空气源热泵热水器技术演变过程分析

　　空气源热泵热水器就是利用逆卡诺原理，通过介质，把热量从低温物体传递到高温的水里的设备。它主要是由压缩机、热交换器、轴流风扇、保温水箱、水泵、储液罐、过滤器、电子膨胀阀和电子自动控制器等组成。接通电源后，轴流风扇开始运转，室外空气通过蒸发器进行热交换，温度降低后的空气被风扇排出系统，同时，蒸发器内部的工质吸热汽化被吸入压缩机，压缩机将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器，被水泵强制循环的水也通过冷凝器，被工质加热后送去供用户使用，而工质被冷却成液体，该液体经膨胀阀节流降温后再次流入蒸发器，如此反复循环工作，空气中的热能被不断“泵”送到水中，使保温水箱里的水温逐渐升高，最后达到55℃左右，正好适合人们洗浴，这就是空气源热泵热水器的基本工作原理。

　　空气源热水器结构变化促使热泵技术进步，影响热泵技术发展的最主要问题是产品的结构问题。根据热泵技术的演变历史过程和产品内部结构的差异，大致可以把热泵产品的发展分成四种不同的类型。

　　一、静态浸泡式，为了提高热泵的热效率，在早期产品的基础上对原有的结构进行了改进，换热铜管直接放置在水箱内与冷水接触。由于减去了内胆中间层的热量传导损失，静态浸泡式热泵热效率大大提高，加热时间缩短，加热水温更快更高。换热铜管内置后虽然解决了热效率这一最主要矛盾，但是也产生了另外一个问题，换热铜管长期浸泡在水中带来的铜管外壁结垢问题。因为水箱内的水流动是依赖自来水自身压力，热水龙头关闭时水箱水并不流动，所以第二代热泵又被称为静态式。

　　二、水箱外壁盘管式，早期的热泵热水器采用了水箱外壁盘管式的结构。该结构的主要特点是，换热铜管处于水箱内胆与外壳之间的发泡层，换热铜管的热交换通过先传导给水箱内胆再由内胆传递给水箱内的冷水。由于多了水箱内胆这一层热量传导的介质，该结构的缺点不言而喻，效率低下、加热时间长、热量损耗多、加热水温低。外壁盘管式热泵热水器因为热效率并不能赶上传统储水式热水器，而结构复杂、成本更高，很快市场上就出现了改进型的产品。

　　三、动态壳管式，第四代动态壳管式实际上是动态套管式的改良版本。其对不锈钢容器进行了扩容，由不锈钢管改为更大容积的罐装容器，并把容器内的10多根细铜管改成了单根加粗(壁厚2mm)的盘曲粗铜管。动态壳管式的热效率究竟提高了多少还有待进一步的实验数据。代表企业有九恒新能源。通过上述对热泵产品技术演变的过程可以看出结构的更新和改进是促成热泵技术进步的关键所在。

　　四、动态套管式，在对水箱外壁盘管式热泵进行技术改进的时候并不仅仅演化出了静态浸泡式，还形成了另一个分支――动态套管式。动态套管式保留了换热铜管仍然置于水箱外的设计思想，为了提高换热效率，动态套管式将热量交换的过程放在了一根粗的不锈钢管状容器内进行。不锈钢管状容器内盘曲了10根以上壁厚1.0mm的细铜管。铜管内是流动的冷媒，不锈钢管和铜管之间走冷水，连接至水箱。动态套管结构同样达到了减少热量传导环节，提高热效率的目的，由于不锈钢管内水流采用屏蔽水泵循环，一定程度上减少了结垢。但是限于不锈钢管容积过小，水流不畅，流量有限，实际并没有完全解决结垢的问题，而且，容积过小同样影响了热效率的充分发挥，同时，还存在细铜管壁薄容易破损导致冷媒泄漏的问题。因此，第三代动态套管式热效率与第二代静态浸泡式相比各有千秋，但也都存在一定缺陷。

　　五、水箱技术是影响空气能热水器技术发展的另一个瓶颈，除了结构问题，水箱技术是另一个影响热水器使用寿命的关键技术。这一个似乎是热水器产业无法规避的绊脚石。根据水箱材质的不同可以把目前市场上的热泵水箱分为三类：搪瓷内胆、不锈钢内胆、高分子材料内胆(俗称水晶胆)。搪瓷胆的材质采用炭钢，内有搪瓷涂层，水箱具有较好的防腐蚀和承压性能，但是成本高昂。

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