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空气源热泵热水器的发展及发展中遇到的问题
发布时间:2008-12-19 发布人: 点击:

空气源热泵热水器的发展及发展中遇到的问题

  上世纪90年代初,李教授没有停止研究,自费出国考察,四处奔波,并结合中国的国情和民情,潜心研究空气源热泵热水器,经过一番苦心努力,提出了“热来源于空气”的科学课题,在借用国外经验的基础上,国内第一个发明了适合中国国情的空气源热泵热水器,并首创了豪瓦特公司及产品。


以下是与韩广田先生聊天后对空气源热泵热水器的部分心得与体会,文中如有不到之处,敬请韩广田先生,以及读者及专家批评指正,因本人才疏学浅,希望大家谅解,以达到共同探讨,发展国人的环保事业。

一、到底是叫空气能热泵热水器还是叫空气源热泵热水器
目前有相当大的一部分人将空气源热泵热水器叫做空气能热泵热水器,其理由是通过电功率驱使压缩机工作,压缩机工作后带动冷媒循环,将空气中的低品位热能吸收,释放给冷凝器里的水变成高品位热能把水提温,因此认为是吸收空气中的能量叫做空气能。
〈辞海〉中对 “能”的解释是“度量物质运动的一种物理量”,一般解释为物质消耗的力转化为功的能力,能的基本类型:势能,动能,热能,电能,风能,光能,磁能,化学能和原子能等,一种能也可以转化为另一种能,能的单位和功的单位相同,也叫能量(量:能容纳或禁受的限度)。“源”的解释:“继续不断起头的地方”根据以上解释可以理解为空气源。
1:“.物质消耗的力转化为功的能力”如果说是空气能,此时空气这个物质并没有消耗也未做功,其做功的是压缩机,消耗的是电能,根据热力学的第一定律硬要说是空气能那它就违背了能量守恒定律。因为压缩机是通过电能将冷媒循环,此时盘管中冷媒的物理量变而冷凝,蒸发,汽化再冷凝,整个过程是因压缩机的推动而完成并非电功率直接起到的作用,
2,空气是一个源源不断的非固定流体,是受其周围环境温度,压力变化而变化,具有可压缩性,热泵热水器提高储水温度的直接因素是将非固定流体-----空气中所存的低品位热通过冷媒和热泵系统的作用转化为高品位的热,此过程没有直接的能耗转化过程,只是一个物理量变的过程,其量变的取决点就是空气,因此叫空气源热泵热水器更为适宜

二、空气源热泵热水器不是空调,空调更不是空气源热泵热水器
我们先来理解热泵,要想知道热泵就必须先了解压缩机,压缩机一般可分为:活塞式,螺杆式,离心式,滚动转子式,蜗旋式。蜗旋式制冷压缩机是由一个固定的渐开线旋涡盘子和一个呈偏心回转平动的渐开线运动旋涡盘组成的可压缩容积的制冷压缩机。
最早是由法国人CCREUX(卡尔克斯)发明,于1905年在美国获得专利,由于难以制造出高精度的旋涡形状,缺乏实用而可靠的驱动机构,摩擦磨损问题不能妥善解决,因此直到1972年美国ADL公司研制出远洋海轮超导氦气涡旋压缩机才标志着热泵压缩机进入实用化,而热泵空调日本于1981年,美国于1985年进入商品化,上世纪90年代,热泵系列产品相继问世,日本松下生产出家用型热泵空调,东芝推出列车热泵空调。美国开利(carrier)在冷水机组上并联使用蜗旋式压缩机,用来提高整机制冷量,1999年美国谷轮(copeLand)推出新的数码热泵,使空调器不必使用昂贵的变频控制器就能实现制冷量在10%~100%范围内的无级调节,而我国于1983年开始蜗旋式压缩的研制工作,1987年制造出第一台蜗旋式压缩机,经过十几年的努力,1997年相继在西安,苏州,兴建了空调蜗旋式压缩机生产厂,因此热泵产品系列化的使用蜗旋式压缩机。
无论是空调还是热泵热水器还是其它制冷设施其万变不离其宗。在功能,结构,整体布局上虽然不同,但其主要部件都是由压缩机,冷凝器,节流元件,蒸发器(俗称制冷四大件)组成,并由不同直径的管道串接成一个封闭的循环回路,在系统内装入一定量的制冷剂,使其在循环回路中不停循环,经压缩机压缩成高压(PK)高温蒸汽,在冷凝器中向水或空气放出热量(QK)冷却,冷凝成液体,通过节流元件降压,制冷剂在蒸发器中吸收热量(QO)蒸发为低压(PO)低温蒸发,这样,在通过制冷循环系统的各相关部位时,制冷剂由液态至气态,再由气态到液态周而复始的变化,制冷剂在系统内沿着管路循环流动,流动的动力来自于压缩机。
不言而喻广义上讲空气源热泵热水器是冷暖空调冬季制热的一个相似过程,但却不能完全照搬冷暖空调的制热原理。
本公司的大摩热泵热水器与冷暖空调到底有什么不同呢?
目前真正可靠的而又专业的热泵热水器生产厂家为数不多,而照搬冷暖空调的生产厂家倒不少,起码占九成以上,象二,三流的空调厂家,太阳能热水器生产厂家,手工作坊式的厂家,还有全部OEM的厂家,据不完全统计现今空气源热泵热水器的品牌已逾200家,而真正能做空气源热泵热水器的厂家不足十家,今年5月18日我参加了由江苏能源研究会太阳能利用专业委员会主办的:“空气源热泵应用研讨会”会议上听到的几乎全是冷暖空调制作热泵热水器的言论,会上南京市经济委员会芮仁华主任以及南京铁路局节能办施怀瑜主任认为;空气源热泵热泵热水器理论上是节能的,但无法检测其真正节能还是废能,再之冬天也不好使用。其实持这种观点的人真的不在少数,一个本该环保,节能,安全,方便的好产品,却被滥竽充数者扼杀了,就连苏州制冷学会曲文珍秘书长都糊涂了;到底是冷暖空调还是空气源热泵热水器?
其实空气源热泵热水器与冷暖空调是有原则性区分的:
  1、制冷制:冷暖空调使用R22氟里昂CHF2CL(2010年1月1日将被禁用)它是一种应用较为广泛的制冷制,标准蒸发温度为-40.8℃,凝固温度-160℃,使用范围+40——-20℃属低温高压制冷剂,冷暖空调制热水温度不宜超过45℃,否则机组就会超负荷运行,轻则缩短机组寿命,重则烧毁压缩机。
而本公司的大摩热泵热水器采用韩广田先生自行研发的专有技术DM-150制冷剂,它通过国家环境保护产品质量监督检验,产品消耗臭氧潜能值ODP(<0.11,国际标准ODP≤0.11),纯度99.99%,水分0.001%,蒸发残渣0.0012%,,酸度:未检出,外观,无色透明,无异味,属高温低压环保制冷剂。
在夏季或冬季产65℃热水压缩机工作高压不高于22Kg,机组工作时,系统最高压力保护设为26Kg.
2、冷暖空调采用小面积蒸发器和板式换热器,其吸热面积小,成本低,制热效率差(同时也是影响热水温度上升的瓶颈)极易结霜、COP值低。
本公司的大摩运用超大面积的蒸发器、冷凝器套管式,区别于冷暖空调的板换式冷凝器,蒸发器与空气接触的面积越大,在同等条件下,,搬运的热能也就越多,能效就越高越节能。
3、冷暖空调夏季因高温极易产生高压死机,5℃以下又极易结霜,频繁化霜,制热,再化霜,再制热,不但产不出热水,且COP值都不如电辅助。(化霜的耗能占总耗能的20%)
本公司的大摩采用独特的制造工艺及系统冬季极少结霜、化霜,因此COP值较冷暖空调高出几倍,且能制出大量65℃以上的热水,国家日用电器质量监督检验中心报告中显示本公司的大摩进t=20.1℃出t=55.7℃,环境温度=25℃时COP值=4.78,较一般产品高出很多。
4、冷暖空调工作时四通阀带电工作。
本公司的大摩热泵热水器工作时四通阀不带电,四通阀的主要作用以备加制冷制用。
5、冷暖空调节流元件使用膨胀阀,故障率极高,易产生压缩机噪声大,制热能力差,压缩机失油,制压运行时吸入压力过高,压缩机表面结霜等。
本公司的大摩热泵热水器内没有使用节流元件膨胀阀,因此制热效果会更正常,故障率会更低。
6、系统分级延时启动,大大减小启动电流、减小电力负荷。

三、热泵热水器市场前景辉煌,假、虚、劣产品欺蒙消费群体
自从空气源热泵热水器问世以来,它的出现就不等同于其它低技术含量的产品,具有自身的综合优势:1,节能:热泵热水器运用逆卡诺原理和热力学第二定律工作,以消耗少量的电能来运动制冷剂,使制冷剂通过蒸发器与大气环境接触,将热吸取再经冷凝器释放热量,把储备水加热,整个工作过程耗电(年平均气温15℃)仅为电热水器的1/4,燃油,燃气的1/3,太阳能的1/2~2/3。 2,环保:热泵热水器整体工作中制冷剂不含氟里昂并无任何废水,废气,废渣的排放,同时通过风扇排出的冷风还可以降低大气环境温度减低地球温室效应。3,安全:安全彻底的水电分离,电系统与水系统没有任何直接的融合或接触,不会产生任何触电,中毒,易燃,易爆,腐蚀等危险。4,舒适方便,寿命长;全智能化控制,24小时满足用产热水需求,适用范围广,不受阴,雨,雪天的气候影响,使用寿命可长达10年以上。
近年来节能热水器“热泵热水器”在市场悄然出现,并且随着市场的认可其产品逐渐增多,生产厂家也由八年前的一、两家发展到现今的二百多家,由于它的节能、环保、安全性能优越,市场前景越来越好,想涉足这一产品的厂家也越来越多,但产品优劣差距也就越来越大,让消费者眼花缭乱,甚至难以分辩,不过实际应用案例却可以证实并正确分辨产品的优劣。
 尽管空气源热泵热水器市场有着良好的发展前景但是现状却令人担忧,目前热泵热水器尚处在一个成长阶段,绝大多数有眼光的都看中了这只蛋糕,纷纷挤身进入这个朝阳产业,产品还未成形就已大量的在市场上销售,滥竽充数者有之,以次充好者有之,假,大,空者有之,全都玩起了老鼠扮猫的游戏,并相互打起价格战,价格下降,与之同等的成本也就随着缩水,再缩水。于是乎市场上就有了铜包铝电线及铝管蒸发器产品的出现。前些时我参观了一家太阳能厂家,他们也在做空气源热泵。当时的环境温度25℃,一台8KW机组工作,电流18A,吸气91℃,高压27.6Kg,低压6.9Kg热水温度55.7℃,工作1小时43分钟,耗电15Kw,△t13℃其COP值为3.76,我当时看了就问,压力这么高 30℃的环境温度压力超负荷怎么办?冬季化霜又怎么办?厂方回答很干脆;“好用赖用,只要能用,做砸了再换个牌子,继续做,一年做砸一个省,中国这么大我这一辈子也就过去了,赚钱才是硬道理”,我听了不好争论,只剩下摇头了。因此制定热泵热水器国家标准势在必行
然而国家标准的制定本该是一件很严肃的事情,因为它代表了一个国家对这一产品的技术水平和对产品的生产标准的约束与规范,让消费者以标准为参照选择合格的产品。所以一个新产品产生以后要经过市场的验证,确认它的社会价值和市场价值,经过认真的考查制定真实可行的标准加以规范才行。
原理很明白,空调原理,类似冷热水机组空调的热水端,但是指标和性能却完全不同,为了争夺市场,不少厂家把空调的冷热水机组直接做热水机销售,强行产中高温水,出现系统压力过高,压缩机高温高压运行,产品寿命降低等一系列问题。为了欺骗用户,只好回到空调机的性能上,水温达不到就加上电热管电加热。为了保护“这种产品”,这样的厂家就采用手段鼓动组织制订“国家标准”,以取得欺骗用户的合法通行证,细看参加制订标准的单位“生产” 这一产品的历史都很短(其中有些还是从其他生产单位OEM来的),几乎没有成功案例。所制订出的标准,初看还象个标准,细看却是抄写“空调标准加上电加热”。但是这样的标准一旦出台,会让国际上同行的人笑掉大牙!让国家蒙受损失!让销费者受到伤害!以后怎样与国际接轨?这样的标准,我认为还是不制订的好,国家只需要迎合他们,同意“在空调冷热水机组末端加上电加热,可以作为热水机使用”有这句话就可以了。
制定热水器标准,首先要把什么是热水器的定义搞清楚。目前燃气,燃油,电热水器,甚至太阳能热水器的定义都是非常清楚的,即可以产生60℃以上90℃以下的热水,(90~100℃就可以称之为开水器)。可是在所谓的“热泵热水器”的标准中却定了个50~55℃的热水温度标准,而且允许使用电加热,那么既然用上电热管,那它的热效率怎样定?“热泵”究竟起什么作用?是电热水器还是热泵热水器?这就很含糊了。如果目前生产厂家在技术上还不过关,还需要加电热管,那么国家就请他们在技术上进行研究成功后去掉电热管。而不是订一个低标准来迎合他们,贻笑大方的欺骗用户。
确定不加电热管,而不能产60~90℃的热水那就不算“热泵热水器机组(器)”。
谈到节能那是另外一个标准,《节能产品认证标准》,就不能以什么50℃最节能,为理由,而降低热水器的温度标准,需要多少度的热水是用户的问题,而不是厂家的事。
这次国家标准的制定却将一个专业生产热泵热水器的企业,在全国已有上千成功案例者,并且是中国这一产品的发起人拒之门外,是何道理?其中的奥妙耐人寻味。 

四,电辅助在热泵热水器机组组中使用的几个问题
热泵是一门成熟的技术,冷暖空调的涡旋式压缩机就是热泵,它早已在人们生活中被广泛应用,并被认知,已无神秘可言,而热泵热水器并非冷暖空调,热泵热水器可制65℃乃至更高温度的热水,其工作压力仍保持在22㎏以内,不会产生压缩机过热,致使压缩机频繁保护这一冷暖空调所不能解决的问题。而冷暖空调只能产低于50℃以下的热水就会致使压缩过热保护,不能正常工作,产生频繁开机,保护,再开机,再保护的后果,直接影响压缩机的使用寿命,严重者会烧毁压缩机,就是这样其热效率即cop值也不高,虽说都是逆卡诺循环原理,但两者之间仍有很大差距,尤如汽车和飞机都用发动机,都是用油做为动力,都是瓦特原理,但是如果给汽车按上翅膀,它怎么也飞不起来,鸡永远变不成凤凰,因此冷暖空调不是热泵热水器,也无法充当热泵热水器的角色。
自韩广田先生在国内推出热泵热水器制造理念以来尤其在近两年,热泵热水器如雨后春笋一样,遍布大地,内行的外行的,就连一些太阳能生产厂家都看中了这块大蛋糕,纷纷挤压这一朝阳产业,做起了OEM,因此市场上所出现的热泵热水器产品,参差不齐,有些厂商以次充好误导消费,将并不成熟的产品推入市场,并打起价格战,及至使人们在还未认知产品性能的情况下,就给整个热泵市场蒙上了一层阴影,给这一本该节能,安全,环保,舒适的产品推上了一条不归路,因此笔者在这里呼吁整合市场资源,完善市场规范,势在必行。
 目前市场上热泵热水器品牌繁多,而真正算得上是热泵热水器的却没几个,家用机尚可蒙骗过关,可工程机就漏洞显出了,一些有自主生产能力的,或无生产能力的厂商,为抢到工程量,以经济为主要目的,低价抛售,抢占热泵热水器市场,其实这也是一件好事,让客产直接得到实惠,然而是否真正如此呢?!
电辅助在工程运用中有三种方法:
1、工程机组进水口加热罐内置电辅助,以提高机组进水温度,对机组运行有一定帮助。有利于冬天机组运行。
2、水箱内直接装电辅助,用温控限制其加热时间和水温。比如。环境温度低于某设置温度时,电辅助开启,水温达到某设置温度时关闭。有利于正常热水供应。
3、水箱内置电辅助受温控限制,恒温进水,如50℃进水,70℃停止工作,此方法可以缩短机组工作时间,延长压缩机寿命。
 其实无论采用以上哪种方式,其主观目的是正确的。但却忽视客观存在的安全问题和节约问题,算一笔细账,以1T 55℃热水,进水温度8℃,环境温度15℃ △t47℃计算
(对照下表可查知)
1T热水所需热卡:Q=CM△t=1Kcal*1000Kg*(55-8)℃*(1+0.5)=49350Kcal
热泵:49350kcal/860kcal/3.5*0.64元*365天=3830元/年
电辅助:49350kcal/860kcal/0.95*0.64元*365天=14110元/年
燃油:49350kcal/10200kcal/0.85*4.8元*365天=9972元/年
 现在我们得知热泵热水器1T热水全年运行费用3830元电辅助全年运行费用14110元,燃油全年运行费用9972元为此热泵热水器比电辅助年节约。10280元/年,比燃油全年节约6149元,这一点谁都赞同,也无可否认,然而因为热泵热水器加入了电辅助,这就势必致使运行费用的无形增加,将热泵热水器全年运行费用与电辅助全年运行费用相加,除以2(3830元+14110元)/2=8970元,而8970元的年运行费用很近似于燃油9972元的运行费用,热泵热水器机组组的前期投资远远超出了燃油设备的前期投资,在环保的前提下是值得提倡的,但从节能,节约上而言似乎不可取,同时也难脱信欺诈的嫌疑。如果客户在工程设备上加上电,水量的计量表进行实测,可想而知,谁都不愿去花几倍于燃油炉的钱来购买同燃油炉运行费用几乎相似的产品,笔者认为热泵热水器机组组使用电辅助不值得推荐和提倡,还是务实些好,也省些麻烦,不知读者是否同意鄙人观点,以资参考。
那么如何防范假,伪,劣产品侵害消费者的利益呢?。
1;选择产品不要以价格做杆枰,俗话:好货不便宜,便宜没好货。
2;找内行的人给把把关,比如制冷,暖通,电器方面的朋友。
3;看看这个产品是做品牌的,还是做市场的,做品牌的将信誉看得比生命还珍贵,此类产品用起来放心。
4;教你最重要的一招,看看冬天是否能使用,并装水,电计量器测一测,到底是“李鬼”还是李逵就一目了然了。( COP值=水量×温升△t÷860÷电量KW)
本公司的大摩热泵热水器艰难的走到今天真是不易啊,他开创了许多个全国第一,韩广田先生第一个研发出了空气源热泵热水器,也是韩广田先生第一个研发了高温低压制冷剂DM-150,第一个通过3C认证,第一个取得ZSO9001-2000认证,第一个通过环保节能产品,第一个通过国家级COP检验COP=4.78,第一个4S形象店,第一个群体售后服务车,第一个制定公司热泵热水器企业标准范例,第一个规范化工程范例,今后的本公司的大摩还会创造出更多的全国第一。预祝本公司的大摩早日成为中国民族品牌。
 从上海节能服务中心所查报告来看,产家之间cop值,最低2.7,最高4.72,悬殊太大,这些还是较正规的企业,而其它企业到底如何就未尝可知了。
 大多厂家在工程安装上都配置电辅助,以解决其自身产品的缺陷,或者提高热水温度和产出量,这也是一个方法,不过这不是一个好方法,笔者不敢苟同,就此大家可以畅所欲言,谈谈自己的看法和想法。
 笔者认为:电辅助运用电来加热水,电是洁净能源有利于环保,这是一件好事,无可厚非,然而在工程水箱内置380∨电辅助,存在很大的安全隐患,一旦出现漏电现象后果不堪设想,此类事故已有发生,虽未造成直接经济损失和人员伤亡,已属大幸,但不可不防,,内置电辅助可减少客户前期投资,厂家主观上是替客户着想,帮客户节约成本,值得提倡,但还得看结果,应用了电辅助电力投资是热泵热水器的2倍以上(总电力投资:配电的容量,线径等)。

 

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