热泵热水器的低温环境运行解决方案
空气源热泵热水系统方案(象山某宾馆)(DOC)
余姚市某宾馆空气源热泵热水工程工程方案方案编号：项目负责人：联系电话：手机：二O一一年十月二十九日一、空气源热泵热水器工作原理传统的热水器（电热水器，燃油、燃气热水器）具有能耗大、费用高、污染严重等缺点；太阳能热水器的运行又受到特殊气象条件的制约；而热泵热水器以空气、水、太阳能等为低温热源，以电能为动力从低温侧吸取热量来加热水，热水通过循环系统直接送入用户作为热水供应。
它利用设备内的冷媒从自然环境空气中采集热能并通过热交换器使冷水升温，同时排放冷气。
其工作原理如图1所示：图1 热泵热水器工作原理二、产品特点本公司空气源热泵热水器的核心部件：压缩机，全部选用copeland谷轮公司生产的高效涡旋压缩机，适用于热泵热水器上使用。
空气源热泵热水器的关键配件，均选用ALCO商业制冷及空调系统配件。
热泵热水器与传统热设备相比，有以下显著特点：2.1 高效节能空气源热泵热水器能效比COP 值在5~6 之间（标准工况下），即使在冬季超低温情况下也达到 1.8（-7℃），全年综合能效比COP 值在5~5.5 间。
高于市面上一般的热泵热水器。
2.2 使用安全加热方式完全不同于普通电加热，从根本上杜绝了普通电加热漏电、干烧等安全隐患；电路只有控制线路而无强电线路连接，实现了完全水电分离。
2.3 健康环保无任何有害气体排放；无温室气体排放；无致酸雨气体排放；无废热污染。
2.4 技术先进采用先进的控制技术，整个系统处于自动控制的运行状态之中。
2.5 运行稳定、维护简单，维护费用极低空气源热泵热水器系统简单；无需专人管理、维护，因而可极大降低维护、维修费用。
2.6 清洁无垢小温差传热，不结垢，清洁方便。
三、工程方案设计3.1 工程概况根据本工程现场了解的情况，目前宾馆房间65间，主要供应热水为日均12m³。
3.2 设计依据根据机组在余姚冬季时使用的最低环境温度5℃，以及机组在对应的环境温度下的制热量而对应选型，设计自来水进水最低温度10℃，设定热水出水温度为55℃。
补气增焓技术说明
环境下热水供应要求。
２ 热泵热水系统低温适应性研究现状
２．５ 复叠式循环系统 马最良［ ４］ 、余银平［ ５］ 等提出了双级耦合热泵， 采用了通常的
针对上述提到的空气源热泵热水系统在应用中出现的问 复叠式循环系统。空气 － 水热泵从大气中吸取热量， 提供 １０～
题， 科研人员对此进行了诸多研究， 以解决空气源热泵在低温工 ２０℃的水， 以此作为水源热泵的低位中温热源， 水 － 水热泵再
高压缩机的功率， 增加制热量。但是这种方法也只能在环境温度 到限制。
不是特别低的时候使用， 系统制热量变化并不大。
王 林［ ７］ 等 提 出 了 一 种 在 低 温 环 境 下 能 扩 大 制 热 能 力 空 气
２．２ 辅助加热装置
源热泵装置， 该系统由高温环路和低温环路组成。按复叠循环
在工程应用中， 通常采用辅助热源的方法来改善热泵热水 运行时冷凝温度高的环路定义为高温环路， 冷凝温度低的定义
田长青［ ３］ 等提出在热泵热水系统中的低压级采用变频压缩
幅员辽阔， 气候特征多异， 空气源热泵热水器的 制 热 量 和 制 机双级热泵热水机组。系统在蒸发温度为 － ２５℃／ 冷凝温度为
热效率， 随着环境温度的降低而不断降低， 冬 季 用 户 仍 然 需 ５０℃时， 制热性能系数高于 ２．０， 高压级压缩机排气温度不会超
３ 补气增焓热泵热水器系统
随着压缩机制造技术的飞速发展， 压缩机厂家推出了一种 中间补气的涡旋压缩机。补气增焓涡旋压缩机加经济器系统可 以在低温环境下正常使用， 其系统流程见图 １， 从冷凝器出来的 液体分为 ２ 路： 主路为制冷回路， 辅路为补气回路。主路的制冷 剂液体直接进入经济器； 辅路的制冷剂液体经膨胀阀 Ｂ 节流降 压 后 也 进 入 经 济 器 。这 两 部 分 制 冷 剂 在 经 济 器 中 产 生 热 交 换 后 ， 辅路的制冷剂变为气体后被压缩机的辅助进气口吸入， 主路的 制冷剂变为过冷液体经膨胀阀 Ａ 降压后进入蒸发器， 在蒸发器 中汽化后被压缩机吸气口吸入。主路和辅路的制冷剂在压缩机 工作腔内混合， 再进一步压缩后排出压缩机外， 进入冷凝器， 从 而构成了封闭的工作循环。
空气源热泵热水器通风量及气流方向设计
１ ． 引 言 随着 人 们生 活 水平 的不 断提 高 ，热 水 供应 、建 筑供 暖 等 方面 的能源 消 耗 也在 不 断增 加 ，在 倡导 可 持续 发 展 的 当今 社会 ，
水 器 和 太 阳能 热 水器 ，但是 相 比其他 类 型 的热 水 器 空气 源 热泵 热 水器 节 能 环保 、运 行 安全 等优 点 ，在 用水 舒 适度 等 同的条 件 下 ，加 热相 同产 水 量 ，空 气源 热 泵 热水 器 的 平均 用 电 量 只有 电热 水 器 的 １ ／ ３ ；输 入 同 等 电 功 率 ，输 出 热 水量 是 电热 水 器 的３ 倍 以上 ，因而 空 气源 热 水 器 受到 广大 消 费 者 的青睐 ，是 极 具开 发和 应用 潜力 的 。 目前 在我 国 ，一般 的空气 源 热泵 热 水
成为其进 军北方市场的最 大牵绊。本文通过对 空气源热泵热水器在 冬季低温环境 下通 风量和气流方 向的研究 ，提 出选用双速 风机或变频风机 以及 改变蒸发器气流 进 出方 向来解决这 一问题 。
【 关键词】 空气源 热泵热水器 ；通风量；气流方向
蕴 含 的 热量 （ Ｍ １ ＋ Ｍ ２ ）传 递 给 冷 水 ，当 冷 挥 着 重 要作 用 。现 有 的 热泵 热水 器 ，其 蒸 水被 加 热 Ｎｓ ｏ ℃至６ Ｏ ℃时 ，直接 进 入保 温 发 器 的气流 多为 顶 出风 和侧 出风 ，即 空气 水 箱 中储 存 起 来 以供 人 们 的 日 常 生 活 使 首 先经 过 蒸发 器 ， 降温 后从 顶 部或 侧 面排 用； 出 ，这 种气 流 布置 没 有 充分 把压 缩 机 、管 利用 太 阳 能 、风 能 、水 能 、地 热 能 、 空气 （ ４ ）释 放 完 热 量 的制 冷 剂 再 以液 体 道 的余 热进 行 回 收从 而 造成 不 必要 的 热 能 能等 绿 色环 保 的新 型能 源 ，成 为 能源 发 展 的形 式 流 回膨 胀 阀 ，在 进 行节 流 降压 ，如 损 失 。因此 提 出 改变 气 流方 向，将 气流 的 的新 趋 势 。 空气 源 热泵 热 水器 就 是利 用 热 此循 环往 复 。 方 向设 置 为 ： 顶 部 进 风 ，这 样 空 气 和 管 泵 吸 取 周 围 空气 中 蕴藏 着 的热 能 ， 并把 热 ３ ． 空 气源 热泵 热水 器通 风量 的设 计 道 、压 缩机 就 能进 行 充 分 的热交 换 ，然 后 量 传 递 给 水 ，为 人 们 的 日常 生 活 提 供 热 空 气 源 热 泵 热 水 器 产 生 的 热 水 中 的 再进 入 蒸发 器 ，从 而 把压 缩 机和 管 道 的余 水 。 目前 市场 上 主 要有 电热水 器 、燃 气 热 热 能 来 源 分 为 两 个 部 分 ， 一 是 压 缩 机 做 热加 以 回收利 用 。
空调热水机机组在低温地区的应用试验
ｍ ５ ｍ，１Ｗ／ ．１Ｗ／ ０ ｍ。为了验证采用其防冻功能 ，我们进行 ＿如 ｒ
下试验 ：
带最高维 持温度 ；温度变化 时 ， 热带功 率变化 曲线 ，如 Ｉ 伴
所示 。
伴热带可 以采用外 绕式或直接绑缚方式 安装 ，由于伴热带
要求 的折弯半 径较大 ，无法采 用外绕方式 ，试验 时同管道平
２试验方案及测试数据
自限温伴热带是一种 电热元件 ，在两平 行金属导线 间，填
３ ．１ ６ ５ ３ ．３ ３ ４
３．５ ５ １
３．１ ２ ４ ２．９ ９ ４
４ ．１ ０ ８
３．６ ８ ０ ３．１ ５ ６
３ ．３ ５ ５
３．０ ２６ ２．９ ９６
３．２ ６ ８
３ ．５ ５ ４ ３．５ ３ ８
Hale Waihona Puke ３．８ ３ ５ ３．９ １ ０ ２．８ ７ ５
４．９ ５ １
铺设 ，采用 的 Ｐ Ｒ水管长 ４ 按一定距离均布 ｌ ５ Ｐ ｍ， 『 个测温点 ，
其中 ２ 个测温点布置在同一段长度 （ 伴热带处及对于管外侧 ）， 以便检测伴热 电加热点与管道 上的温差 （ 相关测试数据 见表 １ ）
具 体 的 安装 如 图 ２：
充有具有正 温度 系数 （ Ｔ ）的高分子 材料 。当电流进 入一导 ＰＣ 线 后穿过导 电性高 分子材料 到达 另一导线而形 成一 回路 。电能 将使导 电性 Ｐ Ｃ Ｔ 高分子材料升温 ， 此时 Ｐ Ｃ材料电阻随之增加 ， Ｔ 当 Ｐ Ｃ达到转化温度时 ， Ｔ Ｔ Ｐ Ｃ材料 电阻激增并大到可阻断电流 ，
太阳能热水器如何应对低温环境
太阳能热水器如何应对低温环境太阳能热水器是一种利用太阳能发热原理，将太阳能转化为热能供给家庭使用的装置。
然而，在低温环境下，太阳能热水器的性能可能会受到一定的影响。
本文将讨论太阳能热水器在低温环境下的应对策略。
一、保温措施在低温环境中，保温对于太阳能热水器的正常运行至关重要。
有效的保温措施可以减少热量的损失，提高热水的温度。
以下是几种常见的保温措施：1. 绝缘材料：在太阳能热水器的储水箱和管道上使用合适的绝缘材料，如聚氨酯泡沫，可以有效地减少热量的散失。
2. 玻璃罩：在太阳能热水器的集热器上覆盖一层高透明玻璃，可以减少外界冷风对集热板的冷却，提高集热效率。
3. 混凝土基座：太阳能热水器的安装基座选择以混凝土为主，可以提供更好的保温效果，减少与大地的热量交换。
二、抗冻措施低温环境中，水的结冰可能会对太阳能热水器造成损害。
因此，在寒冷地区，需要采取一些抗冻措施来确保太阳能热水器的正常运行。
以下是几种抗冻的方法：1. 抗冻液：在储水箱和管道中添加抗冻液，如环保乙醇、食品级的抗冻液等，可以防止水的结冰，保证热水器的正常工作。
2. 排空措施：当长时间不使用太阳能热水器时，应将储水箱和管道中的水排空，避免水结冰造成设备的损坏。
三、优化系统设计在低温环境中，通过合理优化太阳能热水器的系统设计，可以提高其适应低温环境的能力。
以下是几种优化设计的建议：1. 保证集热器的正常工作：在低温气候条件下，太阳能热水器的集热器可能会受到结冰或覆盖厚冰的影响而无法正常工作。
因此，设计时可以选择容易消除冰雪覆盖的材料，或者采用可移动的集热器，方便进行清洁和维护。
2. 加热器的选择：在低温环境中，太阳能热水器的辅助加热装置非常重要。
可以选用具有良好抗冻性能、高效加热的加热器，如电热棒、热泵等，来保证在太阳能不足或气温过低时，依然能够提供热水。
3. 管道的保护：低温环境下，太阳能热水器的管道容易受到冻裂的损坏。
为了保护管道，可以采用埋地管道、在管道上覆盖绝缘材料等方法，有效地提高管道的抗冻性能。
不同气候条件下的空气源热泵热水器应用分析
图 ２ 不 同 水 温 下 的 ＣＯＰ 值
从 图 ２可 以分析 出 ，在热泵 （下 文 中的空 气源 热泵 热水 器都 简称 为 热泵 ）把水 从 １５℃加 热 到 ５５ ℃时 ，ＣＯＰ值 变化 基本 为直线 ；随着水 的 温度越 来 越高 ，换 热效 果 也 就 越 来越 差 ，与 ＣＯＰ值 随水 的 温度 升 高 而逐 渐下 降 的趋 势 是 一致 的 。这 也 可 以
阻测 温 仪 。以及 自动水 量测 试装 置 等
试 验方 法 按 国家 标准 ＧＢｆｒ ２３ １３７—２００８ 《家用
和类 似 用途 热泵 热水 器》翻的要 求进 行测 试 。
其 计算 方法 ，按 ＧＢ／Ｔ ２３１３７—２００８所 示 ：
Ｕ＝Ｖ／Ｈ １）／１ ０００
ＴＦＤ谷 轮 压缩 机 。５００ Ｌ的保温 承 压水 箱 ．套 管 式
换热 器及 翅 片式蒸 发器 。试 验装 置采 用可控 空气 干
湿 球温 度 、水 温 及 流量 的商用 制 冷 产 品测 试 装 置 ，
试验 台采用 自动测 试 系统 ．功率 测量 采用 功率 测试
仪 ．环境 温度 采集 用热 电偶 ．水 温 温度采 集用 铂 电
电 子 产 品 可 靠性 与 环 境 试 验
２０１２芷
Ｙｏｒｋ： Ｓｕｍ ｍａｒｙ Ｒｅｐｏｒｔ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｆｏｒ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ Ｓｔａｔｅ Ｅｎｅｒ－
ｇＹ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ， ２００３．
【２】沈 维 道 ，童 钧 耕 ．工 程 热 力 学 ［Ｍ】．第 ４版 ．北 京 ：高 等 教育 出版社 ．２００７：８１—８９．
【３】ＧＢ／Ｔ ２３１３７—２００８，家 用 和类 似 用 途 热 泵 热 水 器 『Ｓ１． 【４】李翔 ，张旭 ，倪龙 ，等．热 泵热水器运 行 中常见 问题分
空气源热泵热水器通风量及气流方向设计
空气源热泵热水器通风量及气流方向设计【摘要】空气源热泵热水器以其安全、节能、环保等优势开始走进千家万户，但是由于技术还不是很成熟，空气源热泵热水器在低温环境下不能保证稳定运行，成为其进军北方市场的最大牵绊。
本文通过对空气源热泵热水器在冬季低温环境下通风量和气流方向的研究，提出选用双速风机或变频风机以及改变蒸发器气流进出方向来解决这一问题。
【关键词】空气源热泵热水器；通风量；气流方向1.引言随着人们生活水平的不断提高，热水供应、建筑供暖等方面的能源消耗也在不断增加，在倡导可持续发展的当今社会，利用太阳能、风能、水能、地热能、空气能等绿色环保的新型能源，成为能源发展的新趋势。
空气源热泵热水器就是利用热泵吸取周围空气中蕴藏着的热能，并把热量传递给水，为人们的日常生活提供热水。
目前市场上主要有电热水器、燃气热水器和太阳能热水器，但是相比其他类型的热水器空气源热泵热水器节能环保、运行安全等优点，在用水舒适度等同的条件下，加热相同产水量，空气源热泵热水器的平均用电量只有电热水器的1/3；输入同等电功率，输出热水量是电热水器的3倍以上，因而空气源热水器受到广大消费者的青睐，是极具开发和应用潜力的。
目前在我国，一般的空气源热泵热水器在我国长江以南得到广泛应用，但是我们发现其在长江中下游及长江以北地区市场占有率明显不足、消费需求不高，究其原因是由于空气源热泵热水器在北方冬季的低温环境中无法保证安全高效运行。
如果外界环境温度较低，则空气源热泵热水器的制热量会迅速降低，不能满足人们生活需要；同时处于低温环境中的室外蒸发器的蒸发温度也会降低，为满足人们室内所需温度，极易造成压缩机超负荷工作，长时间如此会导致压缩机被烧坏或严重损坏。
空气源热泵热水器的应用与空气密切相关，因此本文从通风量和气流方向两个方面来的探究改善空气源热泵热水器在低温环境中的正常运行。
2.空气源热泵热水器工作流程空气源热泵热水器的结构组成主要包括由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四部分，其中压缩机是最核心部件。
北方地区低温环境下空气源热泵应用研究
北方地区低温环境下空气源热泵应用研究摘要随着清洁供暖深入推进和“煤改电”政策的落实，空气源热泵以优异的节能效果、良好的用户体验、使用维护方便等显著优点，成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种。
空气源热泵在低温环境下应用时，突出问题是制热能力受室外温度波动和结霜严重程度的影响。
本文结合低温环境下空气源热泵应用现状和典型问题，针对低温环境情况，进行空气源热泵应用的适宜性研究和应用时的关键技术指标计算方法的研究，提出提高低温环境下空气源热泵应用性能的建议和措施，以促进空气源热泵技术在清洁供暖应用领域的推广应用。
关键词空气源热泵；低温环境；应用适宜性；计算方法；建议；措施1 北方地区空气源热泵应用现状和典型问题分析空气源热泵在北方地区低温环境下的推广和应用，关注的焦点就是它的应用受到气候条件的约束，热泵机组出现的突出问题是制热能力受室外温度波动和结霜程度的双重影响。
2 低温环境下空气源热泵应用的适宜性研究2.1低温环境下空气源热泵应用的适宜性研究按照《民用建筑热工设计规范》（GB50716-2016）的建筑热工设计原则[1]，建筑热工设计区划分为两级。
其中，严寒、寒冷地区的建筑热工设计区划指标见表1所示。
表1 建筑热工设计区划指标及设计要求[4]一级区划名称区划指标二级区划名称区划指标主要指标辅助指标严寒地区（1）t min.m≤-10℃145≤d≤5严寒A区（1A）6000≤HDD18严寒B区（1B）5000≤HDD18＜6000严寒C区（1C）3800≤HDD18＜5000寒冷地区（2）-10℃＜t min.m≤0℃90≤d≤5＜145寒冷A区（2A）2000≤HDD18＜3800CDD26≤90寒冷B区（2B）CDD26＞90北方地区的严寒B区气候酷寒，极端最低温度低于-30℃，可选择-35℃超低温空气源热泵；严寒C区气候寒冷，极端最低气温在-25℃左右，宜选择-25℃超低温空气源热泵，可保证供暖期的正常启动和运行；寒冷A区和寒冷B区冬季平均气温在0℃左右，冬季供暖期气候整体比严寒地区温和，寒冷A区可选择配备低温空气源热泵以应对极端最低气温，寒冷B区选择常规空气源热泵即可。
低温强热型热泵机组
低温强热型热泵机组※产品型号※低温强热型热泵机组介绍普通空气源热泵热水器，主要有翅片式蒸发器、压缩机、热水冷凝器和膨胀阀四部分组成，通过让工质不断完成蒸发（吸取蒸发器中的热量）→压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将低温环境里的热量转移到水中。
低温型热泵热水机组与普通空气源热泵热水器的区别在于，它采用喷气增焓压缩机，压缩机增加了一个接口，整个制冷系统增加了一个增焓回路，如图所示。
在低温环境下，冷凝过后的液体分成回路，A回路通过节流机构蒸发进入板式换热器，对B回路的高温液体进行冷却，然后进入压缩机中间回气口，B回路的液体在进入膨胀阀节流，进入蒸发器，然后蒸发回压缩机回气口。
这样就大大增加了制热量，提高了制热的效率。
※产品优势低温热泵机组主要针对寒冷地区的气候特点设计，可满足家庭以及商业场所的采暖和生活热水需求，具有超强的低温制热能力，解决了普通热泵在北方低温环境下无法满足需求的问题。
1、适用场所：采用分体式设计，彻底解决防冻问题。
220V、380V电源，侧出风、丁出风可选，适用于低温地区的家庭、医院、酒店以及其它商业场所。
2、超高能效：采用喷气增焓技术压缩机，提高制热效率。
相比常温热泵，制热量大30％、省电20％以上。
3、超低温制热：采用喷气增焓技术压缩机，机组可在-25℃下正常制热，确保整年机组正常运行。
4、智能的抑霜、除霜技术：蒸发器采用大风量设计，从而减少结霜采用高效波纹翅片提高翅片效率，减少冰霜的形成速率，以免结霜堵塞翅片。
针对北方低温，含水分较少的气候特点，采用“时间+温差变化率”的模糊PID除霜控制技术确保除霜及时，除霜干净，同时防止无霜时错误判断除霜条件，避免了无效除霜的能量浪费。
独特的底盘加热技术，确保冷凝水顺利排出，不易冻结换热器。
※机组技术参数低温型空气源热水机组②低温型空气源冷热水机组（整体式）③低温型空气源冷热水机组（分体式）。
低环境温度空气源热泵(冷水)机组说明
寒冷地区室外计算温度统计
供暖期不保证小时数比例
室外设计温度（℃）
-6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 北京 天津 石家庄 西安 郑州 济南 太原 兰州
根据E+：CSWD气象数据绘制
各城市气象数据的来源为DeST能耗分析典型年的气象数据
二、低温热泵国标有关问题
风机盘管末端供回水温度研究：
研究目的
• 验证地板采暖的41℃供水温度能否满足风机盘管末端冬季 的供暖需要
研究方法
• 选取典型房间，计算冬夏负荷和相关空调参数 • 按夏季设计工况进行风机盘管选型 • 验证冬季风机盘管的供暖能力（K值）是否满足冬季供暖 需要
二、低温热泵国标有关问题
不设专门的新风管，新风由门窗渗透入室内
二、低温热泵国标有关问题
计算结果：
根据上述计算方法，以本文所选取的典型房间为例， 冬季环境温度-12 ℃ ，相对湿度45%的情况下，供水温 度40.8℃时，可实现送风温度33.9 ℃，即可满足室内21.5 ℃的要求。
结论：
无论采用地板辐射供暖方式，实施采用风机盘管送风 方式，供回水温度38/41 ℃，均可以满足空调设计要求。
一、低温热泵技术与产品
补气增焓技术（中国、美国发明专利）
提高低温制热量及COP，改变热泵性能随环温下降而 快速下降的特性。
提高可靠性，拓展压机压比应用范围。 在高温制冷工况下，同样能提高制冷量及EER值，同 时也能提高该工况下的可靠性。 热力系统成本增加不超过10%。
一、低温热泵技术与产品
以地板采暖为应用末端确定热泵额定供回水温度
• 考虑因素：舒适性，经济性 • 影响因素：室内负荷，辐射地板具体形式
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再配上带冷凝管的水箱就成空气源了。 难道空气源热泵热水器真的是这样吗？
下面我们以１．５匹空调的外机与我 公司同功率的空气源热水器主机配１５０Ｌ 水箱来作一对比分析（以Ｒ２２为例）。
首先，主机压缩机排气温度对比： （见图１、２）。
由图中可以看出：锦江百浪在水温
热泵热水器的低温环境运行解决方案
程问题，如设计规
范、标准等。
需要特别一提
的是，在土壤源热泵
中近年来出现了一
种直接蒸发式的产
品和技术，它不是在
地下埋水管，利用与 土壤换热的水作为
图７双缸变容压缩机
低温热源，而是将蒸发器盘管直接埋入地
下与土壤换热。由于省却了水作为中间换
热介质，可望获得更高的效率。
４结束语 为了良好地解决热泵热水器的低温环
万方数据
目前人们最关注的是空气源热泵热水 器，它因以环境空气为低温热源从中吸收 热量而得名。由于空气源热泵热水器不受 低温热源的限制、安装灵活、使用方便，有 可能实现冷热联供、且易于小型化而有可 能进入居民家庭，从而具有更大的市场潜 力。但正由于使用空气作为低温热源，空 气源热泵热水器也存在着在北方冬季气温 较低时使用的一系列问题，目前中国的市 场范围主要在长江以南地区，这无疑大大 限制了空气源热泵热水器的应用与发展。
２ Ｋａｔｓｕｍｉ ＨａｓｈｉｍＯｔＯ ＴｅｃｈｎＯｌｏｇＶ ａｎｄ Ｍａｒｋｅｔ ＤｅｖｅＩｏｐｍｅｎｔ ｏｆＣ０，ＨｅａｔＰｕｍｐＷａｔｅｒＨｅａｌｅｒｓ （ＥＣＯ ＣＵＴＥ）ｉｎ Ｊａｐａｎ．１ＥＡ Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ Ｃｅｎｌｒｅ
Ｎｅｗｓ｝ｅ始ｒ、／ＯＪｕｍｅ ２４一Ｎ０，引２００６ ３ ＣＯ，Ｈ、Ｐ Ｗａｔｅｒ Ｈｅａｔｅｒ ＳｈＩｐｍｅｎｔｓ Ｊｕｍｐ ｂｙ
目前也有使用用户房间中空气作为 低温热源的产品，由于北方地区冬季都 有供暖，房间中空气温度比较高，使用室 内空气作为低温热源无疑可以解决空气 源热泵热水器的低温环境运行问题。但 这种方式除了增加了房间的热负荷，影 响了用户舒适性外，还存在着安装空间 和噪音等问题。
③采用特殊的压缩机 目前国内空气源热泵热水器均使用空 调压缩机。这种并不是为热泵热水器专门 设计、制造的压缩机，实际上存在着包含 可靠性在内的诸多问题，由于本文不涉及 可靠性问题，对此不予赘述。但空气源热 泵热水器运行的特点是在冬、夏季压缩机 的压力比差别很大，夏季运行时压力比只 有２左右，而冬季运行的压力比往往超过 １０，空调压缩机不可能满足如此大的压力 比变化要求。 目前有压缩机企业开发了双缸可变容
参考文献
１ Ｐｅｎｅｒ Ｎｅｋｓ何ｔ．Ｈ丽ｖａｎｄ Ｒｅｋｓｔａｄ．Ｇ，Ｒｅｚａ Ｚａｋｅ ｒＩ ａｎｄ Ｐｅｒ Ａｍｅ Ｓｃｈｉｅ羽ｏｅ．ＣＯ，一ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｗａｔｅｒ ｈｅａｔｅｒ：ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ“ｃｓ，ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒＩｍｅｎｔａＩ ｒｅｓｕＩｌＳ．Ｉｎｔ Ｊ．Ｒｅ们ｇ．ＶＯｌ，２１，ＮＯ． ３，ｐｐ．１７２—１７９，１９９８
通过改进他们公司的两级转子式压缩机， 热水器所面临的问题主要在于继续提高效
使他的产品（ｓＨＰ—Ｔｃ３７Ｆ）实现了ＣＯＰ 率和不断降低成本。压缩机和换热器的改
４．９。大金克服了摩擦力和叶片尖端气体 泄漏等问题，采用了回转式压缩机，其扩
进是主要措施，寻求新的循环机制（特别
是ｅｊｅｃｔｏｒ）也值得关注。≯ｒ
『编辑，李鹏ｌ
空气源热泵热水器浅析
杭州锦江百浪新能源有限公司诸吉良
目
前，我国各地相继出台了对 热泵支持政策，而从可再生 的空气中吸取热源的新型高
效的节能产品一家用空气源热泵热水器也
在悄然兴起，但有相当数量的消费者对空
气源热泵热水器的认识还很模糊，有人说
就是空调的制热，只是内机改为水箱，以
制取热水代替空气制热，只要买个外机，
境运行问题，上述的技术路线往往需要结 合使用，并且由于各自的特点和适用性不 同，很难有一种技术路线可以解决所有问 题或适用于各种不同的用户，这就要求用 于低温环境的热泵热水器产品的多样化和 系列化。但从技术上讲，解决热泵热水器 的低温环境运行问题是完全可行的，大力 发展低温制热技术也是热泵热水器产品得 到发展和广泛应用的必行之路。簋ｒ
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
李红旗 北京工业大学
家电科技 CHINA APPLIANCE TECHNOLOGY 2008(3)
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在制热量降低的同时，热泵热水器的 效率也随蒸发温度的降低而降低，因为作 为制冷系统热泵热水器运行时的工作温差 在不断提高。图３所示为相应的效率计算 结果。从图中可以看出，在假设蒸发器的 传热温差为１０℃时，环境温度·１５℃时采 用简单制冷循环的热泵热水器的理论制热 效率仅有１．４，更何况实际产品的效率远达 不到理论值。这就意味着在环境温度较低 时，空气源热泵热水器不但制热量不能满 足用户的需求，还将丧失其高效的优势。
ｒ编辑，李鹏ｊ
热泵热水器的低温环境
运行解决方案
北京工业大学李红旗
１概述 热泵热水器利用制冷循环的原理从自
然环境中吸取热量，并消耗少量的电能将 此热量传递给水以生产生活热水。与常规 的电热水器相比，热泵热水器所消耗的电 能只是能量传递的动力而具有很高的效率， 热水得到的热量为热泵热水器从自然环境 中吸收的热量与所消耗的电能转换的热量 之和。这一特点使热泵热水器在当前全球 范围内能源短缺的形势下具有无可比拟的 优势。此外，热泵热水器在运行时没有任 何污染物排放，也符合当前国家对环境保 护日益提高的要求。并且，在能源价格不 断上升的当今社会，热泵热水器的高效率 和低能耗也给用户带来运行费用的大幅降 低。因此，我国热泵热水器正逐渐成为一 个具有巨大发展潜力的新兴产品和产业。
以增加效率。
●高效率
以上特点和趋势一定程度上解释了日
高效率是Ｅｃｏ ｃｕｔｅ技术成功地一个 本Ｅｃｏ ｃｕｔｅ市场的快速增长。经预测，到
很主要的因素。每个制造商都在发展自 ２０１０年，日本的热泵热水器市场用量将达
己独有的技术，使用不同设计的压缩机 到５１０万台。这一数字不一定准确，但预
或换热器，来改进自己产品的效率。三洋 示着Ｅｃｏ Ｃｕｔｅ的巨大市场潜力。ｃｑ热泵
６３％，ＪＡＲＮ Ｊａｎ ２５ ２００７ ４ Ｊａｐａｎｅｓｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｎｅｗｓ：ｗａｔｅｒ ｈｅａｔｉｎｇ ｍａｒｋｅｔ
ｈｅａｔ ｕＤ．ＪＡＲＮ Ｊｕｎｅ ２５ ２００７ ５ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ’ ｂｒｏｃｈｕｒｅｓ（Ｄｅｎｓｏ、Ｓａｎｙｏ、
ＤａＩｋｉｎ、Ｔｏｓｈ№ａ、Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ（ＮａｌｉｏｎａＩ）、 ＨｉｔａｃｈＩ、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ ＥＩｅｃｔ—ｃ Ｃｏｒｐ．（Ｍｅｌｃｏ）、 ＳＡＮＤＥＮ、Ｃｏｒｏｎａ、ｌｔｏｍｉｃ、ＣＨＯＦＵ） ６中国节能橼会节电与绿色电能委员会报告
吸入的制冷剂质量近似呈线性降低。 由于制冷系统的制热量与制冷剂的
流量成正比，所以，空气源热泵的制热量 随着蒸发温度的降低也随之降低，图２所 示为相应的制热量计算结果（以蒸发温度 ２０℃为计算基准）。如图所示，随着环境 温度的下降制热量也随之减小，当蒸发 温度降到一２０℃时，制热量只有原来的 ２１．７％。假设蒸发器的传热温差为１０℃， 这就意味着环境温度从２０℃降到一１０℃ 时，制热量将衰减近８０％。尽管这只是 一个粗略的估算，但也说明了在环境温 度较低时，热泵热水器的制热量即加热 水的能力将无法满足用户的需要。
动保持水温、水位，并且根据使用者习惯 大了气缸体积增加了效率。同时，大金的
选择最优的水量。东芝热泵热水器有一种 凹凸水侧热交换器，使水流在经过凹凸
功能，可以在９分钟之内将２００Ｌ的水从 不平的表面时产生紊流，加强换热，增加
３０℃加ห้องสมุดไป่ตู้到４０℃，达到业界最快。
效率。电装则采用ｅｊｅｃｔｏｒ来恢复膨胀功，
量转子式压缩机，该产品的两个气缸可以 实现串并联切换（图７）。可以设想，当将 该产品用在热泵热水器上时，夏季采用并 联运行或单缸运行以实现较小的压力比、 冬季采用串联运行获得较大的压力比。因 此，较好地适应了热泵热水器压力比变化 的要求。其关键在于两个气缸容积的匹配。
④变频技术 由于制冷系统的制热量与压缩机的转 速成正比，而压缩机的转速又与电源的频 率成正比，因此采用变频技术将是解决空 气源热泵热水器低温环境运行时制热量不 足的有效手段，其问题在于压缩机不能长 期高速运转。考虑到一般情况下冬季气候 的极限温度往往时间不长，并且变频技术 在空调器中已有长期的应用经验，技术相 对比较成熟，配套能力也较强，采用变频 技术将是一个很好的选择。 ⑤其他技术 采用水作为低温热源的水源热泵不受 环境温度的限制，而且由于水源温度一般 均高于环境温度，热泵的效率相应也较 高，但用户处必须有相应的水源。水源热 泵在空调行业近年来已得到大量的应用， 产品的技术已比较成熟，相对欠缺的是工
一＃
表明较低的环境温度是制约空气源热泵热 水器在北方寒冷地区应用的致命障碍。
３空气源热泵热水器在寒冷地区运行的解 决方案
从上所述，解决低温环境下的运行 效率和制热量问题成为扩大热泵热水器
万方数据
冷 凝 器
冷
蒸
凝
发
器
器
膨胀阀 囝６过冷器系统
由电能产生，这样水得到的热量实际上均 来自于电能，热泵热水器变成了电热水 器。但考虑到在一些地区环境温度极低使 热泵热水器不能满足用户需要的时间不 长，这种方案也不失为一种有效手段。
图４所示为一台实际的空气源热泵热 水器效率的测试结果。效率的实测值也表 现出相同的趋势，在环境温度为５℃，进 水ｌＯ℃出水５５℃时，样机的效率仅有１．０ 左右，与电热水器相比已不存在效率优 势，并且可以肯定，随着环境温度的进一 步降低，效率也将更低。
尽管存在着样机的设计与制造质量方， 面的因素，但无论从理论上还是测试上都