中考物理：空气能热水器专题

空气能热水器专题

热水器的“能效比”是衡量热水器性能的指标之一．空气源热泵热水器是新一代高“能效比”（“能效比”为热泵机组产出的热量与投入的电能之比）的热水装置，其工作原理简化为如图所示．工作物质在蒸发器中吸收空气的热迅速汽化，通过消耗少量电能驱动的压缩机将其压缩成高温高压的气体，在冷凝器内液化放出热量，并对冷水加热，使水温升高，达到制热水的目的．下表是某型号热泵热水器的部分参数，其中60L/h 表示此热水器当进水温度为15℃，出水温度为55℃时，每小时可出热水60升．请你解答：

（1）60L 水温度从15℃升高到55℃吸收的热量；

（2）此热水器正常工作1h 消耗的电能；

（3）此热水器的“能效比” 100%（选填“＞”、“=”或“＜”）．结合工作原理说明使用该热水器比电热水器节省费用的原因。

在热泵热水器中，水获得内能大部分来源于空气，其余来源于电能，空气提供内能是免费的．

额定制热水量 60L/h 额定电压/频率 220V/50Hz 额定输入功率 800W 水箱型号 100L

为了应对全球金融危机，我国政府出台了家电下乡政策，空气源热泵热水器被列入家电下乡的商品目录，它的基本工作原理如下：

热媒在热泵的作用下在系统内循环流动，它在热泵内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），它进入散热器后释放出高温热量加热水，同时自己被冷却并转化为液态①；当它运行到吸热器后，液态热媒被吸热并转化气态②，同时温度下降至零下20℃左右，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给热媒．热媒不断循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水的过程．

空气源热泵热水器所消耗的电能仅是带动热泵工作，由于大量空气中的热量进入系统，使热水得到的能量远远大于热泵消耗的电能，空气能热水器最主要的性能指标是“制热系数”，制热系数就是指用户获得的热能同热水器消耗的电能的比值，它可高达300%以上．

（1）试写出文中第二段的两个物态变化的名称：①②

（2）家庭每天用60℃热水200㎏，若水的初温是15℃，则水吸收的热量J（水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃））

（3）若该家庭使用空气源热泵热水器提供热水，空气源热泵热水器的“制热系数”，是315%，则每天需要消耗的电能是J ，合千瓦时。

（4）热泵热水器中水增加的内能是能量的（填“转移”或“转化”）如图是“美的”空气源热水器．空气源热水器内有一种吸热介质--冷媒．“冷

媒”作为空气源热水器热的“搬运工”，能把外界的热搬到空气源热水器的内部．液态的冷媒温度低于零下20℃，与外界存在着温差，因此，冷媒可吸收外界空气的热能，为气态，然后通过空气源热水器中压缩机的工作，使气态冷媒的温度升高，温度较高的冷媒通过冷凝器时发生，同时大量的热量，被水箱中储备水吸收，使水温升高，从而达到制热水的目的．空气源热水器中水的内能增加是能量的（填“转移”或“转化”）．

空气能热水器是通过吸收空气中的热量来制造热水的“热量搬运”装置．其工作原理是：空气能热水器在工作时，吸收空气中的能量为Q，

消耗的电能为W，通过热交换使水吸收的热量为Q

吸，即Q

吸

=Q+W，所以

它的热效率（的值）可以达到300%～500%．已知某型号空气能热水器的热效率是400%，电功率为1400W，当用此热水器将100kg的水从15℃加热到55℃时[水的比热容为 4.2×103J/（kg•℃），干木柴的热值为1.2×107 J/kg]．

求：

（1）水吸收的热量；

（2）水吸收的热量相当于完全燃烧多少千克的干木柴所放出的热量；（3）空气能热水器完成上述加热过程所用的时间．

重庆南开中学为改善学生住宿条件，堂生宿舍均采用空气能热水器提供热水（如

图甲所示）．空气能热水器是吸收空气的热能来制造热水的装置．其耗能约为

电热水器的四分之一．空气能属于可再生的新能源，拥有先天的节能环保的优势．图乙是空气能热水器的工作原理示意图，它主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压

缩机、冷凝器等部件组成．制冷剂在毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器之间循环

过程与我们所熟悉的电冰箱的制冷循环过程相同．其工作过程如下：

A．液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器迅速汽化，

并从空气中吸收热能．

B．制冷剂汽化生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器．C．在冷凝器中，高温高压的蒸气将热能传递给冷水并发生液化．制冷剂依此不

断循环流动，使水的温度不断上升．

空气能热水器有一个很重要的指标是能效比，它是指水箱中的水吸收的热能（Q）与压缩机等电器消耗的电能（W）的比值（η）．能效比越高，说明热水器的

制热效果越好．

下表为某品牌空气能热水器正常工作1h时测得相关数据：

电源电压/V 消耗的电能/J 进水质量/kg 进水温度/℃出水温度/℃能效比220 3.6×10660 20 60

（1）从表格中的数据可知，该空气能热水器加热时水吸收的热量是多少；

（2）该空气能热水器正常工作时能效比的比值是多少；

（3）请简要说明空气能热水器的优点．水的比热容C水=4.2×103J/（kg•℃）．