不為人所熟知的熱泵技術之概述

幾年來，隨著空氣源熱泵產(chǎn)品的市場升溫，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℃時性能系數(shù)可以達到3.0的空氣能”、“適合更高水溫和更低氣溫的特種工質空氣能”、“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，市場上的用戶和部分經(jīng)銷商給出了許多截然相反的結論：“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論，攪亂了剛起步的熱泵產(chǎn)品市場，混淆了許多經(jīng)銷商和客戶對熱泵熱水機的認識。

為了便于非專業(yè)人士更加準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技術原理與產(chǎn)品知識總結成為相應的要點，并歸納成為一二三四幾個要點：包括一個原理、兩個重要的技術參數(shù)、三個計算公式、四個關聯(lián)因素。在此基礎上，通過對熱泵產(chǎn)品進行較為詳細的性能測試，得出一系列的計算分析結果，以便于用數(shù)據(jù)說明問題。

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)”這個規(guī)范名詞。

空氣能熱泵的前景概述：一二四原則。

一個原理：熱泵是搬運和傳遞熱能的工具。筆者認為這個說法比“吸收空氣能量制熱水”更透徹。它把熱能吸收和釋放的過程歸納總結為搬運，便于理解，更便于說明產(chǎn)品節(jié)能多少與熱泵原理沒有直接關系：利用熱泵可以節(jié)能，也可以不節(jié)能。因為熱泵是搬運工具，電能是它消耗的能量，而所搬運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。就如同汽車運貨，汽車運行要消耗油，但汽車所搬運物品的價值卻是無法直接用油來衡量的。事實上，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氣為能源的熱泵產(chǎn)品。

兩個重要的技術參數(shù)：制熱量和性能系數(shù)。一個產(chǎn)品有很多需要了解的技術參數(shù)，包括耗電量、噪音、接口尺寸、等等，其中與產(chǎn)品性能相關的參數(shù)就是“制熱量”和“性能系數(shù)”這兩個參數(shù)了?！靶阅芟禂?shù)”（COP）就是大家常說的“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準工作狀況下標定的，如果不深入了解和掌握不同狀況下制熱量的變化，簡單套用額定制熱量去進行工程設計，就可能無法適應環(huán)境溫度的變化。

四個關聯(lián)因素：機器性能、環(huán)境溫度、初始水溫和目標水溫

產(chǎn)品實際狀態(tài)下的產(chǎn)水量與四個關聯(lián)因素有關：機器本身的制熱能力，機組工作時的環(huán)境溫度和工作過程中初始水溫、目標水溫。優(yōu)化每一個因素都可以提高系統(tǒng)的實際產(chǎn)水量：

（1）機器性能：熱泵機組工作性能有高低，優(yōu)化后的機組名義工況下整體性能系數(shù)達到4.0以上，而有些小廠實驗室都沒有，只管粗制濫造地做生產(chǎn)，根本不進行性能匹配，性能系數(shù)連國標都達不到。

機器性能的好壞是熱泵產(chǎn)品供應商重點考究的問題。優(yōu)化機組性能、讓機組有更好的節(jié)能效果是一個扎扎實實做產(chǎn)品的工廠必須要做的功課，也應該是經(jīng)銷商和客戶選擇產(chǎn)品的一個基礎條件。

（2）環(huán)境溫度：環(huán)境溫度過高對機器設備壽命也會有影響，氣溫過低更會直接降低產(chǎn)品工作能力，但有人會問：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，相同電價狀況下，氣溫偏低時選擇在白天工作，產(chǎn)品制熱性能自然會更高一些啊。

以晝夜氣溫平均相差5℃來看，同樣一個產(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明顯。所以，學會分析環(huán)境溫度的高低對熱泵制熱能力的影響具有非常重要的實際意義。

（3）初始水溫：一般來說，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℃，機組的整體性能系數(shù)降到3.00，也就是說，如果如果消耗同樣電能，機組由于初始水溫的不同而出力有差異，同一個機組，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℃，相當于將機組制熱量消減20%以上，所以直接把冷水補進熱水水箱中混合成溫水后加熱，會降低機器能效，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)加熱過程中， 25℃以下水溫機組瞬間能效比往往并沒有30℃的機組瞬間能效比高。還有一種情況，如果機組制熱能力低，比如在冬季，對于一次加熱式機組來說，初始水溫過低會引起溫差過大，水流量太小，常常會影響產(chǎn)品的性能系數(shù)。

（4）目標水溫：目標水溫設得低一些可以省電。無論是一次加熱式還是循環(huán)加熱式，一般來說，目標水溫越高，設備整體性能系數(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，同一個氣溫狀況下同一個機組，在相同耗電量基礎上，將15℃水加熱到35℃可以比加熱到55℃多獲得29%制熱量。那些標稱能夠達到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?shù)偷摹?/p>