太空能熱水器

太空能熱水器是將太陽能熱水器儲熱水箱與空氣能主機（內置換熱器）結合一體，在有太陽的時候利用太陽能免費製取生活熱水，陰雨天氣溫度不夠結合空氣能主機輔助加熱的熱水器。

基本介紹

• 中文名：太空能熱水器
• 區別：太陽能熱水器與空氣能熱水器結合
• 分類：水循環，氟循環
• 產品評價：目前市場最節能的熱水器
• 安全性：水電分離
• 局限：需安裝在室外

組成部分

它主要由太陽能集熱器、蒸發器、壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥儲水箱等部件組成。在晴天，由太陽能真空管集熱器吸收太陽輻射能用微循環方式直接加熱儲水箱內的冷水。

當自動控制裝置探測到太陽能水箱內的水溫達不到設定值時，熱泵開始工作並通過混合工質與水箱內的水進行熱交換，最終保持水溫穩定。

熱泵的工作原理是把環境介質中貯存的能量在蒸發器中加以吸收而蒸發，蒸發後的製冷劑被壓縮機吸入並壓縮成高溫高壓的氣體，然後被排入設定在太陽能儲熱水箱底部的冷凝器中放熱。製冷劑蒸氣通過工質循環系統內，與水進行對流換熱而得到冷凝，同時水得熱而升溫。冷凝器的工質經膨脹閥或毛細管節流又重新流入蒸發器中，由此完成一次工作循環。陰天或夜間，熱泵蒸發器通過吸收環境大氣中的低品熱源，保障熱泵正常工作，從而可以全天候的產生熱水。

區別

太空能熱水器與常規太陽能熱水器不同，它將太陽能熱利用技術與熱泵技術以互利的形式結合起來，通過消耗少量的電能，將周圍環境中的大量低品位能源（太陽能、空氣等）利用起來，經熱泵壓縮機壓縮變為高品位能源。用於生活熱水的生產，不僅節約了大量的優質能源，而且禰補了常規太陽能熱水器的不足，具有全天候性，耐候性等諸多優點，既適用於家庭供暖和熱水供給，又可適用於集中供暖供熱水系統，是一種新型的最節能的環保型熱水器。

分類

水循環太空能熱水器：內置換熱器，利用循環泵將水循環到換熱器中進行加熱。

優點：性能穩定、故障少、安裝方便不需排空。

缺點：熱效率比氟循環略低，價格較高。

氟循環太空能熱水器：氟循環就是讓高溫高壓的氟利昂通過盤管進入水箱傳熱給水讓水升溫。

優點：加熱效率高，價格較低。

缺點：盤管穿孔水箱、壓縮機就會報廢，還需要專業人士安裝，排空不好故障就多。

技術特點

太空能將太陽能利用技術與熱泵技術有機結合起來，具有以下幾個方面的技術特點：

1、同傳統的太陽能直接供熱系統相比，太空能的最大優點是可以採用結構簡易的集熱器，集熱成本非常低。在直膨式系統中，太陽集熱器的工作溫度與熱泵蒸發溫度保持一致，且與室外溫度接近，而非直膨式系統中，太陽能集熱環路往往作為蒸發器的低溫熱源，集熱介質溫度通常為20℃～30℃，因此集熱器的散熱損失非常小，集熱器效率也相應提高。有研究表明，在非寒冷地區即使採用結構簡單、廉價的普通平板集熱器，集熱器效率也高達60%～80%，甚至採用無蓋板、無保溫的裸板集熱器也是可以的。

2、 由於太陽能具有低密度、間歇性和不穩定性等缺點，常規的太陽能供熱系統往往需要採用較大的集熱和蓄熱裝置，並且配備相應的輔助熱源，這不僅造成系統初投資較高，而且較大面積的集熱器也難於布置。

太空能基於熱泵的節能性和集熱器的高效性，在相同熱負荷條件下，太空能所需的集熱器面積和蓄熱器容積等都要比常規系統小得多，使得系統結構更緊湊，布置更靈活。

3、在太陽輻射條件良好的情況下，太空能往往可以獲得比空氣源熱泵更高的蒸發溫度，因而具有更高的供熱性能係數（COP可達到4以上），而且供熱性能受室外氣溫下降的影響較小。

4、 由於太陽能無處不在、取之不盡，因此太空能的套用範圍非常廣泛，不受當地水源條件和地質條件的限制，而且對自然生存環境幾乎不造成影響。

5、 太空能同其它類型的熱泵一樣也具有“一機多用”的優點，即冬季可供暖，夏季可製冷，全年可提供生活熱水。由於太空能系統中設有蓄熱裝置，因此夏季可利用夜間谷時電力進行蓄冷運行，以供白天供冷之用，不僅運行費用便宜，而且有助於電力錯峰。

6、考慮到製冷劑的充注量和泄漏問題，直膨式太空能一般適用於小型供熱系統，如戶用熱水器和供熱空調系統。其特點是集熱面積小、系統緊湊、集熱效率和熱泵性能高、適應性好、自動控制程度高等尤其是套用於生產熱水，具有高效節能、安裝方便、全天候等優點，其造價與空氣源熱泵熱水器相當，性能更優越。

7、 非直膨式系統具有形式多樣、布置靈活、套用範圍廣等優點，適合於集中供熱、空調和供熱水系統。易於與建築一體化。

研究現狀

早在20世紀50年代初，太陽能熱利用的先驅者Jodan和Therkeld就指出了太空能的優越性，即可同時提高太陽能集熱器效率和熱泵系統性能。隨後，日本、美國、瑞典、澳大利亞等已開發國家紛紛投入了大量的人力、物力對太空能進行深入的研究與開發，在各地實施了多項太空能示範工程，例如賓館、住宅、學校、醫院、圖書館以及游泳館等，取得了一定的經濟效益和良好的社會效益。2005年首台家用氟太空能熱水器在中國研製，2006年推出市場。

特點

太空能熱水器通過創新套用空調熱泵技術，在臥式儲水箱底部採用熱泵與水位控制裝置，通過溫度控制器、智慧型控制模組等對水箱內水溫進行檢測，在溫度不達用戶設定要求的情況下熱泵加熱自動投入運行，在陰雨天氣依然可用。

在電控方面，與熱泵電連線的包括中央控制器、溫度控制、電路控制及水位控制等。

項目產品通過將套用於冷暖空調的熱泵工作原理創新性套用在太陽能輔助加熱與控制方面，大幅度提高能源利用率，能耗低、用戶使用容易、控制簡單、性價比高。

實踐表明，熱泵在製取35-70攝氏度的熱水時運行費用極低，約為燃氣熱水器的1/5，安全、環保、節能效果顯著，充分實現光電互補，可全天候供應熱水。

分析與設計

基於現有的太陽能系統加上熱泵系統的匹配選擇分析、結構設計等。

熱泵系統適應性開發

為了滿足不同消費群體對太空能熱水器不同用水量要求進行適應性開發。

結霜問題分析處理

太空能熱水器區域性特徵明顯，因其對外界環境溫度依賴過大，其正常工作環境溫度在-5度與40度之間，故基本適用於華東、華南等長江以南地區，廣東、福建、浙江、湖南、江西、雲南等省份空氣能熱泵熱水器發展比較良好。而在還沒有真正的技術解決結霜等造成產品運行困難的問題之前，廣大的北方則基本無人敢企及，需要解決針對廣大北方套用的除霜措施。

壓縮機壽命分析設計市面上的熱水器普遍採用循環式加熱系統，該系統日益暴露出技術缺陷，即在高溫高壓工況下運行，容易使壓縮機老化、碳化，加之系統潤滑效果不好，導致壓縮機易被燒壞。通過技術攻關對壓縮機潤滑系統及循環系統進行分析，提高壓縮機壽命。

對換熱器和套管換熱器進行再設計

熱泵熱水器的出水溫度通常可達到50至60攝氏度，在這個溫度範圍內水是最易結垢的。如果不能定期清洗換熱器，對於板式換熱器而言，就會脹破，對於套管式換熱器而言，其內管會破裂，從而導致整個熱泵熱水機組失去功能。進行有關除垢技術研究是提高系統整體壽命的有效途徑。

壓縮機易燒壞以及換熱器和套管換熱器易結垢斷裂這兩大問題共同的解決方案是採用直熱式板式換熱器，該換熱器具有自淨能力，一旦產生水垢，伴隨著水介質的冷熱交替，水垢會自動脫落，保證系統穩定運行。但是在熱泵熱水器行業，很多廠家還不了解這一解決方案，或是未掌握直熱式板式換熱器空氣源熱泵熱水器的生產技術。而至於結霜問題，空氣源熱泵熱水器利用空調技術進行除霜設計，提高太空能熱水器壽命。

測試技術

掌握生產、測試技術，建立試生產線和測試系統，在此基礎上形成規模化製造能力。

在完成項目研發第一階段的基礎上，利用廠房和部分生產設備，添置必要的生產設備，制定生產管理制度和完善生產工藝流程，實現產品的中試及將來實施產業化。

太空能熱水器的生產已有完善的加工、裝配和質量保證體系；對產品的生產、質量管理保證能力強，對熱水器產品的生產具有豐富的經驗，擁有很好的開發和生產技術力量。項目引進水壓測試儀、能量測試儀、壓縮機綜合儀等，可確保所生產的太空能熱水器的質量、技術性能指標達國外同類產品的水平。

技術指標

作為新型產品，國家並沒有針對太空能熱水器的國家標準與行業標準。在有關標準出台之前，太陽能利用領域已經存在著有關太陽能熱水器與熱泵熱水器的行業有關規範，既適用太陽能熱水器規範也適用熱泵熱水器規範。

在技術方面, 項目具有如下的技術先進特徵:

（1）符合國家有關太陽能熱水器標準；

（2）有關節能指標優於太陽能熱水器或熱泵熱水器有關規範要求；

（3）該項目實現了太陽能與空氣源熱泵的整合，並且在節能指標方面做到領先。

太空能熱水器的優點：

A、高效節能

與傳統太陽能帶電輔助加熱相比節電4倍；

與電熱水器相比節電15倍；

與燃氣熱水器相經節約費用13倍；

與熱泵熱水器相比節電3.7倍。

B、安全環保

真空管採用高硼矽特種玻璃，吸熱效率高達95%以上．水溫最高可達100℃；

儲熱水箱內完全沒有電加熱，杜絕漏電事故發生；

完全沒有燃料泄漏引起中毒，爆炸等危險；

完全無任何有毒有害氣體排放。

C、智慧型全自動運行

太空能熱水器由微電腦控制全自動運行，穩定性好；

採用頂水法取用熱水,可靠性強；

全天候24小時供熱水，有效地解決了傳統太陽能只有晚上才有熱水和水量不足的缺點。

D、安裝方便

體積小巧、安裝在樓面空地、天台等處占地面積2～3平方；

太空能熱水器常壓運行，產品安全耐用。