水箱影响热泵热水器能效等级关键因素

0引言 　　2015年1月1日，空气源热泵热水器能效标识开始实施。标准宣贯会议于2014年年底分别在南京和广州举行，东贝公司应邀参加此次会议。热泵热水器能效标识的实施对于中国空气源热泵热水器是一个全新的开始，机遇与挑战并存。该规则的实施不仅可以更加规范从业企业标准，让消费者更加明白购买产品的能效指数，加强企业的入门门槛，希望企业利用这一契机，把热泵热水器的蛋糕做大。该规则实施后，将给市场上的空气源热水器明确划分能效等级，低能效产品面临淘汰，空气能行业洗牌速度将加快。 　　1水箱在热泵热水器中影响能效指标关键因素 　　热泵热水器是不是真正的高能效产品，水箱在很大程度上起决定性作用，其主要体现在水箱的制热性能、保温性能、使用性能等方面，这些性能的好坏将直接影响热泵热水器的能效比和热水输出率。 　　2热泵水箱制热性能 　　热泵水箱本身不存在制热性能，但与热泵机组匹配后，一旦水箱设计不合理就会严重影响热泵热水器整机的制热性能。其制热性能主要与水箱换热器有关，水箱换热器的结构到底合不合理，换热器的换热功率能不能满足机组要求，这些问题都很关键。（换热器在热泵热水器中起冷凝器作用，高温高压气体的冷媒通过换热器将热量传递给水箱内的水，水温升高，如此循环制得热水。） 　　目前市场上热泵热水器水箱的换热器结构有内置式和外置式，但由于外置式结构换热效率非常低，因此市场上主要以内置式为主。对于内置式换热器从材料上可分为：紫铜盘管、不锈钢盘管、碳钢加搪瓷盘管三种。 　　表1为热泵水箱内置式换热器的三种材料特性分析 　　从表1可以看出紫铜管具有很高的导热性能和容易制造的工艺性，但是目前市场上热泵水箱的内胆主要有不锈钢和搪瓷材料。而紫铜管无论与哪一种材料的内胆结合使用，都会产生严重的电偶腐蚀。 　　查相关手册，铁和铜在25℃时的标准电极电位分别为-0.036V和+0.521V，它们在一定的电解质中相互接触发生严重的电偶腐蚀，特别是水质不好的地区，腐蚀现象更严重。 　　市场众多客户反应，铜盘管换热热泵水箱经过几年使用，铜盘管换热器出现严重腐蚀穿孔，详见图1。 图1铜盘管腐蚀 　　对于搪瓷盘管换热器，从表1可以看出，其传热性能最差。因为盘管中的热量经过换热器碳钢层、搪瓷层两次热传导，每次热传导都存在热阻，且搪瓷层属于非金属材料，其导热系数为1W/（m·k），导热系数远＜金属材料，所以搪瓷碳钢盘管的传热系数远低于不锈钢盘管。另外国内搪瓷工艺还存在很多缺陷，市场上已经暴露很多搪瓷水箱因裂瓷、漏搪而导致内胆腐蚀漏水的问题。 　　从表1可以看出：不锈钢盘管换热器材料导热仅次于紫铜管，而远高于搪瓷材料，不锈钢材料具有很好的耐腐蚀性和易加工性。 　　东贝公司一直坚持采用不锈钢材料作为热泵水箱的内胆和换热器。早在2004年东贝公司就专注于不锈钢水箱的研发，为相关行业开发的专用水箱型号达100余款，申请发明专利达50余项，特别是不锈钢内胆防腐工艺、网状分流器装置、多功能供热供暖水箱等专利技术受到各行业的热捧。东贝公司生产的不锈钢水箱已经成为热泵行业、壁挂炉行业、太阳能行业的首选。创造了市场上连续9年水箱零腐蚀的记录。近几年随着热泵产业的快速发展，2012年公司又开始专注于热泵行业，并注入大量的资金，着手热泵水箱的研究和开发，目前已形成的热泵水箱新产品达30多个型号，容量从80L-500L，外形有落地式、壁挂式、方形、圆形，结构有水循环式热泵水箱、氟循环式热泵水箱。相关产品经过试验及客户使用情况反馈，不锈钢内置式盘管水箱具有很高的换热效率。 　　3热泵水箱使用性能 　　热泵水箱的使用性能水箱的热水输出能力。据了解，平时大家更多关注热泵的制热性能，而热水输出率是大家往往容易忽视的问题。如果热泵热水器有很好的制热性能却不能输出应有的热水，这将对产品的质量大打折扣！市场上常有客户抱怨，一台300L 的水箱，热水放不到150L就出现温度急剧下降的问题，本来可以洗6个人，结果洗不到3个人就没热水用了。原因何在？这与水箱的质量有关系，水箱是不是合格的？热水输出率能不能达到要求？因此，热泵企业在选择水箱配套厂家时，就要考虑这个问题，一定要选择各方面质量都有保证的企业。 　　《家用和类似用途热泵热水器》国家标准规定：水箱注满水使热泵热水器正常工作到温控器断开，切断电源，按照标准放水，热水输出率要求≥75%。图2为东贝公司300L热泵热水器热水输出率的曲线 图2热水输出曲线 　　从热水输出曲线得出：热水输出率达到80%以上，而且放到200L时，水温度仍处于55℃稳定状态，对于承压顶水出水产品来说，这已经是相当高的水平了。 　　但这样的结果对于东贝水箱来说并不奇怪，早在2009年公司就对热水输出率提出更高要求，经过长时间研究和试验，已经拥有关键网状分流器装置技术，并申请了国家发明专利。专利号：ZL 2009 20289671.94热泵水箱保温性能影响储热水箱保温性能的因素主要有保温材料的导热系数、保温层厚度、温度边界条件等。对于同种材料，保温层越厚保温效果越好，但当厚度超过一定值后再加厚，但保温效果增加不明显，当然在这个过程中必须考虑产品使用区域的温度边界条件。东贝公司是采用美国陶氏或德国拜尔聚氨酯发泡料，保温层厚度为50mm，导热系数λ＜0.024w/（m·k），闭孔率＞90%，吸水率很小，不会因吸潮而影响导热系数。（黄石东贝有限公司石雄雁） 图3是评估水箱的热损