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不为人所熟知的热泵技术之概述

几年来，随着空气源热泵产品的市场升温，空气能的概念和产品也层出不穷，“不用电辅的空气能”、“可以加热到80℃热水的空气能”、“在环境温度0℃时性能系数可以达到3.0的空气能”、“适合更高水温和更低气温的特种工质空气能”、“不用水箱直出水的空气能”、“利用相变材料大量蓄热的空气能”，等等，同时，市场上的用户和部分经销商给出了许多截然相反的结论：“热泵节能不省电”、“热泵就是电加热”、“热泵制热水不够用”，等等。如同瞎子摸象，在不同的位置得出不同的结论，搅乱了刚起步的热泵产品市场，混淆了许多经销商和客户对热泵热水机的认识。

为了便于非专业人士更加准确和深入了解空气源热泵热水器产品，现将空气源热泵的相关技术原理与产品知识总结成为相应的要点，并归纳成为一二三四几个要点：包括一个原理、两个重要的技术参数、三个计算公式、四个关联因素。在此基础上，通过对热泵产品进行较为详细的性能测试，得出一系列的计算分析结果，以便于用数据说明问题。

为了规范行文，文中一般不称呼“空气能”“空气能热泵”这样的名称，而使用“空气源热泵”这个规范名词；同样，文中一般不用“能效比”称呼COP而用“性能系数”这个规范名词。

空气能热泵的前景概述：一二四原则。

一个原理：热泵是搬运和传递热能的工具。笔者认为这个说法比“吸收空气能量制热水”更透彻。它把热能吸收和释放的过程归纳总结为搬运，便于理解，更便于说明产品节能多少与热泵原理没有直接关系：利用热泵可以节能，也可以不节能。因为热泵是搬运工具，电能是它消耗的能量，而所搬运能量的多少是由其他因素决定的，不是直接与电能成比例变化的。就如同汽车运货，汽车运行要消耗油，但汽车所搬运物品的价值却是无法直接用油来衡量的。事实上，热泵的输入能源也不一定总是电，日本三洋公司就有直接用燃气为能源的热泵产品。

两个重要的技术参数：制热量和性能系数。一个产品有很多需要了解的技术参数，包括耗电量、噪音、接口尺寸、等等，其中与产品性能相关的参数就是“制热量”和“性能系数”这两个参数了。“性能系数”（COP）就是大家常说的“能效比”,而制热量常常为初入门者所忽视，特别是热泵额定制热量一般是在标准工作状况下标定的，如果不深入了解和掌握不同状况下制热量的变化，简单套用额定制热量去进行工程设计，就可能无法适应环境温度的变化。

四个关联因素：机器性能、环境温度、初始水温和目标水温

产品实际状态下的产水量与四个关联因素有关：机器本身的制热能力，机组工作时的环境温度和工作过程中初始水温、目标水温。优化每一个因素都可以提高系统的实际产水量：

（1）机器性能：热泵机组工作性能有高低，优化后的机组名义工况下整体性能系数达到4.0以上，而有些小厂实验室都没有，只管粗制滥造地做生产，根本不进行性能匹配，性能系数连国标都达不到。

机器性能的好坏是热泵产品供应商重点考究的问题。优化机组性能、让机组有更好的节能效果是一个扎扎实实做产品的工厂必须要做的功课，也应该是经销商和客户选择产品的一个基础条件。

（2）环境温度：环境温度过高对机器设备寿命也会有影响，气温过低更会直接降低产品工作能力，但有人会问：既定的天气状况下如何优化空气温度呢？气温昼夜有温差啊，相同电价状况下，气温偏低时选择在白天工作，产品制热性能自然会更高一些啊。

以昼夜气温平均相差5℃来看，同样一个产品选择提高5℃的环境温度工作，产品制热量可以增加5%-20%以上，尤其是冬季，制热量随气温的变化相当明显。所以，学会分析环境温度的高低对热泵制热能力的影响具有非常重要的实际意义。

（3）初始水温：一般来说，初始水温越低整体性能系数越高，由15℃加热到55℃整体性能系数为4.07，由35℃加热到55℃整体性能系数就降到3. 30，如果由45℃加热到55℃，机组的整体性能系数降到3.00，也就是说，如果如果消耗同样电能，机组由于初始水温的不同而出力有差异，同一个机组，加热15℃水到55℃比加热35℃水到55℃可以多增加了23%的制热量，反之，如果总是将水由35℃加热到55℃，相当于将机组制热量消减20%以上，所以直接把冷水补进热水水箱中混合成温水后加热，会降低机器能效，减少产水量。

另外，需要指出的是，并不是降低初始水温总有益处。比如循环加热过程中， 25℃以下水温机组瞬间能效比往往并没有30℃的机组瞬间能效比高。还有一种情况，如果机组制热能力低，比如在冬季，对于一次加热式机组来说，初始水温过低会引起温差过大，水流量太小，常常会影响产品的性能系数。

（4）目标水温：目标水温设得低一些可以省电。无论是一次加热式还是循环加热式，一般来说，目标水温越高，设备整体性能系数越低，耗电量也越大，水温由15℃加热到35℃整体性能系数可以达到5.25，由15℃加热到55℃整体性能系数就降到4.07，也就是说，同一个气温状况下同一个机组，在相同耗电量基础上，将15℃水加热到35℃可以比加热到55℃多获得29%制热量。那些标称能够达到70℃、80℃的产品，即使在常规气侯状态下都能够做到，其工作的能效比也是相当低的。