浅谈空气源热泵热水器
作者 张金祥
“热泵热水器是怎么回事？”有朋友这样问我。
于是我让朋友坐下来，沏上两杯茶同他侃了起来。
我品了口茶：“正确的说这玩意儿应该叫空气复合源热泵热水器，简称热泵。”
“热泵？”朋友重复道：“那么它里面应该有一只增压泵喽？”
“没有增压泵，也不存在任何我们所知道的气泵，油泵之类。”
“那么它为什么叫热泵？”朋友一头雾水。
“这样，你听我慢慢道来，热泵技术是近年来，在世界上倍受关注的新能源技术，目前较多地应用于冷暖空调机，很多人对热泵这个词很生疏，”
朋友听了点点头“恩！”
“我们都知道，泵是一种能提高位能的机械设备，比如刚才所提到的用于供油系统的油压设备-------油泵，提高水位或增加水压的——水泵，提高空气压力的——气泵，哎------对了，我们日常使用的打气筒”我比划一下，“他就是一个简单的往复式气泵。”
“哦！不过这些泵类都是对所接触的物质直接做功，而热，它不是一种物质，它是一种能。不可能通过泵来提高位能啊！我乡下人读书少，你不要骗我。”朋友调侃的说。
“你说的不错！”我首先对朋友的意见预以肯定：“不过热是必须依靠载体携带来传递的，当然载体可以是固体，比如金属。液体，像水。也可以是气体。你知道热的传递方式有哪儿种吗？”
“热的传递方式有对流，传导，辐射三种方式，对吗？”
“对，回答正确加一百分！”朋友笑了。
我继续说道：“近年来市场上出现应用的一种传热方式——热管，就是这玩意儿。”我在旁边展位上取出一根紫铜管递给朋友。朋友把玩着，看了又看。我倒了一杯水放在地上，“来！我们做个试验，你把这支超导热管抽进杯里，看看效果如何，注意用手捏紧上面那个粗管头。”我促狭的笑着说。
朋友一点也没注意我的表情，当真按我说的做了，几秒钟后事情发生了。
“哇好烫！”杯倒，水泼。朋友看着我的表情，揉着手说：“我上当了，”
“其实，我是让你感觉一下效果。你看，热管能把热从一端传递到另一端，几乎没有阻力，传递速度是铜本身的千倍以上，它的温度是通过工质在真空中相变传热的。
“怪不得这么烫手啊！这与热泵又有什么关系呢？”
“它们之间是有相同之处的，热泵是一种用电力驱动的压缩机，它正反工作可以当作气泵或者真空泵，如果仅限于此，那就将热泵最优越的特征给掩埋了，”朋友疑惑地看着我：“热泵主要的工作就是在闭合回路里对工质进行冷热交换相变循环，最后来完成高效率的热传递，因此，热泵热水机它所释放到水中的热量不是直接用电加热出来产生的，而是通过热泵热水器把热，源搬运到水中去的。”
“等等 ，我不太明白，闭合回路可以理解,也就是将一根空心管折成一个”口”字,将结逢焊死没有开始,也没有结尾,，完了在其”口”字的随便哪处连上一只泵，将管里的水朝着一个方向循环起来。可是，你的说的”热源”它在哪里?””朋友似乎已开始进入感知状态.
“不要急,”我安慰他说:：“刚才你说的不错。我们可以简单的认为，吸热端在吸收热量后,工质蒸发气化,也就是说，蒸发器经过热泵在压缩机压缩后传到水中放热，,冷凝器经回路回到吸热端,周而复始的,闭合循环。这种”搬运”能力与投入热泵的电能之比称作能效比,也叫COP值。.”
“吸热端?冷凝端?----------我知道你的意思,”热源,就是”空气”,对吗?”
“你说的很对!”我确实有些服了这位朋友的感知能力.
朋友更有信心了”是不是这样啊,热泵的热能主要取自于空气或者是其它低热源中无法被利用的潜热,或者是生活工业排放的废热.”
“有进步,你的悟性很高啊”我表扬他道.。他得意地笑了.
“热泵只是消耗少量的电来驱动压缩机,再把这些低品味的热能通过工质收集起来,然后蒸发汽化成为高品味的热能，释放到水中去把水加热,它并没有违背能量守恒定律,”朋友仔细地听着我讲：”就像汽车耗几升汽油将几吨甚至几十吨的热水从甲地运到乙地,只是等待水变冷了以后又运回原地,，载体没变,也几乎没有耗能。我们认为它只是用了少量的机械能就搬运了大量的热能。热泵的”搬运”过程无法直接看到，但是它所产出的热水是可以感到和看到的，消耗的电能也是可以直接测量计算的，这是一种以工质为载体的热能的间接搬运过程。.”
“这不是有点像空调的工作原理?”朋友问.
“是有些类似,现在空调已十分普及,为了降低室内温度,或叫做制冷,空调机将室内的热从空气中吸收过来，搬运到室外放掉，如果能把排放掉的这些热能释放到水中去加热水,那不是更好吗?”
“是啊!那就用空调来做热水罗。”朋友说完自己先乐了.
“不行,由于目前空调机的性能和系统极限，,产45℃以上的热水都已经很困难了,如果强行操作,将会产生系统高压,压缩机高温,甚至会出现系统超压炸裂的危险,直接影响机组寿命.”
“哦!”朋友恍然大悟.
“所以目前中央空调冷热水机组的热水温度在45℃以下,对于室内采暖不断循环,这个温度可以满足工作.”
“那么空调机和热泵工作原理是否相同?”朋友问.
“基本相同,诺卡原理,所不同的是空调无法制中温以上的热水,而热泵热水机组是专业制造热水的,并可以产出更高温度的热水，而压缩机不会过热,系统压力保持正常,”我指着样机：“比如我们的热泵热水机组,它就可以产出65℃的热水.”.
“65℃热水，就只能产这么高的热水吗？”
“不，其实我们知道这么一条常识，热水瓶，家家都有，时间用长了会怎么样？”
“有水垢”朋友答。
“对，有水垢，其实水垢的形成与温度是有关的，一般在65℃以上就极容易产生水垢，而一旦产生水垢将会对机组做热产出消极影响，也就是说，产热慢了，耗能高了，而我们的热泵机组的产热温度65℃是经过测算所给出的合理依据，如果将测温探头从水箱中取出，就能产出97℃以上的热水。”
“哦，------”
“还有我们的热泵机组在做热水时还可提供制冷，制热干燥的工作。”
“我说说看，你看我说的对不对”朋友说：“热泵机的工作原理是利用设备中的冷媒也就是吸热介质从空气中或自然环境中收集热能，并通过热交换器，使冷水迅速提温，同时排放出冷气。”
“对，热泵机组是由一个制冷循环系统组成。包括主机和冷凝器两部分，其中主机包括蒸发器，风机，压缩机及毛细管，制冷器是一只放冷凝盘管的保温水箱，制冷剂不是采用
氟里昂R2.2料也不是单纯的使用工介134a，而是采用一种特殊工质DM--150在蒸发器内吸收外部空气中的热量，再通过热泵循环在冷凝盘管内释放热量，加热水”我边说边指着原理图。“热泵热水器是运用逆诺卡循环原理和热力学第二定律来完成的。”
朋友又问：“那么产品特征如何？”
“我们的空气源热泵热水器有六条特征：
1：高效节能，热泵机以空气体为低温热源制取热水耗电仅为电热水器的1/4，同燃煤，燃油，燃气热水器相比，可节省65％的运行费用。
2，环保无污染，机组运行过程中无任何燃烧物和排放物，是一种可持续发展的节能产品。
3，运行安全可靠，整个系统的运行无传统热水器，比如燃气，燃油，燃煤这些机组中可能存在的易燃，易爆，中毒，腐蚀，触电等危险，是一种安全可靠的热水系统。”
“恩，有些像太阳能热水器”朋友插嘴说。“差不多。”
“4：使用寿命长，运行费用低，机组寿命可达15年以上，运行安全可靠，并可实行无人操作，机组配有智能程序化装置。
5舒适方便，自动化，智能化程度高，系统选择了自控恒温器，24小时提供恒温热水，并可根据用户需求设置热水时间，选择峰时，谷时的电差价。最重要的一点，适用范围广，不受气候影响，可广泛应用于大，中，小型热水集中供应系统，并可制冷气，制热气，干燥，同时不受天气影响，可全天候运行。
“能说具体些吗？把我比做你的顾客，你向我推荐你们的热泵。”
“可以，我们的热泵机组收取的热源来源广泛，比如阳光，雨水，空气，工业废气，废热，无论白天，黑夜，室内，室外，地下室，不管晴天，阴天，刮风，下雨，下雪都能照常工作，不受气候影响，一年四季全天候照常运行，可将该产品放在您指定的任何空间，无需直接光照，安装非常容易，可露天摆放，也可放置在不显眼的角落或地库里，实行无人操作，全自动控制恒温供水，出色的无CPC绝缘，热损失只有2％，可以更长时间保持水温，热效率超出其他常规太阳能产品2倍，冷媒不含氟里昂，无任何废水，废气，废渣排放，绝对环保，而且节能效果明显，与使用燃油，燃煤，电加热热水机相比，至少可节省65％以上的运行费用，让您轻松收回成本，同时使用非常范围广泛，可用于酒店，宾馆，工矿，学校，医院，桑拿，浴室，美容院，游泳池，温室，塑料大棚，反季节瓜果，养殖厂，洗衣店，休闲中心，家庭等，可单独使用，也可集式安装，不同的集热要求，可选择不同的产品系列和安装设计，同时还可免费获取冷气，从任何角度满足您的要求。怎么样？”我一口气说完这些，朋友禁不住鼓掌叫好。
这时正好有顾客上门咨询，于是我让朋友来接待这位顾客。
“你好！”朋友主动和顾客打招呼。“请坐，我能给您提供些帮助吗？”
“啊，我想了解一下你们的产品。”顾客坐下后说。“你们的热水器是太阳能产品吗？
“可说是，也可说不是，因为我们的热泵机组与常规太阳能产品存在着本质上的区别，主要是工作原理有异，常规太阳能产品必须依靠太阳光的直射和辐射才能达到供热效果，而我们的机组，主要是以吸收空气中的低温热能来达到供热效果，同样是产热水，可是所取的热源完全不同，就像茶与咖啡，同样可以起到兴奋的效果，可是程度不同，一杯浓茶可使你失眠，而一杯浓咖啡可就让你一夜合不上眼了！”
顾客点点头又问：“你们的热泵机组根据什么原理工作？”
朋友拿起一支笔指着原理说：“这就是我们的热泵的特别所在，也是市场潜力的理由所在，我们的设备内置一种吸热介质----冷媒它可以在液化状态下常温低于-36℃，因此与外界温度存在着明显温差，冷媒吸收了外界的温差，在蒸发器内部产生压力并汽化，再通过热交换器的工作，使冷媒从汽化状态转化成液化状态，同时将热量释放给水。
顾客仔细的听着又问：“既然主机里有热交换器，那么它是否是用电？”
朋友顿了顿，看了顾客一眼又望望我，我也觉得遇到懂行的了，“是要用电，但电只是以便让热释放出来，而不象常规热水器那样用电或者其它常规能源来直接加热水，比如电，天然气，这类的能源使用效率不可能大于100％，一般都在60-70％之间，而我们的热泵热水器是用少量的电能来驱动压缩机，而不是直接用来加热水，它可以从环境中传递三倍以上的热能，再用这些热能加热水，最终可使热效率达到400％以上，每一吨55℃热水的年平均所耗电不超过15度，电加热热水机每吨水约耗电55度，折合人民币27.5，燃油每吨耗油5.22Kg，折合人民币22元，燃气为8Kg，折合热民币32元，如果算上工维修费用，使用热泵的全年运行成本只是电加热的1/4，燃油热水机的1/3，燃气热水机的1/4，常规太阳能的1/2，当然首期投资比燃油，燃汽略高，但由于热泵的特殊节能效果，一般在一年半左右通过节能方式就能收回成本，锅炉我们知道一般五年以内要更换一次，而我们的机组能运行十五年以上与常规太阳能相比，如果达到相同的供热效果一次性投资要少得多，因此具有高效，环保安全的优势，无任何燃气，电器推动元件，无废水，废气，废渣排放，绝对环保，安全是非常高效和节能的。”
顾客说：“你真会讲，那操作如何？我可怕麻烦！”
“我们的热泵操作非常简单，采用自动化集成电路，为整个机组系统设计了智能控制器，只要用户在初次使用时开一下电源，以后的使用过程中完全可以实行全自动化运行，自动补水，到达用户指定水温时自动停机，低于用户指定水温时系统自动开机运行，并有除霜功能，完全实现自动化24小时无人操作，随开随有热水不用等候。”
“与常规太阳能产品相比有哪些优势吗？”
“有，首先是投资方面，我们的热泵机组比常规太阳能产品少近一半资金的投入费用，一台JKR150-3D，功率2.2KW产温升40℃的水，夏季可产3-4吨，投资约需3万元，如使用常规太阳能需4万元以上，”朋友歪着头，扳着手指说：“其二，使用方面，常规太阳能产品有局限性，受气候影响，阴，雨，雪天，夜晚都不能工作，而我们的热泵机组不论阴天，雨天，雪天，刮风，夜晚或阳光明媚照样正常工作，给你提供，热水，冷气，热气，干燥。这儿有组数据，你可以看看。热泵可以摆放在任何地方，而且占地面积很少，单机只占1.5M2，而常规太阳能要达到同等供热效果需要80M2，还必须露天摆放，对寸土如金的城市而言，我们的热泵机组，无疑是唯一的最好选择，”朋友顿了顿：“再者，也是最有意思的关键问题，运行成本方面，常规太阳能在阳光直射下几乎是零成本运行，可是阴雨，雪天，夜晚只能依靠电辅助系统工作，这是一张上海气象表，它可以说明这些问题，特别是冬季用电量大时，气候以阴天居多，常规太阳能一般都采用两种直接加热方法。一种是设定每天下午3时开始补充加热，另一种则称为24侠士全天候运行的，全天用电辅助加热，热水是有了耗电可不少，所以说常规太阳能系统全年耗电要比我们的热泵机组全年总耗电量还要高得多。同时我们的产品服务也是一流的，”朋友指着荣誉板说“你看2003-2004全国质量诚信示范企业，中国消费信得过产品”“IS09001-2000国际认证”“CCC国家强制认证”这些起码目前市场上其它同类产品还未做到这一点。
顾客似乎被说服了，我也惊叹朋友的悟性和推销艺术。
“我本来准备安装太阳能工程，听你的介绍，我决定让你们来做这个工程，我也当回吃螃蟹的人，给张名片我”朋友从桌上递上一张我的名片。
2003.10.22
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