空气能热泵热水器

　　空气能热泵热水器也称“空气源热泵热水器”“热泵热水器”“空气能热水器”等。空气能热泵热水器（空气源热泵热水器）中的热泵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（空气源热泵热水器）具有高效节能的特点，制造相同的热水量，空气能热水器的使用成本仅为电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，比电辅助太阳能热水器利用能效高。

　　工作原理

　　空气能热泵热水器也称“空气源热水器”“热泵热水器”“空气能热水器”等

　　空气能热泵热水器实质上是利用制冷原理（逆卡诺循环工作原理），它通过从周围环境中获取低品位热能，经过电力做功提升温度后输出到冷凝端，产生可被人们所用的较高品位热能的设备。

　　一台压缩式热泵装置，主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和电子膨胀阀四部分组成，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。

　　热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中加以吸收；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，由此可以看出，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；因此，采用热泵技术可以节约大量的能耗，制造相同的热水量，空气能热水器的使用成本仅为电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，比电辅助太阳能热水器利用能效高。

　　制热方式

　　第一代制热方式：直热式

　　蒸发器和冷凝器都在主机内，冷水直接进入主机，经冷凝器一次性直接加热到预设温度55度，然后在冷水压力的自作用下，直接送到保温水箱中。优点是保持出水就是55度的热水，节能效果较好;缺点是当保温水箱中的水温降时，还要用水泵抽回到主机加热或是用电辅加热。

　　第二代制热方式：循环式

　　蒸发器和冷凝器都在主机内，但冷水直接进到保温水箱中，再用水泵抽回到主机加热，必须多要一个循环泵，加热的方式是分层式循环加热，因为他是把水温经多次循环分层次加热到预设温度。优点是能效比较直热式高一些，因为所要增加的温度越接近原始温度，热传导效果越好，能效也越高。缺点是必须用循环泵所以会浪费一些电，热水输送的管径较长，所以能耗要多一些，冷水从上面进入保温水箱，从下面出热水，而一般热水比冷水轻，所在一个容器中的水通常上面的要比下面的热，所以上面加冷水会导致出水温度不能恒定，会混水。

　　第三代制热方式：分体直热式（又称之为：速热式）

　　主机中只有蒸发器，冷凝器却在保温水箱中，冷水从下面注入，热水是透过冷水向上的顶力排出，所以其不必象循环机那样必须要循环泵，而且其冷凝器直接在水箱中与水交换热量，所以换热直接，不要经过任何管径，那样能效和加热速度肯定要高于循环机，因其从上面出热水，所以能基本保持排出的热水恒定。[如因特殊情况必须用循环式，那么用大小水箱的方式就能解决，所以他的另一优势是具有可变性强。

　　特点

　　1、安全：利用吸收空气中的热量来加热水温，水电彻底分离，并设多重保护，不存在任何安全隐患。

　　2、节能：用少量的电能将空气中的热能搬运到水中给水加热,消耗能源是电热水器的1/5；煤气热水器的1/6；燃油热水器的1/4；普通太阳能的2/3；并且可以利用低谷电达到更节能的效果。

　　3、不受环境影响：是一种全天候的热水供应系统，不论阴天、雨天、春夏秋冬、白天黑夜，只要有空气就有热水，就能将-10℃～30℃的低温热能,通过热泵机组的作用，提供温度达到60℃左右的热水。

　　4、智能化：可自动运行，无需值守，自带温控装置和保温层，可自动补水、加热、断电，可24小时提供热水，兼具热水、空调、暖气的多重功能。

　　5、安装方便：空气能热水器占地空间很小，外形与空调室外机相似,可直接接保温水箱或与供暖管网连接,适合于大中城市的高层建筑，对于大型中央供热问题，是最好的选择。不需要太阳能集热板，减少占地面积95%，与太阳能热水设备配套使用可以减少太阳能集热器的面积50%，节省大量太阳能集热器占地面积，减少蓄热水水箱的容积。

　　优缺点

　　空气源热泵热水器行业经过十余年的发展，如今，空气能热水器市场发展迅猛，至今生产企业已经达到500多家，且今年六月顺利入围国家节能惠民工程，享受最高600元的补贴，进一步促进了行业的发展。热泵热水器很重要的组成--制冷剂，直接关系到产品的能效比。当前南方热泵热水器制冷剂主要为R22，R134a，后来又有一些混合制冷剂问世R415b，R417a等，不同的制冷剂各其优缺点。

　　R22用于空调非常合适，因为冷凝温度总能控制在45度以下（因为空气温度几乎总在40度以下）；但是热泵热水器水温总是要求在40度以上，这时冷凝温度总在45度以上，R22排气温度很容易超过85度（润滑油容易裂解温度），尤其是空气温度在40度以上时。因此，R22用于热泵热水器会因为R22排气温度高，致使压缩机润滑油冷却不好，裂解速度急剧加快，从而使压缩机寿命缩短。并且R22的ODP值为0.05，对臭氧层有破坏作用，但是根据《蒙特利尔议定书》规定，从2004年开始欧洲地区以R407C和R410A替代R22，同时日本地区则开始全部使用R410A制冷剂，即以1985年的生产量为基准，2003年压缩为65%，2010年为35%，2015年为10%，到2030年时，发达国家将全面禁用R22，发展中国家也将于2040年淘汰R22。根据制冷剂替换时间表，我国最迟必须在2040年全面禁止制冷剂R22产品的生产。

　　R134a（CH2FCF3）属于环保制冷剂，排气温度也低，但是其沸点（标准大气压下）为-26.5度，这会导致热泵在冬季因为制冷剂蒸发缓慢而使制热效率低下，因此，我们见到的R134a全是用于室内制冷设备，或者热带地区，北方室外制冷设备没有用的（除非冬天不用该设备）。

　　R415b，为混合制冷剂，是由清华大学朱明善教授系发明的（联合国环境规划署国际制冷空调热泵技术委员会委员）国际制冷统一编号：R415A、R415B、R418A、R425A，并已列入国家重点环境保护实用技术（A）类项目推广使用。荣获国务院“国家技术发明奖”、国家环保总局“国家重点环境保护实用技术A类推广项目”、并取得美国国家环保总局《SNAP计划》认证，在欧美地区得到了广泛应用。其ODP不为零，且与417a相比，排气温度稍高一些。R415b替换R22后，系统制热能力有大约10%的衰减。

　　R417a为混合制冷剂（HFC-143、HFC-125和R600）,最早由罗地亚1997年发明（2005年卖给杜邦，李兵为负责人），欧洲主要用来替换R22工质（不够环保和节能），占了替代工质的80%市场份额，根据《蒙特利尔条约》，中国将在2013年1月1日开始逐步淘汰R22工质，R417a是替代选择方向之一。R417a具有环保，高效和排气温度低等特点。比较适合热泵热水器用，如今，国内热泵热水器厂家开始增大该制冷剂的使用范围，国内出口欧洲的空调使用R417a较多。

　　R417a有个一个缺点：替换后的系统，系统制热功率衰减10%左右；也就是说，10匹压机能力变成了约9匹的能力。由R417A发明厂家罗地亚公司提供的检测表格可以看出，同样的空调,用R417A比R22的效率相比提高了13%（3.00/2.65），这是其优点。但是用R22的制热量为3548瓦（热泵热水器只需要制热），用R417A的制热量为3149瓦，用R417A比用R22制热量衰减了10%。这就是R417A用于制热时的不利一面，需要设计时加大压机及换热器的配比来弥补衰减。