探讨空气能热水器的扩展应用.doc

探讨空气能热水器的扩展应用发布日期：2012-6-21 15:01:27 文/浙江豪瓦特节能科技有限公司 韩广田摘 要：空气能热水器的工作原理基于空调热泵工作原理，遵从逆卡诺循环定理，这一点已经为行业同人共知。一九九八年到二零零一年三年中到处游说，专人推销一台都没有卖出去的历史已一去不复返，人们的认知度，随节能环保意识的提升，相继提升，但是我还有一点不明白?为什么明明是中国的，某些人却说成是外国的。大家熟知的家用和商用空调初期从国外引进，家用机由窗式发展到分体机、柜式机、吊顶机、一拖多、变频机，经历了短短的历程，技术的进步令人震惊。现在中国很多的大型空调企业都是国外知名品牌在中国的投资企业。开利、约克、麦克维尔、大金、三洋、松下、日立、丹佛斯。奇怪的是空气能热水器也被一些厂家以称国外引进为荣，试问现在几百家生产企业中有多少国外品牌，有哪个企业能提出引进的依据，而不少的厂家却把空气能热水器出口到不少发达国家。尽管在同期国外也有人在同时研发同样用途的产品，但他们的技术并没有引进中国，并没有影响到空气能热水器的发展，所以说空气能热水器是中国企业自身研发并推广应用起来的节能产品，我们的生产企业应当以此为荣。空气能热水器机组已经广泛应用各种热水使用单位，但节能、使用效果等空气能显著特点却未能淋漓尽致地发挥，本人简单论述业内关于空气能热水器未来的发展方向以及面临的技术难题，同时针对空气能热泵机组现在运行出现的状况提出个人安装建议，欢迎内业各界人士共同指正。关键词：空气能、变频、烘干、应用、豪瓦特一、空气能热水器的问世是必然趋势空气能热水器的工作原理基于空调热泵工作原理，遵从逆卡诺循环定理，这一点已经为行业同人共知。一九九八年到二零零一年三年中到处游说，专人推销一台都没有卖出去的历史已一去不复返，人们的认知度，随节能环保意识的提升，相继提升，但是我还有一点不明白?为什么明明是中国的，某些人却说成是外国的。大家熟知的家用和商用空调初期从国外引进，家用机由窗式发展到分体机、柜式机、吊顶机、一拖多、变频机，经历了短短的历程，技术的进步令人震惊。现在中国很多的大型空调企业都是国外知名品牌在中国的投资企业。开利、约克、麦克维尔、大金、三洋、松下、日立、丹佛斯。奇怪的是空气能热水器也被一些厂家以称国外引进为荣，试问现在几百家生产企业中有多少国外品牌，有哪个企业能提出引进的依据，而不少的厂家却把空气能热水器出口到不少发达国家。尽管在同期国外也有人在同时研发同样用途的产品，但他们的技术并没有引进中国，并没有影响到空气能热水器的发展，所以说空气能热水器是中国企业自身研发并推广应用起来的节能产品，我们的生产企业应当以此为荣。随着人们生活质量的不断提升，常规能源的消耗日趋增加，环境污染日益严重，节能环保定为国策，全民环保节能意识不断提升，为节能环保产品的生产企业提供了发展的契机，所以在短短十几年的时间里发展成了一个行业，而且会更加壮大，还是历史的必然，是由需求决定的。有人评价中国的空气能说生产企业太多，产品优劣、鱼龙混杂，其实与太阳能、电热水器、燃气热水器相比，中国这么大的国家应当说生产企业并不算多，目前在热水器的市场占有率也不过5%。任何一个新的事物的出现都是免不了有这样那样的问题，这样靠大家不断的找出问题解决问题不断完善，最终达到完美也是很艰难的。优胜劣汰，市场会做出正确的选择，那些诚信优良的企业会生存;粗制滥造，生产低劣产品的企业肯定会被淘汰。总之节能减排的大趋势会推动空气能热水器行业的发展。二、变频热泵是梦还是路?空气能热水器经过我国生产企业的不断改进越来越好，不管是产品的功能质量和外观质量都在不断的提升，除了节能环保占优势外，其他方面也可以和其他三类热水器媲美;家电巨头的介入更加速了发展。但是一个严重的误区明明是热水器产品，却硬是做空调产品处理，空调因为工作条件关系采用变频技术使之更节能、更高效，但成本相对提高很多;而空气能热水器就家用机而言150L机组在标准工况条件下一个多小时就烧热一箱水。有人硬要往空调靠，也提变频，这岂不是一种资源的浪费吗?现行的价格让生产企业的利润已经很低，消费者尚难接受，做成变频是何价格任何一个产品都有它的综合指数，由技术推广性、产品实用性、成本合理性等等组成。汽车的价格卖马车，我想无人问津，多听听市场反映，多解决实际问题，摆在我们面前的就有家用空气能实际应用节能效果差的问题反应强烈。同样商用机采用大循环方式加热工作时间长冬季结霜严重除霜难，温差循环方式连续出现高温段加热能效低，水箱保温效果差昼夜降温达10以上。工程质量差、落地安装楼面防水无法施工、噪音严重、除霜不彻底等。三、商用热泵四种可行的应用方案在十几年的推广应用中，商用型应用在酒店、宾馆、学校、医院等用水量大的地方突显成效，主机的工作时间多数达到总时数50%以上，性价比合理体现。在黄河流域以南地域的不完全统计，一般对用户的保证为全年平均每吨热水用电在13kWh,与其他常规能源比有明显的优势。实际应用中主要是大循环加热方式、定温放水加热方式、直出水机直接过水加热方式和静止加热方式四种，以上四种加热方式分别就应用效果简要分析。大循环加热方式的特点是系统简单、施工方便、投资小，适用于集中用水的场合，一箱水用完，再放满水进行加热，是节能运行的方案。如果是连续用水随时补水就会因温差加热控制主机启动长期工作在高温段4055，是系统工作COP值最低的温区。没有明显的节能效果，这类用户的结论是空气能不节能，等于花高价买了电锅炉。所以大循环加热方式在连续用水的工作环境，不可采用。定温放水实际上是把加热水箱和储热水箱分开的制水和用水分开的加热系统，加热水箱可以是内置盘管的静止加热方式，也可以是循环加热方式。当加热箱小水箱的水达到了设定的温度就向储热水箱大水箱中放水;当大水箱中满水时，小水箱继续加热作补水储备，也就是说大水箱必须有容积满足小水箱的容量同时小水箱水达到设定温度值两个条件才可以。这种加热方式充分发挥了热泵的优势，从自来水的初始水温加热到设定水温平均能效最高。我们曾多次提到空气能热泵是泳池加热的首选，泳池水要求26，空气能热泵在标准工况下进行恒温，5左右温差恒温加热能效可达到8。所以定温放水加热方式是空气能热水系统最节能的最可靠的加热方式。这种方式系统比大循环复杂，控制上要求较高、成本稍高，但高出的初投资和节能效果相比是最合理的。在浙江某地一家用热水量8吨的小宾馆，两家不同品牌的经销商竞争，一家采用大循环方式用1.2匹主机配一吨热水，另一家采用定温放水方式用2匹主机配一吨热水，大循环的方式报价6万，定温放水报价8万。大循环经销商以价格低而被选用，采用配两台5匹主机，夏季经长时间加热还可以满足用水但到了冬季24小时加热也不能保证用水，这家旅店冬季客人反而多，只好找到了定温放水的经销商，为保证用水增加了一个1吨小水箱又追加了三万五千元，改造成定温放水系统，保证了用户用水量而且从电、水表观察，比大循环节能50%以上。本来8万元就可以完成的事情，这个用户却不得不付出了9万5千元。直出水机在稳定的自来水压力和较高的环境工况下直出设定温度热水的空气能热水系统，一种采用电子控制电动阀变化开启度的方法变化出水量，保证出水温度的方法;另一种是通过主机系统工作变化，采样后传送给比例阀变化开启度变化出水量保证出水温度的方法，该系统对自来水的压力，环境温度敏感。气温变化出水量影响很大，所以要按当地最低气温时产水量选择机组，自来水压力不稳定的地区不易选用。这类机型多适用于我国的南方。北方地区有霜冻区域不易选用。长时间连续工作易结霜，用水温度质量要求高，管路做回水加热恒温的不易选用。静止加热方式类似于目前常见的家用型热水器，但是多数为开式非承压水箱，这部分可以用于定温放水的小水箱部分作加热水箱，也可以直接对储热水箱大水箱进行加热。这种方式的出现是因为有些地区水质较差或选用地下水，造成对主机加热部分换热器的堵塞，很难清洗，采用这种开式加热方式方便清洗，甚至可以更换加热器，解决了水质差，地下水区域的空气能热水器的应用难题。以上四种方式尽管定温放水加热方式节能适用，但是如果巧妙的进行系统管理会出现节能奇迹。工程上为了保证供水经常采用超大容量蓄水法，就是正常用水量10吨储备1520吨。有大的储备量就可以分时段加热，一年中有四季变化、气温随变、一天中依然存在最高温度和最低温度，有时温差很大。我们国家目前电力供应存在着用电高峰时电力供应不足，而用电谷段却白白的丢掉的现象，相当于发电设备容量的30%，以2009年为例全国发电设备容量为87407万千瓦，全社会用电量为36430亿kWh,谷电浪费电力资源就相当于发电设备容量26241万千瓦，相当于社会用电量10929亿kWh,价值近1000亿元。国家出台谷电奖励政策，实行分时电价管理。就深圳而言工业用峰电1.20元/度，谷电0.180.19元/度。现在制冷行业在开发冰蓄冷利用谷电，制冰蓄冷峰电时释放制冷，既节约了能源又节约了费用。空气能热水机对系统进行管理同样可以做到又节能又省钱，因为空气能热水系统本身就是通过储热储能的装置。怎样巧妙的设置系统的工作呢?在冬季温差较大，就尽量选择气温最高的时段开机尽量多做热水，气温天气变化反常时选择气温高的天气多做热水，尽量避开夜晚较低的时段和阴冷的天气。气温较高的夏秋季节充分利用谷电，因为这个季节昼夜温差较小，利用谷电费用最低，而且又可以避开高温，防止压缩机过热保护，对机组寿命又可以延长。实际应用的结果表明，系统管理节能高效是非常可行的。有一个用60热水60吨的宾馆做了两个60吨水箱，采用冬天夜晚不工作，夏天尽量利用谷电，做到了年均每吨热水用电量为7.6kWh。部分使用谷电和冬季进入自来水温较低的因素，算下来费用省的更多。这样的管理系统做控制的厂家完全可以根据用户的述求做成标准化，由用户根据实际来设置。四、空气能热泵与其他能源相结合的应用空气能热水器是一种节能装置通过少量电力资源采集空气中的热能制作生活热水。但是依然有对气温的依赖性，存在不稳定性和60以上水温区能效较低，甚至还不如电加热的问题。有一个朋友对我说“我利用R410冷媒，R410专用压缩机，可以烧开水不死机。”我说：“我承认R410压缩机的保护温度较高，100是不会保护的，但是能效却很低。”他不服气的做了实验，环境温度16，进水温度5，终止加热水温85，加热100升水，用电8.6kWh，COP值近似1.1;如果从15测温到85还不到1。有了试验结果后我给他讲用热泵生产100的热水有多种方法可以完成，但是性价比是不合算的，而且设备寿命很短。任何一项技术都有它的适用范围，违背科学盲目自大是有问题的。关于空气能热泵热水器产水温度的争论到今天仍未停止过，关键是因为生活用水标准，国家标准及国际标准规定655。而我国的空气能热水器是以55为最高产水温度，与国际和国内的生活用水相关标准存在着矛盾，当然随技术的进步，以后会逐渐贴近这个标准。但是目前，我们的出口产品又是怎样获得认可的呢?为什么水温一定要655呢?洗浴温度4055最适宜，但是对水容器、管道、水龙、花洒而言，对人体皮肤有害的细菌要杀灭4055是不行的，这一温度反而是细菌滋生温度。我们的产品到国外后要加装电加热升到70定期杀菌。这样的巧妙结合真实的解决了中国空气能热水器的产水温度低的不足，又达到了节能应用的目的。所以我个人认为如果真正需要60以上的热水不防辅以电加热，既满足需求，又能保证系统正常工作，不致因超负荷而缩短空气能热水器的寿命。原来就有燃气热水器的用户，只要安装在开放位置或强排安全的前提可以和空气能热水器串联使用，空气能加热40以下，燃气加热热45以上，也是一种联合使用的节能手段。目前应用最多的是太阳能热水系统与空气能热水系统相结合的热水系统。目前家用型和商用型的两个结合热水系统的国家标准已经出台，去年展会上我曾就这一课题做过一次专题讲座，在此我就商用部分再简要介绍以供参考。GB/T 26973-2011“空气能热泵辅助的太阳能热水系统”技术规范，已于2011年9月29日发布将于2012年8月1日实施。在这一标准中强调充分利用太阳能，系统中太阳能的安装面积产水能力满足总用水量设计要求的50%以上，属于本标准的规范范围。但是在实际应用当中很多因条件限制而不能满足太阳能优先的要求，热泵配置必须在太阳能光照不能工作的条件下，仍然保证供水要求。在实际应用中有很多结合工程做的非常优秀。但最常见，控制最简单可靠的应当是双定温放水系统。五、破解热泵噪音污染困扰楼面是主机噪音传递的主要途径，主机最好不要落地安装，而是安装在离楼面最少高出300mm的支点在立柱的钢架上。可以解决楼面承重问题、楼面防水施工问题、噪音延楼面传递问题，所以主机安放位置，不能用钢板或木板，而是用木条，分散噪声隔离噪音，其原理主要是破鼓效应。另外木会隔断主机与支架的噪音传递，减少共振。同时采用低噪风机也是一种积极有效的办法。风机导风口最好是大圆角与平面过渡，高度尽量高，气流顺畅，也会减少因气流交叉产生的噪音。六、变风量风机冬季除霜新招除霜问题是困扰整个行业的普遍问题，结霜期运行正常的热水主机结霜属正常现象，各厂家都在除霜上投入精力研发，最常见的是四通阀反向除霜、电热除霜、热气流除霜等。智能除霜控制的研发也初见成效。选用变风量风机，也是减少冬季结霜的较好方法。风就是流动的空气，可以看成流体，而流体的共同特点总是按流道导向，同时选择最短路程。空气能热泵热水器选用的风机是轴流式风机，特点是风量大，压头高(吹的远)，分散小，在使用上主要是排风用途，这种风机的引风能力(距离)远远小于吹风能力，所以我们主机中蒸发器的风在上、中、下、左、右是不一样的，中间部分受风最好(图1)，也最不易结霜，结霜后的水顺风叶片间隙下流，也聚集在下部，下部是最容易结霜的。在受风不同的情况下，蒸发器各部分的蒸发量是不同的，下部最差。蒸发器的分液器均分蒸发器面积是存在问题的，对应结霜问题应改进，采用不等分配，或者下部两条管，作为过流管，可以部分的推迟结霜改变结霜情况。图1)气流示意图多年来的经验证明，最可靠而有效的除霜应当是在工程系统中想办法，前面讲到的定温放水加热系统就是最有效的。根据各地结霜期的实际结霜情况，设计加热水箱的容积尺寸，或可调整水量，就可做到微霜或无霜工程。结霜是有规律的，掌握了当地主机加热多长时间会结霜就可以根据这个时间来设计水箱使水箱中的水加热到设定温度刚开始微霜，如果在天气变化结霜快时，可适当调少加热水量。停止放水，冷媒迁移过程就可以除去微霜，真正做到无霜工程。七、热泵烘干利弊简析根据不同被干燥物，不同的干燥结果，干燥要求制定出干燥合理的工艺和选择适用的干燥设备非常重要。选择不当对干燥质量影响很大，而且也不能达到节能目标。譬如脱水蔬菜，在方便面中大家