空气源热泵热水器与传统热水器耗能性经济对比分析

摘要:本文阐述了节能与环保的重要性,引出节能环保性热水器——空气源热泵热水器。通过对空气源热泵热水器工作原理的分析,推算出其耗能与产生热能的公式,并且计算出单位制热工作情况下的耗能经济比。

关键词:能量 空气源热泵 热水器 燃烧值

节能与环保,是人类永恒的主题。在当今社会能源危机及环境污染以成为威胁人类生存的主要问题,如何解决这一问题,已经成为全人类的课题。在这样的背景下,以节能和环保为主要特征的热泵热水器技术应运而生。热泵技术就是指能够把能量从温度低(低品位能量)的设备系统传递到温度高(高品位能量)的设备系统。空气源热泵热水器技术就是利用空气中低品位热能资源,通过输入少许的电能,实现低品位热能向高品位热能的转移,从而达到向用户提供热水目的的一种节能环保装置。

1 传统热水器现状分析

热水与我们的生活密切相关,由于受到能源与环保的,传统热水器都存在某些地方的不足。目前市场上传统的热水器有三大类:燃煤、油、气热水器、电热水器、太阳能热水器。对这些传统热水器的性能,许多消费者并不是全部了解,因此,我们有必要对这三类热水器做个比较。

燃煤热水锅炉,由于煤的燃烧值不充分与严重污染大气问题,很多大中等城市已经被国家明令禁止使用了。燃气热水器在使用时要排出大量的废气,废气中除了二氧化碳以外,还有不完全燃烧的产物一氧化碳,如果使用时关闭门窗,通风不良,一氧化碳会增加,更严重时会发生中毒事故。

电热水器,对电能浪费大。最新型的电热水器内置了阳极镁棒除垢装置,解决了该产品容易结垢的问题。但阳极镁棒须两年更换一次,给保养带来了麻烦。同时注意电热水器漏电,虽然电热水器上装有漏电保护,但使用电热水器时发生的触电事故也时有发生。

太阳能热水器,由于受到天气的影响较大,需要加电辅或配热水锅炉。并且安装复杂,如安装不当,会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌;维护较麻烦,因太阳能热水器安装在室外,因此相对于电热水器和燃气热水器比较难维护。在未来的发展,精装修的小户型房子较多,楼层又较高,其安装维护更加困难。

2 空气源热泵热水器工作原理

空气源热泵热水器是一种高效集热并转移热量的装置,由压缩机、空气换热器、水换热器,膨胀阀和风机等部件组成,是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源,经系统高效集热整合后成为高温热源,用来取(供)暖或供应热水,整个系统集热效率甚高。

其工作原理与制冷机相同,都是按照逆卡诺循环工作的,所不同的只是工作温度范围不一样:热泵在工作时,把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中通过工质加以吸收;它本身也消耗一部分能量及电能QB,通过压缩机做功,使其工质产生物理相变——气化,形成高温高压气态物质;在通过工质循环系统在冷凝器中产生物理相变——液化,形成常温高压的气液混合态物质放出热量QC,QC=QA+QB,(由此可以看出,热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA之和来制取生活和采暖热水,因此,采用热泵技术可以节约大量的电能);然后在经过膨胀阀,由于是高压液态物质经膨胀阀喷出来到蒸发器,迅速的再次发生物理相变——气化,吸收环境的热量QA的一种往复循环相变过程,这一过程不断的吸热和放热,使冷水逐步升温,制取的热水通过水循环系统的送至用户。

3空气源热泵热水器与传统热水器耗能经济性比较

3.1各种热源的热值

由于各种热源在其使用其加热的过程中并不能完全的燃烧,实际产生的热值均低于理论热值,根据各种热源的热效率,现将其热值列表如下:

注:表中的热源数值来源与中国热能网,其空气源热泵热水器的数值(额定制热量与额定输入功率的数值)来源与凯圣商用热水机组(RS—140W/SH)参数。

3.2投资各种热水器耗能性经济对比

条件:将1吨水从平均温度15°C加热至平均55°C为例,环境温度为常温状态。所需的热量为:

Q=CM△T=4.187KJ/kg•°C×1000kg×(55°C-15°C)=167480KJ

1KJ=0.24Kcal Q=167480×0.24=40195.2Kcal

及每加热1吨的热水(15°C至55°C),需要40195.2Kcal的热量。

计算结果对比显示,热泵热水器与传统热水器的耗能经济比特性显著。与传统太阳能相比,热泵热水器不仅可吸收空气中的热量,还可吸收太阳能。热泵热水器通过制冷剂温差吸热和压缩机压缩制热后,与水换热,大大提高热效率,充分利用了新能源,是将电热水器和太阳能热水器的各自优点完美的结合于一体的新型热水器。由于太阳能热水器受到天气影响显著,因此分配电辅助加热型与配热水锅炉型。其投资年费用与太阳能节能效果相近。

4 结语

从空气源热泵热水器耗能经济比分析,在未来以节能与环保为主题的社会,以及国家的支持。空气源热泵热水器一定会占据热水器市场的大壁江山。