水箱影響熱泵熱水器能效等級(jí)關(guān)鍵因素

0引言 　　2015年1月1日，空氣源熱泵熱水器能效標(biāo)識(shí)開(kāi)始實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)宣貫會(huì)議于2014年年底分別在南京和廣州舉行，東貝公司應(yīng)邀參加此次會(huì)議。熱泵熱水器能效標(biāo)識(shí)的實(shí)施對(duì)于中國(guó)空氣源熱泵熱水器是一個(gè)全新的開(kāi)始，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。該規(guī)則的實(shí)施不僅可以更加規(guī)范從業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，讓消費(fèi)者更加明白購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品的能效指數(shù)，加強(qiáng)企業(yè)的入門(mén)門(mén)檻，希望企業(yè)利用這一契機(jī)，把熱泵熱水器的蛋糕做大。該規(guī)則實(shí)施后，將給市場(chǎng)上的空氣源熱水器明確劃分能效等級(jí)，低能效產(chǎn)品面臨淘汰，空氣能行業(yè)洗牌速度將加快。 　　1水箱在熱泵熱水器中影響能效指標(biāo)關(guān)鍵因素 　　熱泵熱水器是不是真正的高能效產(chǎn)品，水箱在很大程度上起決定性作用，其主要體現(xiàn)在水箱的制熱性能、保溫性能、使用性能等方面，這些性能的好壞將直接影響熱泵熱水器的能效比和熱水輸出率。 　　2熱泵水箱制熱性能 　　熱泵水箱本身不存在制熱性能，但與熱泵機(jī)組匹配后，一旦水箱設(shè)計(jì)不合理就會(huì)嚴(yán)重影響熱泵熱水器整機(jī)的制熱性能。其制熱性能主要與水箱換熱器有關(guān)，水箱換熱器的結(jié)構(gòu)到底合不合理，換熱器的換熱功率能不能滿(mǎn)足機(jī)組要求，這些問(wèn)題都很關(guān)鍵。（換熱器在熱泵熱水器中起冷凝器作用，高溫高壓氣體的冷媒通過(guò)換熱器將熱量傳遞給水箱內(nèi)的水，水溫升高，如此循環(huán)制得熱水。） 　　目前市場(chǎng)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(chǎng)上主要以?xún)?nèi)置式為主。對(duì)于內(nèi)置式換熱器從材料上可分為：紫銅盤(pán)管、不銹鋼盤(pán)管、碳鋼加搪瓷盤(pán)管三種。 　　表1為熱泵水箱內(nèi)置式換熱器的三種材料特性分析 　　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(chǎng)上熱泵水箱的內(nèi)膽主要有不銹鋼和搪瓷材料。而紫銅管無(wú)論與哪一種材料的內(nèi)膽結(jié)合使用，都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電偶腐蝕。 　　查相關(guān)手冊(cè)，鐵和銅在25℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位分別為-0.036V和+0.521V，它們?cè)谝欢ǖ碾娊赓|(zhì)中相互接觸發(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)象更嚴(yán)重。 　　市場(chǎng)眾多客戶(hù)反應(yīng)，銅盤(pán)管換熱熱泵水箱經(jīng)過(guò)幾年使用，銅盤(pán)管換熱器出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕穿孔，詳見(jiàn)圖1。 圖1銅盤(pán)管腐蝕 　　對(duì)于搪瓷盤(pán)管換熱器，從表1可以看出，其傳熱性能最差。因?yàn)楸P(pán)管中的熱量經(jīng)過(guò)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)＜金屬材料，所以搪瓷碳鋼盤(pán)管的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)低于不銹鋼盤(pán)管。另外國(guó)內(nèi)搪瓷工藝還存在很多缺陷，市場(chǎng)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(wèn)題。 　　從表1可以看出：不銹鋼盤(pán)管換熱器材料導(dǎo)熱僅次于紫銅管，而遠(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。 　　東貝公司一直堅(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?yáng)|貝公司就專(zhuān)注于不銹鋼水箱的研發(fā)，為相關(guān)行業(yè)開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用水箱型號(hào)達(dá)100余款，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利達(dá)50余項(xiàng)，特別是不銹鋼內(nèi)膽防腐工藝、網(wǎng)狀分流器裝置、多功能供熱供暖水箱等專(zhuān)利技術(shù)受到各行業(yè)的熱捧。東貝公司生產(chǎn)的不銹鋼水箱已經(jīng)成為熱泵行業(yè)、壁掛爐行業(yè)、太陽(yáng)能行業(yè)的首選。創(chuàng)造了市場(chǎng)上連續(xù)9年水箱零腐蝕的記錄。近幾年隨著熱泵產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，2012年公司又開(kāi)始專(zhuān)注于熱泵行業(yè)，并注入大量的資金，著手熱泵水箱的研究和開(kāi)發(fā)，目前已形成的熱泵水箱新產(chǎn)品達(dá)30多個(gè)型號(hào)，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。相關(guān)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)試驗(yàn)及客戶(hù)使用情況反饋，不銹鋼內(nèi)置式盤(pán)管水箱具有很高的換熱效率。 　　3熱泵水箱使用性能 　　熱泵水箱的使用性能水箱的熱水輸出能力。據(jù)了解，平時(shí)大家更多關(guān)注熱泵的制熱性能，而熱水輸出率是大家往往容易忽視的問(wèn)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，這將對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量大打折扣！市場(chǎng)上常有客戶(hù)抱怨，一臺(tái)300L 的水箱，熱水放不到150L就出現(xiàn)溫度急劇下降的問(wèn)題，本來(lái)可以洗6個(gè)人，結(jié)果洗不到3個(gè)人就沒(méi)熱水用了。原因何在？這與水箱的質(zhì)量有關(guān)系，水箱是不是合格的？熱水輸出率能不能達(dá)到要求？因此，熱泵企業(yè)在選擇水箱配套廠家時(shí)，就要考慮這個(gè)問(wèn)題，一定要選擇各方面質(zhì)量都有保證的企業(yè)。 　　《家用和類(lèi)似用途熱泵熱水器》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：水箱注滿(mǎn)水使熱泵熱水器正常工作到溫控器斷開(kāi)，切斷電源，按照標(biāo)準(zhǔn)放水，熱水輸出率要求≥75%。圖2為東貝公司300L熱泵熱水器熱水輸出率的曲線 圖2熱水輸出曲線 　　從熱水輸出曲線得出：熱水輸出率達(dá)到80%以上，而且放到200L時(shí)，水溫度仍處于55℃穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)于承壓頂水出水產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)是相當(dāng)高的水平了。 　　但這樣的結(jié)果對(duì)于東貝水箱來(lái)說(shuō)并不奇怪，早在2009年公司就對(duì)熱水輸出率提出更高要求，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間研究和試驗(yàn)，已經(jīng)擁有關(guān)鍵網(wǎng)狀分流器裝置技術(shù)，并申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。專(zhuān)利號(hào)：ZL 2009 20289671.94熱泵水箱保溫性能影響儲(chǔ)熱水箱保溫性能的因素主要有保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)、保溫層厚度、溫度邊界條件等。對(duì)于同種材料，保溫層越厚保溫效果越好，但當(dāng)厚度超過(guò)一定值后再加厚，但保溫效果增加不明顯，當(dāng)然在這個(gè)過(guò)程中必須考慮產(chǎn)品使用區(qū)域的溫度邊界條件。東貝公司是采用美國(guó)陶氏或德國(guó)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%，吸水率很小，不會(huì)因吸潮而影響導(dǎo)熱系數(shù)。（黃石東貝有限公司石雄雁） 圖3是評(píng)估水箱的熱損