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空氣源熱泵熱水器和太陽能熱水器的制熱特性有類似之處,就是其制熱能力與人們對(duì)熱量的需求相反:當(dāng)天氣越冷時(shí),人們對(duì)熱的需求增加,但是它的制熱能力卻在下降。以一臺(tái)輸入功率為2.2KW的空氣源熱泵熱水器在不同環(huán)境溫度下的制熱能力和一個(gè)普通淋浴者在不同自來水溫度時(shí)對(duì)熱量的需求為例,它們只有在兩線相交的點(diǎn),制熱能力和需求才能恰好相等的,加大熱泵的功率會(huì)使該點(diǎn)左移但是無論如何也不可能適應(yīng)各個(gè)環(huán)境。本文由上海宏東泵業(yè)制造有限公司轉(zhuǎn)載發(fā)布。上海宏東泵業(yè)專業(yè)生產(chǎn)耐干磨管道離心泵,不銹鋼磁力泵,氣動(dòng)隔膜泵,氟塑料泵等;歡迎訪問官網(wǎng)查詢具體產(chǎn)品信息。
由于現(xiàn)有的熱泵熱水器基本上都不能調(diào)節(jié)輸入功率,只有按照固定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行制熱循環(huán),為了滿足用戶的使用,不得不配備保溫水箱,用增加機(jī)組工作時(shí)間的方法,滿足用戶短時(shí)間內(nèi)的使用,而且由于熱泵不能像電熱水器那樣把水溫加的很高,一般要求在55℃一下,為了保存足夠多的熱量,唯有加大保溫水箱這一途徑。
水溫低,熱容量小,就必須采用較大容積的保溫水箱,最大水箱達(dá)到800L,最小也是在100L以上,在酒店、學(xué)校等大用水量的工程熱泵熱水系統(tǒng)中,動(dòng)輒數(shù)十甚至數(shù)百噸的保溫水箱。
但是保溫水箱的加大,又會(huì)出現(xiàn)如下問題:成本和占地面積增大,用戶的預(yù)熱時(shí)間延長,散熱損失增加,在少量用熱水時(shí),必須加熱全部水箱的冷水,不及時(shí)使用又會(huì)形成較多的“剩余熱量”。這一點(diǎn)在家用熱泵熱水器中表現(xiàn)十分突出,由于保溫水箱要靠自來水的壓力方可出熱水,冷熱水的混合使得使用完畢后,箱內(nèi)熱水高于使用溫度的部分熱量,在長時(shí)間的間隔時(shí)間里散失,我們把改造熱水的效率稱為制熱效率,把實(shí)際使用的效率稱為使用效率。同時(shí)過大的保溫水箱造成安裝不便和費(fèi)用較高。
在漫長的等待時(shí)間中熱量不斷耗散,極端的情況下,用戶總的熱效率甚至低于電熱水器。舉一個(gè)例子:
某用戶度假別墅裝有一臺(tái)1.5匹、320L的分體式家用熱泵,每周末在此休假使用,在20℃左右的環(huán)境溫度和20℃自來水溫度的條件下,預(yù)熱水至50℃時(shí)開始淋浴,淋浴熱水水溫42℃,流速為6L/min,15min后借宿,用溫度42℃的熱水共90L。實(shí)際使用的熱量為1800kacl,淋浴完畢后保溫水箱內(nèi)剩余熱水的平均水溫為44.37℃。
假定熱泵制熱效率為3.5倍,則其將水箱加熱至50℃的耗電量為3.19KW·h電在電熱水器中可以產(chǎn)生2743kacl熱量,而熱泵熱水器花費(fèi)同樣的電,總的制熱量為9600kacl,看上去制熱效率很高,但是在這個(gè)實(shí)際使用的例子中,該用戶淋浴使用熱水折合熱量(有效熱量)為1980kacl,那么他使用熱水的總效率僅為72.18%,比電熱水器效率更低。
在具體實(shí)踐中,制熱效率高并不意味著總的使用效率高,配置不當(dāng)?shù)谋厮洌瑫?huì)使大幅降低總的使用效率,使用效率才是有實(shí)際意義的效率。
輸出功率難以調(diào)節(jié)和發(fā)熱量不足,是熱泵熱水器的重要缺陷,為此付出的代價(jià)就是配備龐大的保溫水箱,以及使熱泵不得不工作在較高的溫度區(qū)間,本來人們的生活用熱水40~50℃就已經(jīng)足夠,足夠溫度也恰好是壓縮機(jī)能夠可靠工作和效率較高的溫度區(qū)間,但是為了多儲(chǔ)存一些熱,卻必須驅(qū)使熱泵去制備溫度更高的熱水,這對(duì)熱泵在效率、穩(wěn)定性和工作壽命等方面,都是極端不利的。
即使熱泵已經(jīng)在不合適的高溫下工作了,它的儲(chǔ)熱量對(duì)于淋浴一類大用水量的活動(dòng)來講還是不足的,溫度低,熱容量小,就必須采用較大容易的保溫水箱,保溫是想越大,熱慣性越大,浪費(fèi)越多,配置極大的保溫水箱,是熱泵工程設(shè)計(jì)師們一個(gè)不得已的選擇。
在熱水可以及時(shí)被使用的情況下,直熱加熱式熱泵配備非承壓的保溫水箱,是一個(gè)較為合理的選擇:承壓水箱如果也能“變?nèi)莘e”,告便用自來水頂出熱水的供水模式,將預(yù)熱的熱水大部分用完,也可以顯著地提高總使用效率并使供熱溫度更加平穩(wěn)。