一、太空能熱水器簡介

　　太空能熱水器的概念最早運用于熱水器工程當(dāng)中，后來逐漸發(fā)展家用型號，太空能熱水器由于其優(yōu)異的節(jié)能表現(xiàn)目前已經(jīng)成為第五代熱水器，也是目前市場最節(jié)能的熱水器。

　　太空能熱水器是將太陽能熱水器儲水箱與空氣源熱泵冷凝器結(jié)合成一體，在立式或臥式水箱內(nèi)安裝熱交換裝置并與熱泵工質(zhì)循環(huán)管路連通。它主要由太陽能集熱器、蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥儲水箱等部件組成。在晴天，由太陽能真空管集熱器吸收太陽輻射能用微循環(huán)方式直接加熱儲水箱內(nèi)的冷水。當(dāng)自動控制裝置探測到太陽能水箱內(nèi)的水溫達(dá)不到設(shè)定值時，熱泵開始工作并通過混合工質(zhì)與水箱內(nèi)的水進(jìn)行熱交換，最終保持水溫穩(wěn)定。

　　熱泵的工作原理是把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量在蒸發(fā)器中加以吸收而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的制冷劑被壓縮機吸入并壓縮成高溫高壓的氣體，然后被排入設(shè)置在太陽能儲熱水箱底部的冷凝器中放熱。制冷劑蒸氣通過工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，與水進(jìn)行對流換熱而得到冷凝，同時水得熱而升溫。冷凝器的工質(zhì)經(jīng)膨脹閥或毛細(xì)管節(jié)流又重新流入蒸發(fā)器中，由此完成一次工作循環(huán)。陰天或夜間，熱泵蒸發(fā)器通過吸收環(huán)境大氣中的低品熱源，保障熱泵正常工作，從而可以全天候的產(chǎn)生熱水。

　　二、太空能熱水器原理

　　太空能熱水器(也叫：太陽能熱泵，太陽能熱泵熱水器)是將太陽能熱水器儲水箱與空氣源熱泵冷凝器結(jié)合成一體，在立式或臥式水箱內(nèi)安裝熱交換裝置并與熱泵工質(zhì)循環(huán)管路連通。它主要由太陽能集熱器、蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥儲水箱等部件組成。在晴天，由太陽能真空管集熱器吸收太陽輻射能用微循環(huán)方式直接加熱儲水箱內(nèi)的冷水。

　　當(dāng)自動控制裝置探測到太陽能水箱內(nèi)的水溫達(dá)不到設(shè)定值時，熱泵開始工作并通過混合工質(zhì)與水箱內(nèi)的水進(jìn)行熱交換，最終保持水溫穩(wěn)定。熱泵的工作原理是把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量在蒸發(fā)器中加以吸收而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的制冷劑被壓縮機吸入并壓縮成高溫高壓的氣體，然后被排入設(shè)置在太陽能儲熱水箱底部的冷凝器中放熱。制冷劑蒸氣通過工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，與水進(jìn)行對流換熱而得到冷凝，同時水得熱而升溫。

　　冷凝器的工質(zhì)經(jīng)膨脹閥或毛細(xì)管節(jié)流又重新流入蒸發(fā)器中，由此完成一次工作循環(huán)。陰天或夜間，熱泵蒸發(fā)器通過吸收環(huán)境大氣中的低品熱源，保障熱泵正常工作，從而可以全天候的產(chǎn)生熱水。

　　太空能熱水器工作原理詳細(xì)介紹還請看下面的太空能熱水器工作原理圖詳解。

　　三、太空能熱水器工作原理圖詳解

　　太空能熱水器工作原理與常規(guī)太陽能熱水器不同，它將太陽能熱利用技術(shù)與熱泵技術(shù)以互利的形式結(jié)合起來，通過消耗少量的電能，將周圍環(huán)境中的大量低品位能源(太陽能、空氣等)利用起來，經(jīng)熱泵壓縮機壓縮變?yōu)楦咂肺荒茉础?/p>

　　太空能熱水器用于生活熱水的生產(chǎn)，不僅節(jié)約了大量的優(yōu)質(zhì)能源，而且禰補了常規(guī)太陽能熱水器的不足，具有全天候性，耐候性等諸多優(yōu)點，既適用于家庭供暖和熱水供給，又可適用于集中供暖供熱水系統(tǒng)，是一種新型的最節(jié)能的環(huán)保型熱水器。

　　四、太空能熱水器類別及各自優(yōu)缺點

　　水循環(huán)太空能熱水器：內(nèi)置換熱器，利用循環(huán)泵將水循環(huán)到換熱器中進(jìn)行加熱。

　　優(yōu)點：性能穩(wěn)定、故障少、安裝方便不需排空。

　　缺點：熱效率比氟循環(huán)略低，價格較高。

　　氟循環(huán)太空能熱水器：氟循環(huán)就是讓高溫高壓的氟利昂通過盤管進(jìn)入水箱傳熱給水讓水升溫。

　　優(yōu)點：加熱效率高，價格較低。

　　缺點：盤管穿孔水箱、壓縮機就會報廢，還需要專業(yè)人士安裝，排空不好故障就多。

　　五、太空能熱水器技術(shù)特點

　　太空能將太陽能利用技術(shù)與熱泵技術(shù)有機結(jié)合起來，具有以下幾個方面的技術(shù)特點：

　　1、同傳統(tǒng)的太陽能直接供熱系統(tǒng)相比，太空能的最大優(yōu)點是可以采用結(jié)構(gòu)簡易的集熱器，集熱成本非常低。在直膨式系統(tǒng)中，太陽集熱器的工作溫度與熱泵蒸發(fā)溫度保持一致，且與室外溫度接近，而非直膨式系統(tǒng)中，太陽能集熱環(huán)路往往作為蒸發(fā)器的低溫?zé)嵩�，集熱介質(zhì)溫度通常為20℃～30℃，因此集熱器的散熱損失非常小，集熱器效率也相應(yīng)提高。有研究表明，在非寒冷地區(qū)即使采用結(jié)構(gòu)簡單、廉價的普通平板集熱器，集熱器效率也高達(dá)60%～80%，甚至采用無蓋板、無保溫的裸板集熱器也是可以的。

　　2、 由于太陽能具有低密度、間歇性和不穩(wěn)定性等缺點，常規(guī)的太陽能供熱系統(tǒng)往往需要采用較大的集熱和蓄熱裝置，并且配備相應(yīng)的輔助熱源，這不僅造成系統(tǒng)初投資較高，而且較大面積的集熱器也難于布置。

　　太空能基于熱泵的節(jié)能性和集熱器的高效性，在相同熱負(fù)荷條件下，太空能所需的集熱器面積和蓄熱器容積等都要比常規(guī)系統(tǒng)小得多，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，布置更靈活。

　　3、在太陽輻射條件良好的情況下，太空能往往可以獲得比空氣源熱泵更高的蒸發(fā)溫度，因而具有更高的供熱性能系數(shù)(COP可達(dá)到4以上)，而且供熱性能受室外氣溫下降的影響較小。

　　4、由于太陽能無處不在、取之不盡，因此太空能的應(yīng)用范圍非常廣泛，不受當(dāng)?shù)厮�源條件和地質(zhì)條件的限制，而且對自然生存環(huán)境幾乎不造成影響。

　　5、太空能同其它類型的熱泵一樣也具有“一機多用”的優(yōu)點，即冬季可供暖，夏季可制冷，全年可提供生活熱水。由于太空能系統(tǒng)中設(shè)有蓄熱裝置，因此夏季可利用夜間谷時電力進(jìn)行蓄冷運行，以供白天供冷之用，不僅運行費用便宜，而且有助于電力錯峰。

　　6、考慮到制冷劑的充注量和泄漏問題，直膨式太空能一般適用于小型供熱系統(tǒng)，如戶用熱水器和供熱空調(diào)系統(tǒng)。其特點是集熱面積小、系統(tǒng)緊湊、集熱效率和熱泵性能高、適應(yīng)性好、自動控制程度高等尤其是應(yīng)用于生產(chǎn)熱水，具有高效節(jié)能、安裝方便、全天候等優(yōu)點，其造價與空氣源熱泵熱水器相當(dāng)，性能更優(yōu)越。

　　7、非直膨式系統(tǒng)具有形式多樣、布置靈活、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，適合于集中供熱、空調(diào)和供熱水系統(tǒng)。易于與建筑一體化。

　　六、太空能熱水器分析與設(shè)計

　　分析與設(shè)計編輯基于現(xiàn)有的太陽能系統(tǒng)加上熱泵系統(tǒng)的匹配選擇分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計等。

　　熱泵系統(tǒng)適應(yīng)性開發(fā)

　　為了滿足不同消費群體對太空能熱水器不同用水量要求進(jìn)行適應(yīng)性開發(fā)。

　　結(jié)霜問題分析處理

　　太空能熱水器區(qū)域性特征明顯，因其對外界環(huán)境溫度依賴過大，其正常工作環(huán)境溫度在-5度與40度之間，故基本適用于華東、華南等長江以南地區(qū)，廣東、福建、浙江、湖南、江西、云南等省份空氣能熱泵熱水器發(fā)展比較良好。而在還沒有真正的技術(shù)解決結(jié)霜等造成產(chǎn)品運行困難的問題之前，廣大的北方則基本無人敢企及，需要解決針對廣大北方應(yīng)用的除霜措施。

　　壓縮機壽命分析設(shè)計市面上的熱水器普遍采用循環(huán)式加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)日益暴露出技術(shù)缺陷，即在高溫高壓工況下運行，容易使壓縮機老化、碳化，加之系統(tǒng)潤滑效果不好，導(dǎo)致壓縮機易被燒壞。通過技術(shù)攻關(guān)對壓縮機潤滑系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行分析，提高壓縮機壽命。

　　對換熱器和套管換熱器進(jìn)行再設(shè)計

　　熱泵熱水器的出水溫度通常可達(dá)到50至60攝氏度，在這個溫度范圍內(nèi)水是最易結(jié)垢的。如果不能定期清洗換熱器，對于板式換熱器而言，就會脹破，對于套管式換熱器而言，其內(nèi)管會破裂，從而導(dǎo)致整個熱泵熱水機組失去功能。進(jìn)行有關(guān)除垢技術(shù)研究是提高系統(tǒng)整體壽命的有效途徑。

　　壓縮機易燒壞以及換熱器和套管換熱器易結(jié)垢斷裂這兩大問題共同的解決方案是采用直熱式板式換熱器，該換熱器具有自凈能力，一旦產(chǎn)生水垢，伴隨著水介質(zhì)的冷熱交替，水垢會自動脫落，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。但是在熱泵熱水器行業(yè)，很多廠家還不了解這一解決方案，或是未掌握直熱式板式換熱器空氣源熱泵熱水器的生產(chǎn)技術(shù)。而至于結(jié)霜問題，空氣源熱泵熱水器利用空調(diào)技術(shù)進(jìn)行除霜設(shè)計，提高太空能熱水器壽命。

　　七、太空能熱水器測試技術(shù)

　　掌握生產(chǎn)、測試技術(shù)，建立試生產(chǎn)線和測試系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上形成規(guī)�；�制造能力。

　　在完成項目研發(fā)第一階段的基礎(chǔ)上，利用廠房和部分生產(chǎn)設(shè)備，添置必要的生產(chǎn)設(shè)備，制定生產(chǎn)管理制度和完善生產(chǎn)工藝流程，實現(xiàn)產(chǎn)品的中試及將來實施產(chǎn)業(yè)化。

　　太空能熱水器的生產(chǎn)已有完善的加工、裝配和質(zhì)量保證體系;對產(chǎn)品的生產(chǎn)、質(zhì)量管理保證能力極強，對熱水器產(chǎn)品的生產(chǎn)具有豐富的經(jīng)驗，擁有雄厚的開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)力量。項目引進(jìn)水壓測試儀、能量測試儀、壓縮機綜合儀等，可確保所生產(chǎn)的太空能熱水器的質(zhì)量、技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)國外同類產(chǎn)品的水平。

　　八、太空能熱水器與太陽能熱水器區(qū)別

　　太空能熱水器與常規(guī)太陽能熱水器不同，它將太陽能熱利用技術(shù)與熱泵技術(shù)以互利的形式結(jié)合起來，通過消耗少量的電能，將周圍環(huán)境中的大量低品位能源(太陽能、空氣等)利用起來，經(jīng)熱泵壓縮機壓縮變?yōu)楦咂肺荒茉础Ｓ糜谏�活熱水的生產(chǎn)，不僅節(jié)約了大量的優(yōu)質(zhì)能源，而且禰補了常規(guī)太陽能熱水器的不足，具有全天候性，耐候性等諸多優(yōu)點，既適用于家庭供暖和熱水供給，又可適用于集中供暖供熱水系統(tǒng)，是一種新型的最節(jié)能的環(huán)保型熱水器。

　　九、太空能熱水器研究現(xiàn)狀

　　早在20世紀(jì)50年代初，太陽能熱利用的先驅(qū)者Jodan和Therkeld就指出了太空能的優(yōu)越性，即可同時提高太陽能集熱器效率和熱泵系統(tǒng)性能。隨后，日本、美國、瑞典、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家紛紛投入了大量的人力、物力對太空能進(jìn)行深入的研究與開發(fā)，在各地實施了多項太空能示范工程，例如賓館、住宅、學(xué)校、醫(yī)院、圖書館以及游泳館等，取得了一定的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。2005年首臺家用氟太空能熱水器在中國研制，2006年推出市場。由于技術(shù)缺陷氟循環(huán)太空能熱水器的發(fā)展受到阻礙，直到2012年新一代的水循環(huán)太空能熱水器面世才打破頸瓶在中國廣東省火熱起來。

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