空气源热泵热水器 热水领域的新奇兵

一、空气源热泵热水器的原理和发展史

　　追溯其渊源，空气能热水器应该算是个舶来品。空气源热泵技术1924年就已在国外发明。然而在很长的一段时间里并没有被人类充分地认识和运用。直到20世纪60年代，世界能源危机爆发以后才受到充分的重视，所以此后世界各国纷纷加大了研发力度，进一步推广了热泵技术，使得目前热泵技术已经比较广泛地使用。20世纪70年代初期，由于"能源危机"的出现，热泵又以其回收低温废热，节约能源的特点，在产品经过改进后，更受到了人们的青睐。比如美国，热泵的产量从1971年的8.2万套/年猛增至1976年的30万套/年，1977年再次跃升为50万套/年，而此时日本后来居上，年产量更超过50万套。目前热泵市场每年都在成倍增长，发展势头相当迅猛。在欧美大多数发达国家，如澳大利亚、英国、法国、北欧及南欧的一些国家，热泵产品已经进入了大多数家庭，而在我国的毗邻国家如新加坡、马来西亚等也是热泵热水器使用比较普遍的国家。

　　相对来说，空气源热泵热水器在我国起步则比较晚，国内厂商关注该产品也是近几年的事情。由于前期在产品的导入时，市场培育不够，因而无论是从技术还是从产品上来看均还处在初级发展阶段。而这两年来，在各方面能源紧缺的情况下，空气源热泵热水器逐渐被广大厂商重视起来，尤其是近两年来有了比较大的增长，单就生产企业也由屈指可数的几家突飞猛进爆涨到目前的几十家甚至近百家。而稍微有点规模叫得出名字的却为数不多：广东有五星太阳能、佛山科霖、确正、绩高、豪瓦特、长安科阳、中科科凌、长菱、联达华日、信利达、风弛，广西有华特，浙江有JNK锦江、真心、金正，福建有酷博；上海有沃姆，江苏有天舒、华电、奥罗拉、华扬、光芒、永春，山东有贝尔、龙普，北京有清华索兰等等。还有一些手工作坊或者纯粹靠贴牌组装而卖产品的则更加不在少数。而04年进入的数家空调企业更加壮大了这一队伍的规模。

　　总体来说，就目前而言，国外的空气源热泵热水器市场已经相当成熟，在发达国家使用的比例有的高达70%，比如在新加坡、欧美的一些国家等。就是在中国的香港和台湾地区也有将近50%的推广使用力度。只是受国内消费和经济发展规律的影响，空气源热泵热水器也是在近4年才被引进并在小范围内推广使用，而且是集中在经济发达的两个三角洲地区。据市场的统计数据来看，虽然该产品在国内上市只有短短几年时间，但是增长的速度却非常快。2002年时，它的销售额还不到1000万元，但是到2003年，它已达到了3000万元，2004年则达到8000万到1个亿。按照预算估计，2005年，热泵产值会超过三个亿。可以说，就象前几年互联网接入时的发展速度一样，整个行业销售增长率将以几何基数增长，市场空间十分巨大。

　　在自然界中，水总由高处流向低处，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，从而实现水由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温传递到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。

　　一台压缩式热泵装置，主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成，通过让工质不断完成蒸发（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（如图1所示）。

　　热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中吸收；它本身消耗一部分能量即压缩机耗电QB；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热QC，QC=QA+QB，由此可看出，热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA，采用热泵技术可以节约大量的电能。

　　二、空气源热水器必将是继燃气、电热、太阳能热水器之后的“第四代热水器”

　　空气源热泵热水器是新型的绿色能源产业，与传统的燃气、电热水器产品相比，它不仅安全而且节能环保，即使与太阳能相比，也有明显的优势。它一改传统太阳能产品只依赖太阳光直射或辐射来收取能源的方式，利用设备内的冷媒从自然环境空气中采集热能并通过热交换器使冷水升温。其特点包括：

　　（1）高效节能：空气源热水器是通过大量获取空气中免费热能，消耗的电能仅仅是压缩机用来搬运空气能源所用的能量，因此热效率高达380%—600%，制造相同的热水量，空气源热水器的使用成本只有电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，太阳能热水器的1/2。高热效率是空气源热水器**大的特点和优势，在能源问题成为世界问题时，这是空气源热水器成为“第四代热水器”的**重要的法宝之一。

　　（2）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。

　　（3）全天候方便使用：空气源热水器由于体积相对较小，可以安装在浴室、阳台和外墙等处，实现使用的无限制性；并且空气源热水器由微电脑控制自动运行，无需专人职守，保证全天候热水供应，同时结合其定时开关功能实现低谷用电，实现更节约的使用效果。（如图2、图3所示）

　　三、空气源热泵热水器的技术缺陷

　　一般说来，当一种新产品进入市场时，总会存在某种缺陷，对于空气源热水器来说，其在技术方面的缺陷：

　　**，外观问题。可以说，空气源热泵热水器目前主要的弊病之一是体积硕大，不适应国情。空气源热水器一般可分为一体式和分体式两种，由于城市家庭卫生间普遍较小，因此不管是哪种类型，其庞大的身躯还是让消费者望而却步。

　　其次，结霜问题。区域性特征明显，因其对外界环境温度依赖过大，其正常工作环境温度在-5度-40度之间，故基本适用于华东、华南等长江以南地区，广东、福建、浙江、湖南、江西、云南等省份空气能热泵热水器发展比较良好。而在还没有真正的技术解决结霜等造成产品运行困难的问题之前，广大的北方则基本无人敢企及。

　　再次，压缩机易烧坏。目前市面上的热泵热水器普遍采用循环式加热系统，该系统日益暴露出技术缺陷，即在高温高压工况下运行，容易使压缩机老化、碳化，加之系统润滑效果不好，导致压缩机易被烧坏。

　　**后，换热器和套管换热器易结垢断裂。热泵热水器的出水温度通常可达到50至60摄氏度，在这个温度范围内水是**易结垢的，如果不能定期清洗换热器，对于板式换热器而言，就会胀破，对于套管式换热器而言，其内管会破裂，从而导致整个热泵热水机组失去功能。

　　压缩机易烧坏以及换热器和套管换热器易结垢断裂这两大问题共同的解决方案是采用直热式板式换热器，该换热器具有自净能力，一旦产生水垢，伴随着水介质的冷热交替，水垢会自动脱落，保证系统稳定运行。但是在热泵热水器行业，很多厂家还不了解这一解决方案，或是未掌握直热式板式换热器空气源热泵热水器的生产技术。而至于结霜问题，笔者在这建议众空气源热泵热水器企业不妨向空调制造企业请教一下，或许会有一番新的创举。