热泵技术及直热循环式与循环式热泵对比

热泵技术及直热循环式与循环式热泵对比 生活热水供应是人民生活质量提高的必然。热泵热水机组是当前最为节能、环保、安全、可靠的制取生活热水的设备。随着改革、开放，人民的生活有了极大的提高。城里每家每户都有了煤气供应，大大方便了烧热水。以后电热水器、燃气热水器大量进入寻常百姓家，每个家庭用热水有了保证。至于酒店、宾馆等等商业设施，自然必须有集中的热水供应。目前，就连学生宿舍、小区住宅，都纷纷安装上了中央热水系统，保证了人们对于热水的需求，洗脸洗澡，做饭洗菜等都用上了热水，使人们沐浴在一个“温暖、温馨”的天地里。

当前生活热水供应的耗能是很高的，椐统计，城市各类商业建筑生活热水的能耗约为其建筑总能耗的10-40%（其中，写字楼约为2.7%；商场10.7%；饭店31%；医院41.8%）；城市民用建筑生活热水能耗约为其建筑总能耗的20-30%。而建筑能耗约占整个社会总能耗的30%，这样折算下来，热水的能耗约为整个社会总能耗的3-4%，根据估算，为满足全国城镇居民生活热水供应（年人均耗用热水25-35 升/日），一年约要耗用相当于1750 亿到2450 亿度电的能量。节能是热水技术发展的永恒主题，高能耗是常规热水技术无法克服的缺点。

热泵技术是一种热能回收技术，使用热泵技术，利用空气中、水中所蕴藏的趋于无限的能量，一年四季都可以将空气中和水中取出的热量来制造热水。利用热泵原理制造的热水机组是一种热效率大于1 的设备。无论是水源热泵或者空气源热泵，都是可以吸取低温水源或空气源的热量，再将这一些热量连同本身所消耗的一部分电能所转化的热量，转送到常温环境条件下去应用。就拿空气源热泵热水机组而言，利用了制冷工质循环过程的“泵”热原理：

少量电能驱动机组进行，单位时间用电量为Q1；机组运行，利用制冷剂的相变从空气中吸收大量热能Q2；冷水进入机组，被加热成高温热水，得到Q3。

根据能量守恒定律：输入能量=输出能量即Q3=Q1+Q2

标准工况下：Q2=3.6Q1，故Q3=Q1+3.6Q1=4.6Q1

性能系数COP=输出能量/输入能量=Q3/Q1=4.6

即相当于消耗1kW的电能得到4.6kW的热能。

其中从空气中吸收的热能Q2是免费的，故公式中“输入能量”不包括Q2。

可见热泵热水机组是当前最为节能的、最为环保的制取热水的设备，也是最为安全、可靠的、最为简便的热水设备。可以广泛用于住宅、医院、宾馆、酒店、学校、美容理发、餐饮洗浴，以及室内游泳池、桑拿等场所。

一个以热泵热水机组为热源的中央热水系统，最基本的组成是机组、蓄热水箱、循环加热泵及其管路和室内热水输配系统。而前三者综合起来，可以称之为“热源部分”。热源部分由机组，通过循环加热泵和相应管路与蓄热水箱构成一个加热循环，加热后的热水通过泵或重力外送：图1 就是一个开式循环加热热源系统。图2 是一个闭式循环加热系统。

直热循环式热泵与循环式热泵对比

空气源热泵热水机组是当今世界上开拓利用新能源最好的设备之一，是继锅炉、燃气热水器、电热水器和太阳能热水器之后的新一代热制取装置。在能源供应日益紧张的今天，空气源热泵热水机凭借其高效节能、环保、安全等诸多优势迅速在市场上得以推广。

系统简图

市场上已有的热泵热水机组多为循环式热水机组，即一箱冷水经过机组循环加热，最终将整箱的冷水加热为热水。循环式热泵热水机组在整个加热过程中不能够使用热水，即客户要根据机组运行情况分时段使用热水。循环式热水机组的这一性影响和制约了客户的使用要求，给客户带来了诸多不便。

一、循环式加热方式，总结起来有两种：

第一种：首先把保温水箱全部灌满冷水，通过循环水泵把水箱的水打进热泵主机加热。一般来说，每一次循环能够把水升温升高10℃左右。举个例子，我们现在要把温度20℃的水加热至60℃，采用循环式热泵则大概就需要热水泵经过5次左右循环。而且当水箱的温度达到40℃以上时，由于温差减少了，单位时间内的热传递效率就同时减少，从而导致后期的加热效率大幅度降低。

第二种：在热泵机组中装配一个小型保温水箱和一个大型水箱，热泵机组先把小水箱灌满水，把小水箱的水加热至55℃后再通过循环水泵把热水传递至大型水箱。一来，小水箱增加了设备的成本和故障几率；二者，增加循环水泵也等于增加了设备的成本和故障几率。大水箱容易因散失热量而小试降低，导致供水效果差。

循环式加热方式由于受到R22制冷剂特性的影响，为确保热泵热机组安全可靠运行，循环式热泵热水机组的出水温度一般在45~55℃之间，即水箱内的最高水温只能到55℃。热水流经热水供水管道时，由于供水管道的长度、保温措施以及气候特点的不同，最终到达客户使用终端的热水会有3~10℃（甚至更大）的温度温度损减下降。这种条件下使用热水时只需要混很少量的冷水或不混冷水就可以直接使用。

二、直热循环式加热方式

商用直热循环式热泵热水机组的出现很好的解决了上面的难题，为提高客户的可用热水量，同时满足高温热水的需求。

（1）新型热水机组的出水温度能够达到60℃，且出水温度在一定范围内应可自由调整。采用直热式（一次加热式）热水，保证补给给水箱的水直接为60℃

的高温热水，方便客户随时使用。同时应配备补水和水位控制系统，最大程度方便工程的设计安装。

（2）这种直热式热水机组应兼有直热和循环2种加热方式，当整箱热水的温度下降时自动启动此功能为水箱补充热量，且这2种模式可自动切换。

冬季的热水使用需求要远远大于夏季的。在冬季运行时，由于气温较低，蒸发器表面不可避免地会结霜，随着蒸发表面结霜面积和厚度的增加，机组制热水能力不断下降。因此快速除霜对于热泵热水机组是必须的，而且除霜必须干净才能保证机组制热水能力。站在用户需求和设计的角度来看，直热式机组应能很好地解决此问题才能更好地满足市场需求。为了保证机组能够更好地除霜，高温直热式热泵热水机为化霜流露专门设计了一个小型蒸发器来配合化霜组件（专利号：200520056197.7），为确保热水使用需求提供了有效的保障。

上图简单描述了商用高温直热式热水机化霜流路。化霜组件配合小型蒸发器使用使化霜干净快速。化霜组件的原理很简单，采用了电加热组件用于加热冷媒，提供了机组化霜所需要的热量，保证即可快速除霜，又不至于浪费电能，导致电气安全危险。

直热式热泵是直接补热水到热水水箱，即使遇到峰值最大用水量，客户用水温度不受任何影响。由于直接补热水，即使用户把保温水箱的水全部用完，水箱里面的水温都维持在60℃左右，因此可以100%利用，保证供水及时。循环式加热由于补冷水，当遇到大量用水时，水箱温度大幅度下降，水箱温度已经低于40℃，影响用户用水需求。所以选择直热循环式热泵机组是最优的选型方案。