水箱是熱泵熱水器影響能效等級的關(guān)鍵因素

水箱在很大程度上決定熱泵熱水器的能效等級，體現(xiàn)在水箱的制熱性能、保溫性能、使用性能等方面，這些性能直接影響熱泵熱水器的能效比和熱水輸出率。下面將通過水箱的三個關(guān)鍵因素進(jìn)行闡述。 　　熱泵水箱的制熱性能 　　熱泵水箱本身不存在制熱性能，但是與熱泵機(jī)組匹配后，水箱設(shè)計(jì)是否合理會嚴(yán)重影響熱泵熱水器整機(jī)制熱性能。其制熱性能與水箱換熱器有關(guān)，水箱換熱器的結(jié)構(gòu)與換熱器的換熱功率是否滿足機(jī)組要求很關(guān)鍵。目前市場上熱泵熱水器水箱的換熱器結(jié)構(gòu)有內(nèi)置式和外置式，但由于外置式結(jié)構(gòu)換熱效率非常低，因此市場上主要以內(nèi)置式為主。對于內(nèi)置式換熱器從材料上可分為：紫銅盤管、不銹鋼盤管、碳鋼+搪瓷盤管三種。 　　熱泵水箱內(nèi)置式換熱器的三種材料特性分析，如表1所示。 　　從表1可以看出，紫銅管具有很高的導(dǎo)熱性能和容易制造的工藝性，但是目前市場上熱泵水箱的內(nèi)膽主要有不銹鋼和搪瓷內(nèi)膽。而紫銅管無論與哪一種材料的內(nèi)膽結(jié)合使用，都會產(chǎn)生嚴(yán)重的電偶腐蝕。鐵和銅在25℃時的標(biāo)準(zhǔn)電極電位分別為-0.036V和+0.521V，它們在一定的電解質(zhì)中相互接觸會發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕，特別是水質(zhì)不好的地區(qū)，腐蝕現(xiàn)象更加嚴(yán)重。 　　從表1可看出搪瓷盤管換熱器的傳熱性能最差。因?yàn)楸P管中的熱量經(jīng)過換熱器碳鋼層、搪瓷層兩次熱傳導(dǎo)，每次熱傳導(dǎo)都存在熱阻，且搪瓷層屬于非金屬材料，其導(dǎo)熱系數(shù)為1W/（m·k），導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于金屬材料，所以搪瓷碳鋼盤管的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)低于不銹鋼盤管。另外目前國內(nèi)的搪瓷工藝還存在很多缺陷，市場上已經(jīng)暴露很多搪瓷水箱因裂瓷、漏搪而導(dǎo)致內(nèi)膽腐蝕漏水的問題。 　　從表1可看出，銹鋼盤管換熱器導(dǎo)熱僅次于紫銅管，遠(yuǎn)高于搪瓷材料。不銹鋼材料具有很好的耐腐蝕性和易加工性。東貝堅(jiān)持采用不銹鋼材料作為熱泵水箱的內(nèi)膽和換熱器。早在2004年東貝就專注于不銹鋼水箱的研發(fā)，為相關(guān)行業(yè)開發(fā)的專用水箱型號達(dá)100余款，申請的發(fā)明專利達(dá)50余項(xiàng)。2012年東貝開始專注于熱泵行業(yè)，注入大量資金，著手熱泵水箱的研究和開發(fā)，目前已形成的熱泵水箱新產(chǎn)品達(dá)30多個型號，容量從80L~500L，外形有落地式、壁掛式、方形、圓形，結(jié)構(gòu)有水循環(huán)式熱泵水箱、氟循環(huán)式熱泵水箱等。相關(guān)產(chǎn)品經(jīng)過試驗(yàn)，及客戶使用情況反饋，不銹鋼內(nèi)置式盤管水箱具有很高的換熱效率。 　　市場眾多客戶反應(yīng)，銅盤管換熱的熱泵水箱經(jīng)過幾年的使用，銅盤管換熱器都出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕穿孔，如圖1、圖2所示。 　　熱泵水箱的使用性能 　　熱泵水箱的使用性能為水箱的熱水輸出能力。熱泵的制熱性能更值得關(guān)注，熱水輸出率是容易忽視的問題。如果熱泵熱水器有很好的制熱性能卻不能輸出應(yīng)有的熱水，將對產(chǎn)品質(zhì)量大打折扣。常有客戶抱怨，一臺300L的水箱，熱水放不到150L就出現(xiàn)溫度急劇下降的問題，本來可以供6個人洗，結(jié)果洗不到3個人就沒熱水了。這與水箱質(zhì)量有關(guān)，熱泵企業(yè)在選擇水箱配套廠家時，水箱是否合格與熱水輸出率能否達(dá)到要求都需要考慮，要選擇質(zhì)量有保證的企業(yè)。 　　熱泵GB/T23137-208《家用和類似用途熱泵熱水器》國家標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定，水箱注滿水，使熱泵熱水器正常工作到溫控器斷開，切斷電源，按照標(biāo)準(zhǔn)放水，熱水輸出率要求不小于75%。東貝300L熱泵熱水器熱水輸出率的曲線，如圖3所示。 　　從圖3熱水輸出曲線圖看，熱水輸出率達(dá)到80%以上，且放到200L時，水溫,仍處于55℃穩(wěn)定狀態(tài)，對于承壓頂水出水產(chǎn)品來說，這已是相當(dāng)高的水平。對于東貝水箱來說，早在2009年就對熱水輸出率提出更高要求，經(jīng)過長時間的研究和試驗(yàn)，已經(jīng)擁有自己的關(guān)鍵網(wǎng)狀分流器裝置技術(shù)，并申請了專利號：ZL200920289671.9的國家發(fā)明專利。 　　熱泵水箱的保溫性能 　　影響儲熱水箱保溫性能的因素主要有保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)和保溫層厚度、溫度邊界條件等。對于同種材料保溫層越厚保溫效果越好，但當(dāng)厚度超過一定值后再加厚保溫層，保溫效果增加不明顯，在這個過程中必須考慮產(chǎn)品使用區(qū)域的溫度邊界條件。東貝采用美國陶氏或德國拜爾聚氨酯發(fā)泡料，保溫層厚度為50mm，導(dǎo)熱系數(shù)λ＜0.024W/（m·k），閉孔率＞90以上，吸水率很小，不會因吸潮而影響導(dǎo)熱系數(shù)。一般通過圖4來評估水箱的熱損。（黃石東貝有限公司/石雄雁）