在较低的压力状态下吸收热能由液态变为气态；压缩机将此低压的气态制冷剂压缩升温为高压气态制冷剂；在冷凝器中，制冷剂在较高压力状态下放出热能由气态便为液态。三、空气源热水器的基本工作原理热泵技术是基于逆卡诺循环原理实现的；如同在自然界中水总是由高处流向低处一样，热量也总是从高温传向低温。但人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现水的由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温热源传递到高温热源，所以热泵实质上是一种热太原市威迩思科技有限公司2量提升装置。热泵的作用就是从周围环境中吸取热量（这些被吸取的热量可以是地热、太阳能、空气的能量），并把它传递给被加热的对象（温度较高的媒质）。热泵热水机组工作时，蒸发器吸收环境热能，压缩机吸入常温低压介质气体，经过压缩机压缩成为高温高压气体并输送进入冷凝器，高温高压的气体在冷凝器中释放热量来制取热水，并冷凝成低温高压的液体。后经膨胀阀节流变成低温低压液体进入蒸发器内进行蒸发，低温低压液体在蒸发器中从外界环境吸收热量后蒸发，变成低温低压的气体。蒸发产生的气体再次被吸入压缩机，开始又一轮同样的工作过程。这样的循环过程连续不断，周而复始，从而达到不断制热的目的。热泵原理示意图如下：热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量QA通过蒸发器进行吸收；热泵本身做功消耗的能量，有部分转化为热能QB；热泵循环工质在冷凝器中释放的热量QC等于QA+QB，由此可以看出，热泵输出的能量为机组做功产生的热能QB和热泵在环境中吸收的热量QA；因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。热泵的节能原理如下图所示太原市威迩思科技有限公司3举例：WEAKR-5H机组，热泵系统输入功率4.1kW，周围环境温度20℃，输出的制热功率却达到16.4kW，这意味着热泵工作时从周围环境吸收了大量的免费热能。在此过程中，系统仅仅只消耗了4.1kW的电能，却等同于传统加热方式16.4kW×0.95=15.58kW的输入功率热水器才能完成的工作，因此，系统的能效系数COP=16.4/4.1=400%。该产品是利用热泵技术原理，在热泵系统的工作循环中，将免费能源——空气热能搬运到水中，从而达到加热冷水生产热水的目的的一种高效、环保、节能型热泵产品。它的最高热效率可达590%，年平均热效率可达360%。在制取低温（60摄氏度以下）的热能方面，以消耗电能或燃料的化学能这种传统方式已经开始逐步让位给热泵制热方式，因为在这一领域，热泵系统的制热效率可以轻易的超出传统方式数倍以上；因此，制55℃热水费用小于太阳能辅助电加热系统；比电热锅炉节电80%；比燃油锅炉节省耗能费用50%；制热水量可以根据需求自动调节。适温度范围在-10～50℃的地区。㈡四种热水器的对比一、四种热水器的外观及工作原理燃气热水器（壁挂式）使用过程中会因燃烧不充分而排出有毒气体，造成安全事故；起动水压高，有些住高层的用户，如不装增压泵就无法起动；安装不方便，要在墙上打洞，安排气扇等；不同的燃气，其燃烧器形状、喷嘴大小、燃气通道截面积都不一样。太原市威迩思科技有限公司4储水式电热水器（落地式）储水式电热水器体积大，占用卫生间空间；电热水器使用前需要预热，不能连续使用超出额定容量的水量。要是家庭人多，洗澡中途还得等；内部温度达到80℃后，电热水器容易生垢，为加热管破裂、漏电埋下了安全隐患，需一年除垢一次。此外，许多老式住房的电路接地不可靠，目前采用的漏电保护器仅解决了电热水器产品本身的安全问题，但用户仍面临由外部环境引入的水带电等触电隐患。太阳能热水器（集热式）有安装限制、必需向阳、体积大、产水量及水温不稳定第一、很多人不知道太阳能热水器其实是电辅热的就是在阳光不够充足的情况下热水器的温度使用电加热的比如晚上的时候所以它同样是很耗电的。第二、一般太阳能热水器安装在房顶管道很长消耗了水流下来大量的热能第三、因为暴露在外面零件经常生绣，支架垮掉的情况。太原市威迩思科技有限公司5空气源热水器空气能热水器热水工程设备绿色环保、安全可靠：空气源热水器独特的使用原理，实现其在工作过程中彻底水电分离，从根本上杜绝漏电事故；并且由于其在使用过程中无需任何燃料输送管道，没有燃料泄露等引起火灾、爆炸、中毒等危险；同时，空气源热水器在工作过程中没有任何有毒气体、温室气体和酸雨气体排放，也没有费热污染。这些也成为空气源快速发展铺垫了宽阔的道路。不受环境影响，一年四季可用；节能效果突出，投资回收期短；环保型产品，无任何污染；使用寿命长，运行费用低；运行安全，无人操作；模块化设计，安装方便。二、四种热水器的性能对比第一代：燃煤、燃油热水器第一代热水器属传统热水器，“废渣、废气、废水”三废俱全，治理困难。并且占地面积大，运行费用高，对环境污染严重，且不安全。又需专业人员值守和维护，管理费用高。第二代：燃气热水器燃气热水器相对于传统热水器来说，具有占地面积小，排放污染少等优点，属传统热水器的换代产品，但依旧存在严重的不安全因素。第三代：电热水器电热水器属第三代更新换代产品，不存在传统热水器产生的排放物，对环境不造成污染。但是热水容量普遍偏小，加热时间受电功率限制，也存在一定的危险性。第四代：空气源中央热水器空气能中央热水器和太阳能热水器被誉为“第四代”热水器，具有节能、环保、经济、安全等优点，空气能中央热水器其理论来源于逆卡诺循环原理。是当今世界最先进的能源利用产品之一。面对日益加剧的能源危机，空气能中央热水器将成为热水器市场的主流产品。（一）燃气热水器1、燃气热水器使用的能源是可燃气体，按其形式分为直排式、烟道式、强排式和平衡式。（1）直排式热水器：燃烧时所需要的氧气取自室内，燃烧后产生的烟气也排放在室内。因易造成人身伤害事故，已被禁止生产。（2）烟道式热水器：在直排式的基础上加装了排气管道，燃烧时所需要的氧气取自室内，燃烧所产生的烟气通过烟道排向室外。这种热水器安装时必须安装烟道，使用时要注意烟道排气通畅，防止倒灌。强排式热水器：在烟道式的基础上增加了一个排烟气马达，通过烟道将废气排到室外，运行时，烟气通过烟道被强制排到室外，但燃烧时所需的氧气仍取自太原市威迩思科技有限公司6室内。（3）平衡式热水器：较前三类实现了一个很大的飞跃，外壳是密封的，和外壳联成一体的烟道做成内外两层，烟道从墙壁通向室外，热水器运行时需要的氧气从室外通过烟道的外层供应，燃烧后产生的烟气从烟道的内层排到室外，所以它对室内空气既不消耗，也不污染。但安装这样的热水器需要像装空调一样预留通道。2、优点：加热快、出水量大、温度稳定，结水垢少，而且占地小。3、缺点：使用过程中会因燃烧不充分而排出有毒气体，造成安全事故；起动水压高，有些住高层的用户，如不装增压泵就无法起动；安装不方便，要在墙上打洞，安排气扇等；不同的燃气，其燃烧器形状、喷嘴大小、燃气通道截面积都不一样，而且燃烧效率低，耗燃料。（二）电热水器1、目前国内市场上的电热水器主要是储水式热水器。分为封闭式和敞开式两种。使用储水式电热水器干净卫生，不必分室安装，不产生有害气体，而且可以方便地调温。敞开式热水器内胆不耐压，不能同时供应多处用水；封闭式电热水器内胆可耐压，能同时供应多处用水。2、优点：能适应于任何天气变化，普通家庭可直接安装使用，长时间通电可以大流量供热水。目前市场上销售的电热水器多数还带有防触电装置。3、缺点：体积庞大，占用室内空间大，易结水垢，对电能浪费大。最新型的电热水器内置了阳极镁棒除垢装置，解决了该产品容易结垢的问题。但阳极镁棒须两年更换一次，给保养带来了麻烦，有一定的安全隐患，万一防触电装置失灵，那后果可就比较严重。（三）太阳能热水器1、目前，技术水平最高的太阳能热水器是真空集热管太阳能热水器。真空管里的水，利用热水上浮、冷水下沉的原理，吸收太阳热能后，通过温差循环，使储水箱内的水升温。2、优点：安全、节能、环保、经济。它以太阳能为主，电加热为辅的能源利用方式，使太阳能热水器能全年全天候使用。3、缺点：安装复杂，如安装不当，会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌；维护较麻烦，因太阳能热水器安装在室外，多数在楼顶、房顶，所以高层住宅有大部分不能安装，阴雨天需电加热辅助，用水量及温度不稳定。（四）空气源热水器1、空气源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。2、优点：（1）超大水量：水箱容量根据具体要求量身订做，水量充足，可满足不同客户不同时段需求。（2）经济节省：从空气中获取大量的能源，能效比高达300%~400%。根据使用规太原市威迩思科技有限公司7律设定热水器自动运行时间，费用必然节省。（3）适用范围广：不受阴雨天等气候影响，在环境温度为-15℃~45℃下均能正常工作，可广泛应用于家庭、宾馆、酒店、学校、医院、集体宿舍、住宅小区、桑拿等集中供热。（4）持久恒温：使用非常简单，整个热水器采用自动化智能控制系统，用户只需在初次使用时开一下电源，在以后的使用过程中完全实现自动化运行，到达用户指定水温时自动停机，低于用户指定水温时系统自行开机运行，完全实现一天24小时随时有热水而不用等候。（5）安全环保：结构上水电完全分离，杜绝了电热水器触电危险，且无任何有害有毒气体排放或燃烧，不受台风等自然灾害的影响；克服了太阳能热水器只能安装顶楼、破坏屋顶的防水层和承重能力、影响市容的缺点。（6）防冻功能：具有智能化霜功能，确保热水器在低气温环境下稳定运行，它可根据室外环境温度、蒸发器翅片温度和机组运行时间等多个参数综合、智能判断自动进入和退出化霜。（7）安装方便：体积小巧可以安装在任何地方，安装在室内不占用空间，也可以安装在室外，如屋顶、地面等露天放置，可以实现远程监控，占地面积小、安装简单，无需另设机房。（8）使用寿命长，维护费用低，设备性能稳定，使用寿命可达15年上。㈢热泵热水器水温低上不去的解决方法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。原因分析：空气源热泵热水机组出水温度一般设定在50℃~55℃之间，偶尔高于55℃在60℃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