空气源热泵热水器制热能力与热量需求的矛盾

清风月

空气源热泵热水器制热能力与热量需求的矛盾


    空气源热泵热水器和太阳能热水器的制热特性有类似之处，就是其制热能力与人们对热量的需求相反:当天气越冷时，人们对热的需求增加，但是它的制热能力却在下降。以一台输入功率为2.2KW的空气源热泵热水器在不同环境温度下的制热能力和一个普通淋浴者在不同自来水温度时对热量的需求为例，它们只有在两线相交的点，制热能力和需求才能恰好相等的，加大热泵的功率会使该点左移但是无论如何也不可能适应各个环境。
    由于现有的热泵热水器基本上都不能调节输入功率，只有按照固定的转速进行制热循环，为了满足用户的使用，不得不配备保温水箱，用增加机组工作时间的方法，满足用户短时间内的使用，而且由于热泵不能像电热水器那样把水温加的很高，一般要求在55℃一下，为了保存足够多的热量，唯有加大保温水箱这一途径。
    水温低，热容量小，就必须采用较大容积的保温水箱，最大水箱达到800L，最小也是在100L以上，在酒店、学校等大用水量的工程热泵热水系统中，动辄数十甚至数百吨的保温水箱。
    但是保温水箱的加大，又会出现如下问题:成本和占地面积增大，用户的预热时间延长，散热损失增加，在少量用热水时，必须加热全部水箱的冷水，不及时使用又会形成较多的“剩余热量”。这一点在家用热泵热水器中表现十分突出，由于保温水箱要靠自来水的压力方可出热水，冷热水的混合使得使用完毕后，箱内热水高于使用温度的部分热量，在长时间的间隔时间里散失，我们把改造热水的效率称为制热效率，把实际使用的效率称为使用效率。同时过大的保温水箱造成安装不便和费用较高。
    在漫长的等待时间中热量不断耗散，极端的情况下，用户总的热效率甚至低于电热水器。举一个例子：
    某用户度假别墅装有一台1.5匹、320L的分体式家用热泵，每周末在此休假使用，在20℃左右的环境温度和20℃自来水温度的条件下，预热水至50℃时开始淋浴，淋浴热水水温42℃，流速为6L/min，15min后借宿，用温度42℃的热水共90L。实际使用的热量为1800kacl，淋浴完毕后保温水箱内剩余热水的平均水温为44.37℃。
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