不為人所熟知的熱泵技術(shù)之概述

幾年來(lái)，隨著空氣源熱泵產(chǎn)品的市場(chǎng)升溫，空氣能的概念和產(chǎn)品也層出不窮，“不用電輔的空氣能”、“可以加熱到80℃熱水的空氣能”、“在環(huán)境溫度0℃時(shí)性能系數(shù)可以達(dá)到3.0的空氣能”、“適合更高水溫和更低氣溫的特種工質(zhì)空氣能”、“不用水箱直出水的空氣能”、“利用相變材料大量蓄熱的空氣能”，等等，同時(shí)，市場(chǎng)上的用戶和部分經(jīng)銷商給出了許多截然相反的結(jié)論：“熱泵節(jié)能不省電”、“熱泵就是電加熱”、“熱泵制熱水不夠用”，等等。如同瞎子摸象，在不同的位置得出不同的結(jié)論，攪亂了剛起步的熱泵產(chǎn)品市場(chǎng)，混淆了許多經(jīng)銷商和客戶對(duì)熱泵熱水機(jī)的認(rèn)識(shí)。

為了便于非專業(yè)人士更加準(zhǔn)確和深入了解空氣源熱泵熱水器產(chǎn)品，現(xiàn)將空氣源熱泵的相關(guān)技術(shù)原理與產(chǎn)品知識(shí)總結(jié)成為相應(yīng)的要點(diǎn)，并歸納成為一二三四幾個(gè)要點(diǎn)：包括一個(gè)原理、兩個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)、三個(gè)計(jì)算公式、四個(gè)關(guān)聯(lián)因素。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)熱泵產(chǎn)品進(jìn)行較為詳細(xì)的性能測(cè)試，得出一系列的計(jì)算分析結(jié)果，以便于用數(shù)據(jù)說(shuō)明問(wèn)題。

為了規(guī)范行文，文中一般不稱呼“空氣能”“空氣能熱泵”這樣的名稱，而使用“空氣源熱泵”這個(gè)規(guī)范名詞；同樣，文中一般不用“能效比”稱呼COP而用“性能系數(shù)”這個(gè)規(guī)范名詞。

空氣能熱泵的前景概述：一二四原則。

一個(gè)原理：熱泵是搬運(yùn)和傳遞熱能的工具。筆者認(rèn)為這個(gè)說(shuō)法比“吸收空氣能量制熱水”更透徹。它把熱能吸收和釋放的過(guò)程歸納總結(jié)為搬運(yùn)，便于理解，更便于說(shuō)明產(chǎn)品節(jié)能多少與熱泵原理沒(méi)有直接關(guān)系：利用熱泵可以節(jié)能，也可以不節(jié)能。因?yàn)闊岜檬前徇\(yùn)工具，電能是它消耗的能量，而所搬運(yùn)能量的多少是由其他因素決定的，不是直接與電能成比例變化的。就如同汽車運(yùn)貨，汽車運(yùn)行要消耗油，但汽車所搬運(yùn)物品的價(jià)值卻是無(wú)法直接用油來(lái)衡量的。事實(shí)上，熱泵的輸入能源也不一定總是電，日本三洋公司就有直接用燃?xì)鉃槟茉吹臒岜卯a(chǎn)品。

兩個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)：制熱量和性能系數(shù)。一個(gè)產(chǎn)品有很多需要了解的技術(shù)參數(shù)，包括耗電量、噪音、接口尺寸、等等，其中與產(chǎn)品性能相關(guān)的參數(shù)就是“制熱量”和“性能系數(shù)”這兩個(gè)參數(shù)了。“性能系數(shù)”（COP）就是大家常說(shuō)的“能效比”,而制熱量常常為初入門者所忽視，特別是熱泵額定制熱量一般是在標(biāo)準(zhǔn)工作狀況下標(biāo)定的，如果不深入了解和掌握不同狀況下制熱量的變化，簡(jiǎn)單套用額定制熱量去進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，就可能無(wú)法適應(yīng)環(huán)境溫度的變化。

四個(gè)關(guān)聯(lián)因素：機(jī)器性能、環(huán)境溫度、初始水溫和目標(biāo)水溫

產(chǎn)品實(shí)際狀態(tài)下的產(chǎn)水量與四個(gè)關(guān)聯(lián)因素有關(guān)：機(jī)器本身的制熱能力，機(jī)組工作時(shí)的環(huán)境溫度和工作過(guò)程中初始水溫、目標(biāo)水溫。優(yōu)化每一個(gè)因素都可以提高系統(tǒng)的實(shí)際產(chǎn)水量：

（1）機(jī)器性能：熱泵機(jī)組工作性能有高低，優(yōu)化后的機(jī)組名義工況下整體性能系數(shù)達(dá)到4.0以上，而有些小廠實(shí)驗(yàn)室都沒(méi)有，只管粗制濫造地做生產(chǎn)，根本不進(jìn)行性能匹配，性能系數(shù)連國(guó)標(biāo)都達(dá)不到。

機(jī)器性能的好壞是熱泵產(chǎn)品供應(yīng)商重點(diǎn)考究的問(wèn)題。優(yōu)化機(jī)組性能、讓機(jī)組有更好的節(jié)能效果是一個(gè)扎扎實(shí)實(shí)做產(chǎn)品的工廠必須要做的功課，也應(yīng)該是經(jīng)銷商和客戶選擇產(chǎn)品的一個(gè)基礎(chǔ)條件。

（2）環(huán)境溫度：環(huán)境溫度過(guò)高對(duì)機(jī)器設(shè)備壽命也會(huì)有影響，氣溫過(guò)低更會(huì)直接降低產(chǎn)品工作能力，但有人會(huì)問(wèn)：既定的天氣狀況下如何優(yōu)化空氣溫度呢？氣溫晝夜有溫差啊，相同電價(jià)狀況下，氣溫偏低時(shí)選擇在白天工作，產(chǎn)品制熱性能自然會(huì)更高一些啊。

以晝夜氣溫平均相差5℃來(lái)看，同樣一個(gè)產(chǎn)品選擇提高5℃的環(huán)境溫度工作，產(chǎn)品制熱量可以增加5%-20%以上，尤其是冬季，制熱量隨氣溫的變化相當(dāng)明顯。所以，學(xué)會(huì)分析環(huán)境溫度的高低對(duì)熱泵制熱能力的影響具有非常重要的實(shí)際意義。

（3）初始水溫：一般來(lái)說(shuō)，初始水溫越低整體性能系數(shù)越高，由15℃加熱到55℃整體性能系數(shù)為4.07，由35℃加熱到55℃整體性能系數(shù)就降到3. 30，如果由45℃加熱到55℃，機(jī)組的整體性能系數(shù)降到3.00，也就是說(shuō)，如果如果消耗同樣電能，機(jī)組由于初始水溫的不同而出力有差異，同一個(gè)機(jī)組，加熱15℃水到55℃比加熱35℃水到55℃可以多增加了23%的制熱量，反之，如果總是將水由35℃加熱到55℃，相當(dāng)于將機(jī)組制熱量消減20%以上，所以直接把冷水補(bǔ)進(jìn)熱水水箱中混合成溫水后加熱，會(huì)降低機(jī)器能效，減少產(chǎn)水量。

另外，需要指出的是，并不是降低初始水溫總有益處。比如循環(huán)加熱過(guò)程中， 25℃以下水溫機(jī)組瞬間能效比往往并沒(méi)有30℃的機(jī)組瞬間能效比高。還有一種情況，如果機(jī)組制熱能力低，比如在冬季，對(duì)于一次加熱式機(jī)組來(lái)說(shuō)，初始水溫過(guò)低會(huì)引起溫差過(guò)大，水流量太小，常常會(huì)影響產(chǎn)品的性能系數(shù)。

（4）目標(biāo)水溫：目標(biāo)水溫設(shè)得低一些可以省電。無(wú)論是一次加熱式還是循環(huán)加熱式，一般來(lái)說(shuō)，目標(biāo)水溫越高，設(shè)備整體性能系數(shù)越低，耗電量也越大，水溫由15℃加熱到35℃整體性能系數(shù)可以達(dá)到5.25，由15℃加熱到55℃整體性能系數(shù)就降到4.07，也就是說(shuō)，同一個(gè)氣溫狀況下同一個(gè)機(jī)組，在相同耗電量基礎(chǔ)上，將15℃水加熱到35℃可以比加熱到55℃多獲得29%制熱量。那些標(biāo)稱能夠達(dá)到70℃、80℃的產(chǎn)品，即使在常規(guī)氣侯狀態(tài)下都能夠做到，其工作的能效比也是相當(dāng)?shù)偷摹?/p>