陈成　董云　刘剑雄

【摘 要】空气源热水器是一种新型高效节能的热水器，近年来淮安地区开始在居住小区集中使用。作者通过对整年空气源热水器测试数据的采集与分析，获得该型热水系统的COP及工作能耗与淮安地区全年气温变化的关系曲线，并对空气源热水器在淮安地区的使用提出建议和意见。

【关键词】空气源热泵热水器；工作原理；应用分析

0 引言

大力开拓新能源与可再生能源的实际应用成为我国解决能源紧张的重要战略任务。空气源热泵热水器是综合电热水器和太阳能热水器优点的安全节能环保型热水器，使用成本只有电热水器的1/4，燃气热水器的1/3。[1]。高热效率是空气源热泵热水器最大的特点和优势。所以近几年空气源热泵热水机组在家用制取生活热水方面，得到了大力的发展和应用。

空气源热水器的热泵输出的能量为压缩机做的功与热泵从环境中吸收的热量之和。所以环境温度对其能效比（COP）有重要的影响[2]。目前空气源热水器在长江以南地区得到广泛应用，这与江南地区气温较高（年平均温度15.7℃-18.7℃）有很大关系[3]。

淮安地区位于江淮之间，气温在1℃—28℃之间，全年日平均气温为14.6℃，属于冬冷夏热地区，全年温度变动较大。通过对淮安地区全年气温、空气源热水器能效比的数据采集与分析，可以对淮安地区空气源热水器的应用提出建议与意见。

1 空气源热水器效能比计算

空气源热水器的工作原理是利用逆卡诺循环原理，从空气中吸收热量，搬运转移到水系统的一种热泵设备。空气源热泵热水器可以用较少的电能通过热泵技术把空气中的低品热能吸收进来并转化为高温热能。

空气源热泵热水器是从空气中吸取热量，受气温条件的影响较大，我国热泵热水器行业普遍采用系统性能系数（COP）作为能效评价指标，具体计算见公式（1）：

COP=■=■（1）

式中：Q1：制热量；Q2：输入功率；M：總容量L；tr：热水温度，tr=55℃；tl：冷水温度，℃；C：水的比热，1kcal（千卡）=4.184kJ；COP：能效比；W：用电量。

2 实验原理和实验装置

2.1 实验原理：通过对空气源热泵热水器的出水温度、环境温度和耗电量的测量，将所测的数据代入到公式（1）得到的数据，进行分类汇总分析机组的能效比。

2.2 实验过程：在空气源热泵水箱中心位置布置温度传感器，并与东华（DH5922）动态信号数据采集系统相连接测得不同时间段的水箱温度，将每天的用电量（电能表）、环境的温度（温度传感器），通过数据采集仪采集并传送到计算机进行记录。

3 淮安地区气温与空气源热水器效能比实测数据表格和数据分析

本实验通过实验得到淮安2015.12.1到2016.11.30全年平均气温、耗电量、和已给定的出水温度（55℃）、总容量（150L）代入公式（1）中得出COP（表1）。（月平均COP值）

3.1 测得-5℃-35℃之间9个气温值汇总得出其COP值：（某一时间段的COP值）

4 分析与建议

1）通过数据分析，由表1和表2可知，淮安地区的平均COP在3.5左右，因此在淮安地区空气源热水器适用。从图2可以看出全年每月COP值走势平坦；系统COP平均浮动在3.5-4.5之间，最大达到5.4；图3中随着环境温度的提高，系统的性能参数COP呈现近似线性的增长，COP值在（-5℃-5℃）趋势平坦，集中在2.5，在10℃-35℃区间COP持续增长，最大也达到5.4，两者对比得出其COP值平稳呈上升势头，集中在3.5左右。

2）在淮安地区，全年平均气温为14.6℃，根据关系图可以看出，7、8月份温度最高对应的（30-35℃），COP值不断增长，耗电量明显下降，能达到高效节能的效果。

3）但是由于室外空气温度、进出水温度的不同，简单的COP值很难说明其能效情况，评价指标有很大的局限性，究其原因COP是一个瞬时量，只能反映某个特定工况的能耗情况，而热水加热是一个持续变化的过程。因此我们应该更加注重加热周期能效系数的研究，加热周期能效系数直观地说明了不同热泵热水器在一定的室外条件下的能效，可以体现热泵热水器运行的能耗情况和相对优劣。鉴于本次试验经费不足和一些其他的因素，下次我们会着重过程量的实验研究，得出更全面，更精确的数据，提出更好的意见。

【参考文献】

[1]张洁.空气源热泵热水器的季节性能优化与制冷剂流量特性研究[D].上海交通大学，2006（4）：4-8.

[2]刘国双.空气源热泵COP值与节能应用探讨[J].山西建筑，2009（1）.

[3]王建华.基于气候条件江南传统民居应变研究[D].浙江大学，2008（6）：22.

[责任编辑：田吉捷]