水箱是热泵热水器影响能效等级的关键因素

水箱在很大程度上决定热泵热水器的能效等级，体现在水箱的制热性能、保温性能、使用性能等方面，这些性能直接影响热泵热水器的能效比和热水输出率。下面将通过水箱的三个关键因素进行阐述。 　　热泵水箱的制热性能 　　热泵水箱本身不存在制热性能，但是与热泵机组匹配后，水箱设计是否合理会严重影响热泵热水器整机制热性能。其制热性能与水箱换热器有关，水箱换热器的结构与换热器的换热功率是否满足机组要求很关键。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+搪瓷盘管三种。 　　热泵水箱内置式换热器的三种材料特性分析，如表1所示。 　　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内胆。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。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会发生严重的电偶腐蚀，特别是水质不好的地区，腐蚀现象更加严重。 　　从表1可看出搪瓷盘管换热器的传热性能最差。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），导热系数远小于金属材料，所以搪瓷碳钢盘管的传热系数远低于不锈钢盘管。另外目前国内的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可看出，锈钢盘管换热器导热仅次于紫铜管，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，申请的发明专利达50余项。2012年东贝开始专注于热泵行业，注入大量资金，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、氟循环式热泵水箱等。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。 　　市场众多客户反应，铜盘管换热的热泵水箱经过几年的使用，铜盘管换热器都出现严重腐蚀穿孔，如图1、图2所示。 　　热泵水箱的使用性能 　　热泵水箱的使用性能为水箱的热水输出能力。热泵的制热性能更值得关注，热水输出率是容易忽视的问题。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，将对产品质量大打折扣。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，本来可以供6个人洗，结果洗不到3个人就没热水了。这与水箱质量有关，热泵企业在选择水箱配套厂家时，水箱是否合格与热水输出率能否达到要求都需要考虑，要选择质量有保证的企业。 　　热泵GB/T23137-208《家用和类似用途热泵热水器》国家标准有规定，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，热水输出率要求不小于75%。东贝300L热泵热水器热水输出率的曲线，如图3所示。 　　从图3热水输出曲线图看，热水输出率达到80%以上，且放到200L时，水温,仍处于55℃稳定状态，对于承压顶水出水产品来说，这已是相当高的水平。对于东贝水箱来说，早在2009年就对热水输出率提出更高要求，经过长时间的研究和试验，已经拥有自己的关键网状分流器装置技术，并申请了专利号：ZL200920289671.9的国家发明专利。 　　热泵水箱的保温性能 　　影响储热水箱保温性能的因素主要有保温材料导热系数和保温层厚度、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保温层，保温效果增加不明显，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以上，吸水率很小，不会因吸潮而影响导热系数。一般通过图4来评估水箱的热损。（黄石东贝有限公司/石雄雁）