各種熱水器方案的比較研究

李棱雪/廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院

各種熱水器方案的比較研究

李棱雪/廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院

本文首先對各種熱水器性能進行闡述，根據(jù)對比分析，得出深化開發(fā)太陽能、熱泵熱水器是熱水器發(fā)展的兩個必然方向。在使用的方便性和經(jīng)濟性方面，熱泵熱水器比太陽能熱水器擁有很大的優(yōu)勢，其必將成為未來我國熱水器市場上的主流產(chǎn)品。

性能分析；太陽能熱水器；熱泵熱水器

引言

目前在我國，市場上銷售的熱水器主要分為燃氣式熱水器、電熱水器、太陽能熱水器和熱泵熱水器四種。作為熱水器的主要類型，燃氣式熱水器和電熱水器各有自身的特點。目前在國內(nèi)熱水器市場的占有率分別為40％和50％左右。太陽能熱水器在中國也有多年的發(fā)展歷史，其節(jié)能的特性無疑是具有很大的吸引力，但始終應(yīng)用受到較多的限制。與此同時，熱泵熱水器作為一種新型節(jié)能產(chǎn)品正在蓬勃地發(fā)展。

1.燃氣熱水器

燃氣熱水器利用燃氣燃燒所釋放的熱量,通過熱交換器把冷水加熱到所需溫度。熱水器的分類方法很多。首先,可按使用的燃氣種類劃分,分為人工煤氣熱水器、液化石油氣熱水器和天然氣熱水器3種燃氣熱水器，具有效率高、出水快、水溫調(diào)節(jié)穩(wěn)定、可連續(xù)使用、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便等諸多優(yōu)點。

燃氣熱水器的最大優(yōu)點是出水量大，加熱時間短，一般只需要首次等待8～15秒鐘，用于系統(tǒng)的前清掃，以及排出管道中的部分冷水，其后就可連續(xù)不斷供應(yīng)熱水。市場銷售的非恒溫型家用燃氣熱水器，一般都有出水溫度指示，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)出水溫度。常見的型號有8升，10升，11升，12升。就我國目前的現(xiàn)狀，大部分單個用水點的流量都在5～10L/min之間，而考慮到25℃的設(shè)計溫差對于40℃的洗浴溫度基本足夠，所以非恒溫的快速燃氣熱水器，采用12升的型號對于單點用水是足夠的。

2.電熱水器

電熱水器是以電力為熱源對水進行加熱的，其基本原理實際上與電爐燒開水一樣，不同的是配置了保溫內(nèi)膽和較好的控制系統(tǒng)和安全設(shè)施。由于電熱水器采用電加熱技術(shù)，因此受外部條件制約較少，只要是有電、通自來水的地方就可以使用電熱水器。和大多數(shù)普通家電一樣，任何家庭都可直接安裝使用。提前預(yù)約燒好后，最大的優(yōu)點就是可以大流量供熱水，而且能輕松實現(xiàn)多點用水。不僅可以提供衛(wèi)生間，浴室，還可以提供給洗碗，洗菜，洗衣，洗手等多個用水點。

3.太陽能熱水器

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，在開發(fā)和利用過程中能節(jié)省大量化石能源，不僅環(huán)保，而且安全。我國是太陽能資源十分豐富的國家，即使在我國太陽能資源不豐富地區(qū)，年輻射總量也接近東京，高于倫敦。

從我國太陽能熱水器的發(fā)展過程來一看，主要經(jīng)歷了三個階段。第一階段，悶曬式熱水器。它是我國第一代太陽能熱水器。從它的結(jié)構(gòu)來看，它主要把集熱器和儲熱水箱合二為一，再用水管連接起來，就制作了一個最簡單的悶曬式熱水器，集熱器的吸收涂層多為簡單的涂料型涂層。它的結(jié)構(gòu)比較簡易，不需要太多的技術(shù)要求和制作工藝。但悶曬式熱水器由于受到集熱效率低、熱損失快等缺點的影響逐漸被市場淘汰了。第二代產(chǎn)品是平板式集熱器。在解決了在鋁表面用電化學(xué)方法制備選擇性吸收涂層的技術(shù)前提下，我們引進了銅鋁復(fù)合吸收條帶的生產(chǎn)線技術(shù)。80年代末到90年代初，單靶磁控濺射制備鋁一氮一鋁選擇性吸收涂層技術(shù)的突破，成功地解決了全玻璃真空管的制造技術(shù)，這是我國第三代太陽能熱水器。而后，北京市太陽能研究所和德國共同合作開發(fā)研制了熱管式真空管，使全玻璃真空管技術(shù)得到更進一步的發(fā)展。

4.熱泵熱水器

熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的裝置，我國熱泵技術(shù)的研究與開發(fā)始于20世紀(jì)50年代，主要應(yīng)用于建筑市場和工業(yè)生產(chǎn)過程，發(fā)展比較緩慢。當(dāng)今環(huán)境污染和能源緊張問題正成為世界各國共同而臨的兩大難題。而熱泵可以允分利用環(huán)境中的低位能和工廠中的余熱及廢熱，故其能很好地解決能源緊張問題。所以在能源緊張和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的今天，熱泵技術(shù)的應(yīng)用無疑會成為人們關(guān)注的焦點。

近年來，隨著建筑能耗的逐年上升和人們對于室內(nèi)環(huán)境舒適度要求的不斷提高，具有顯著節(jié)能效果的熱泵技術(shù)越來越受到普遍的關(guān)注。從世界范圍看，空氣源熱泵己處于成熟期,而空氣源熱泵的性能受外界氣溫的影響較大，并且當(dāng)氣溫過高或過低時還會出現(xiàn)不能正常運行的情況。于是就出現(xiàn)了以水作為冷熱源的水源熱泵。由于水體溫度比大氣溫度要相對穩(wěn)定得多，水源熱泵系統(tǒng)可以獲得較高的性能系數(shù)，也就是獲得較高的能源利用效率。

在中國推廣熱泵熱水器的思路應(yīng)該是，盡量利用目前的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，開發(fā)具有高能效比、系統(tǒng)可靠、成本較低的環(huán)保型熱泵熱水器。同時要最大限度地提高實際使用中的舒適度。擴大產(chǎn)品的適用范圍，盡量使產(chǎn)品能批量化生產(chǎn)，推向市場。

5.各種熱水器綜合比較分析

現(xiàn)對我國市場上現(xiàn)有幾種熱水器產(chǎn)品的綜合性能進行比較，包括能源消耗效率、成本、使用性能等方面，比較結(jié)果如表1所示。

表1 幾種熱水器的性能比較（120升水從15℃上升到55℃）

然而國內(nèi)目前推出的各種太陽能熱水器受我國幅員遼闊、氣候變化差異較大因素的影響，每年無法正常使用的平均天數(shù)為120～180天。在陰雨天太陽能熱水器的集熱器發(fā)揮不了作用，舒適度大受影響。必須采用電輔助加熱補充熱量，由于是戶外安裝，熱量損耗大，效率有的時候比普通電熱水器還低。相比之下，熱泵熱水器的優(yōu)點就非常明顯，可以說基本上彌補了太陽能的以上幾大缺陷：熱泵熱水器可全面吸收空氣中的熱量，大大提高了熱效率，而且長期使用性能穩(wěn)定；可以365天全天候使用，受氣候及環(huán)境的影響較小。

6.結(jié)論

從能源消耗的角度來看，常規(guī)電熱水器、燃氣熱水器從根本上只是“熱水壺的高檔化”。高能耗是常規(guī)熱水器無法克服的缺憾。深化開發(fā)太陽能、熱泵熱水器是熱水器發(fā)展的兩個必然方向。同時在使用的方便性和經(jīng)濟性方面，熱泵熱水器比太陽能熱水器擁有很大的優(yōu)勢，其必將成為未來我國熱水器市場上的主流產(chǎn)品。

[1] 龔光彩，何君，曾巍等．冷凝熱回收與熱泵對建筑冷熱源的影響[J].煤氣與熱力，2006，26(2)：65—68.

[2] 龍惟定，王長慶，丁文婷.試論中國的能源結(jié)構(gòu)與空調(diào)冷熱源的選擇取向[J].暖通空調(diào). 2000，30（5）：27—32.