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空气源热泵热水器市场发展前景

2012/5/23 14:48:17      点击:

    空气源热泵热水器在国内经过多年发展起市场前景正在不断成熟,空气源热泵热水器未来市场发展如何以及空气源热泵热水器工作原理制热方式等无锡墨涵暖通设备有限公司为您整理分析:

空气源热泵工作原理

    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。
组成部分
压缩机
空气能热泵热水器核心部件。
蒸发器
直接完成从空气中吸取热量的器件。
冷凝器
用于直接加热保温水箱内的水,主要分为浸泡式(内盘)和外缠绕式(外盘)两种。
节流装置
节流装置是制冷和热泵系统不可或缺的4大部件之一,起着调节制冷剂流量,建立系统高低压力差的重要作用,节流装置的结构极其简单,如毛细管;也可以相对复杂,如热力膨胀阀、电子膨胀阀和膨胀机等。
保温水箱
用于存储、保温热泵机主加热的水。
机组配置
选购空气能热水器的配置最好采用1∶1黄金配置,大功率制热速度更快,有效保证压缩机的使用寿命。行业内部分产品为小功率主机配大容量水箱,如此小马拉大车让压缩机不停运转,直接导致空气能热水器寿命缩短,是不可取的方法。具体配置还需考虑当地气候因素。
产品优势
与太阳能热水器相比,运行时间和使用空间上都有明显优势
1)适用范围广:适用温度范围在-15~60℃,一年四季全天候使用,不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响;
2)运行成本低:在春、夏、秋季阳光较好时,运行费用高于太阳能热水器,但在阴雨天和夜晚,热效率远远高于太阳能热水器电辅助加热。全年平均下来,常规太阳能辅助系统全年耗能比热泵热水器全年总耗能还要高出很多;
3)可连续加热:可连续加热,持续不断供热水,满足用户需求;
4)安装方便,美观:外形与空调室外机相似,适合于大中城市的各种建筑,对于大型中央供热问题,热泵热水器是最好的选择;
5)可解决从几十公斤到几十吨的厂用,学校,医院,洗浴中心,宾馆等生活用水。
与生活锅炉相比
1)热效率高:空气源热泵热水器热效率全年平均在300%以上,而生活热水锅炉的热效率不会超过80%;
2)运行费用低:与燃油,燃气锅炉比,全年平均可节70%的能源,加上电价的走低和燃料价格的上涨,运行费用低的优点日益突出;
3)环保:空气源热泵热水器无任何燃烧排放物,制冷剂选用了环保制冷剂R404A,对臭氧层零污染,是较好的环保型产品;
4)运行安全,无需值守:与燃料锅炉相比,运行绝对安全,而且全自动控制,无需人员值守,可节省人员成本;
5)人性化设计:空气源热泵热水器采用多台机组并联的安装模式,当用户用水量增大时,可随时增添设备;
6)安装方便,象空调室外机一样直接安装,无需锅炉房,与燃煤锅炉相比,无烟尘排放,无噪声污染。
空气能热水器优化
1)、安全性,空气能热水器的安全性是前面四代热水器最高的,因为空气能热水器是用空气来转换热能的,而且完全是水电隔离,没有污染气体产生,安全性是前面几代最好的。
2)、节能性,空气能热水器机组的运作是利用少量的电能运作机组,压缩机循环作功产生热水。相对于前面的几代热水器而言是非常节能的。
3)、环保性,空气能热水器是通过国家节能协会认证的“绿色节能产品”,只是机组运作时候产生轻微的响声,不像是燃气产生有毒气体。
4)、智能化,空气能热水器采用的技术设计非常的人性化的设计,有记忆性功能设置,有合理的应急处理系统,像是断电了到从新开启时候,都会恢复以前设置的数值,空气能热水器的处理系统非常的智能化。
  5、经济,空气能热水器的经济性是和节能挂钩的,空气能热水器一天的消耗资源是燃气热水器的1/3,电热水器1/4多,所以消耗的资源也是非常的少,经济也节约。
6)、大容量,空气能热水器的热水量是非常的大的,空气能热水器设计的就有水箱这一环节,水箱可以根据自己家庭的需求来选购适合的水箱。
7)、水温恒定性,空气能热水器的水温恒定性是最好的,不想燃气和电热水器供热热水的时候水温没有恒定性。空气能热水器就有这样的设置,保持水温恒定。[1]
8)、寿命长,空气能热水器的寿命长达10~15年,采用钛瓷内胆,为非金属层,能够有效,不会出现不锈钢水箱电化学腐蚀现象,有具有的耐高温、无污染、有韧性优点,防油污,防生锈的特性
保养
1.空气能热泵热水器是自动化程度较高的设备,使用时定期进行机组状态检查,若能对机组进行长期有效的维 护与保养,机组的运行可靠性和使用寿命都会得到意想不到的提高。
2.机外安装的水路过滤器应定期清洗,保证系统内水质清洁,以避免机组因过滤器脏堵而造成主机损坏。
3.用户在使用和维护热泵机组时应注意:机组内所有安全保护装置均在出厂前设定完毕,切勿自行拆装或调整。
4.空气能热泵热水器经常检查机组的电源和电气系统的接线是否牢固,电气元件是否有动作异常,如有应及时维修和更换。
5.经常检查水系统的补水、水箱安全阀、液位控制器和排气装置工作是否正常,以免空气进入系统造成水循环量减少,从而影响机组的制热量和机组运行的可靠性。
6.检查水泵、水路阀门是是否工作正常,水管路及水管接头是否渗漏。
7.机组周围应保持清洁干燥,通风良好。每年清洗空气侧换热器,来保持良好的换热效果。
8.经常检查机组的各个部件的工作情况,检查机内管路接头和充气阀门是否有油污,确保机组制冷剂无泄露。
9.机组周围请勿堆放杂物,以免堵塞进出风口,机组四周应保持清洁干燥,通风良好。
10.若停机时间较长,应将机组管路中的水放掉,并切断电源,套好防护罩。再运行时,开机前对系统进行全面检查。
11.当空气源热泵热水器实际出水温度与机组控制面板显示数值不一致时,请检测感温装置是否接触良好。
12.机组出现故障,用户无法解决时,请及时向售后服务部报修,并告知故障代码,以便及时派人维修。
13.主机冷凝器清洗,我们建议每两年使用50℃-60℃、浓度为15%的热磷酸液清洗冷凝器,启动主机自带循环水泵清洗3小时,最后用自来水清洗3遍。以备清洗时接管。禁止用腐蚀性清洗液清洗冷凝器。
14.水箱需在使用一段时间后(一般为3个月,具体根据当地水质而定)需清洗水垢。在水硬度较高的区域也可选用:硅磷晶,软水机等进行水质软化处理。
发展情况
随着工业革命的发展,19世纪初,人们对能否将热量从温度较低的介质“泵”送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣。英国物理学家J.P.Joule提出了“通过改变可压缩流体的压力就能够使其温度发生变化”的原理。1854年,W.Thomson教授即大家熟知的Lord Kelvin勋爵)发表论文,提出了热量倍增器(Heat Multiplier)的概念,首次描述了热泵的设想。
当时,热泵供暖的对象主要是民用,供暖需求总量小,特别是对由于采暖方式及其对环境的影响尚没有足够的意识。人们采暖的方式主要是燃煤和木材,因而,热泵的发展长期明显滞后于空调的发展。
上世纪30年代,随着氟利昂制冷机的发展,热泵有了较快的发展。特别是二战以后,工业经济的长足发展带来的对供热的大量需求及相对能源短缺,促进了大型供热及工业用热泵的发展。1973年的全球性能源危机,进一步促进了热泵在全世界范围内的发展。但热泵在世界范围内的大规模商业应用是近20年的事,如美国,截止1985年全国共有14,000台地源热泵,而1997年就安装了45,000台,至今为止,已安装了400,000台,而且每年以10%的速度稳步增长。
我国的热泵事业近几年已开始起步,而且发展势头看好。如今,我国利用较多的是水源热泵,而用空气源热泵制取生活用热水在国内近两年刚刚起步。
自上世纪70年代末,第一台燃气热水器进入,我国“热水文明”时代正式启程,热水器市场至今已经经历20多年的发展历程,热水器也从燃气热水器独步天下到燃气、电热水器、太阳热水器三足鼎立。据中国五金制品协会统计,中国城市家庭中,57.4%拥有燃气热水器,31.3%拥有电热水器,太阳热水器拥有率虽然只有7.6%,但因其环保节能的独特优势,在能源紧缺的环境下正经历高速发展阶段。热水器的高普及率逐步将我国的“热水文明”推向前进。[2]

随着整个世界的能源危机局面的出现、科技的进步、建筑住宅结构的变化以及人们对高质量生活的追求,空气源热泵热水作为一种新型产品,以其节能、环保、健康、可持续大量供应热水等独特优势,每年保持300%-400%的增长比率,开始展露其在“热水文明”使命中的导向性地位。据相关数据显示,2002年国内空气源热泵热水器市场总产值不到1000万元,但到2003年就突破3000万元,2004年达到近1亿元,2005年市场产值超过3个亿,2006年市场产值超过30个亿。2012年全国市场产值超过52亿,可以大胆预测,空气源热泵热水器必将是继燃气热水器、电热水器和太阳能热水器之后的“第四代热水器”,市场潜力巨大。



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