空氣源熱泵熱水器實現家電節能的突破

    節能減排，實現低碳生活，是當前全球的主題，也是暖通製冷行業持之以恆的追求。近年來，多能源的利用，同能源的轉換，餘熱、潛熱的回收利用等等課題被行業的精英們作為節能、減排的突破點在不斷地探尋著。空氣源熱泵熱水器、餘熱回收空調等產品的相應面市，在一定意義上實現了空調及家用電器節能上的突破。

    杭州大元人工環境設備有限公司研發的一種具有熱泵熱回收功能的製冷採暖熱水一體化機組，經過幾年時間的實踐並完善，於2010年上半年榮獲國家發明專利，專利號：200910099744.2。該發明專利技術的研製和成功，標誌著杭州大元人工環境設備有限公司在暖通新能源集成系統技術和節能減排領域再一次領跑行業前沿陣地。

    一.概述

    目前市場上出現的熱回收機組層次較低，僅限制於夏天製冷時得到生活熱水，滿足不了現代生活時尚家居市場的需求；而空氣源熱泵熱水器更是只局限於長江以南地區；另一方面，由於空氣源熱泵空調冬季運行時的低溫化霜及低溫低能效的難題，導致冬季採暖效果很不理想，而冬季燃氣採暖熱水爐以燃燒清潔能源天然氣為基礎，運行穩定且熱效率高同時又能解決採暖和生活熱水的難題，唯一不足處是採暖熱水爐不能解決製冷，且使用的是一次性能源。以此為設計依託，杭州大元人工環境設備有限公司於2003年開始，在燃氣採暖熱水爐的基礎上，成功推出了中央三位一體機，經過七年的技術更新、發展，以燃氣採暖熱水爐為核心，一步步整合熱回收，整合空氣源熱泵技術，整合太陽能，研發成功了劃時代的具有熱泵熱回收功能的製冷採暖熱水一體化機組，實現了電能、氣能、空氣源、太陽能的綜合開發與利用。

    二.燃氣採暖熱水爐整合空氣源熱泵技術的原理

    岡底斯燃氣採暖熱水爐整合空氣源熱泵的熱回收原理是分別利用了空調的卡諾循環和逆卡諾原理：夏季製冷時，利用熱回收裝置，對空調進行冷凝熱回收利用，得到免費的生活熱水，環保的同時又經濟實惠；冬季制熱時熱回收裝置自動轉換為蒸發器，利用逆卡諾原理運行熱泵得到廉價的熱水，同時因為燃氣採暖熱水爐的輔助運行而保證冬季的採暖需求不受任何影響.

    製冷運行：低溫低壓的製冷劑氣體被壓縮機吸入後加壓變成高溫高壓的製冷劑氣體，高溫高壓的製冷劑氣體在室外冷凝器（及熱回收水箱換熱器）冷凝中放熱，變成中溫高壓的液體（熱量通過室外循環空氣及熱回收水箱中的預熱冷水帶走），中溫高壓的液體再經過節流部件（熱力膨脹閥）節流降壓後變為低溫低壓的液體，低溫低壓的液體製冷劑在蒸發器（板式換熱器）中吸熱蒸發後變為低溫低壓的氣體，低溫低壓的製冷劑氣體再被壓縮機吸入，如此循環。

    制熱運行：熱泵制熱時通過四通閥來改變製冷劑的循環方向，低溫低壓的製冷劑氣體被壓縮機吸入後加壓變成高溫高壓的製冷劑氣體，高溫高壓的製冷劑氣體在蒸發器（板式換熱器及熱回收水箱換熱器）冷凝中放熱（熱量通過板式換熱器及熱回收水箱中的預熱冷水帶走，）變成中溫高壓的液體，中溫高壓的液體再經過節流部件（熱力膨脹閥）節流降壓後變為低溫低壓的液體，低溫低壓的液體製冷劑在冷凝器中吸熱蒸發後變為低溫低壓的氣體，低溫低壓的製冷劑氣體再被壓縮機吸入，如此循環。

    機組熱水水路運行：首先熱回收水箱由自來水補滿水，在運行空調的情況下，水箱內的水通過熱回收換熱器源源不斷地加熱，水箱預存的水為燃氣採暖熱水爐的進水源。在輸出熱水時，當水箱的水溫達到燃氣採暖熱水爐熱水的設定溫度時，燃氣採暖熱水爐不啟動，直接輸出熱水；當水箱的水溫未達到燃氣採暖熱水爐熱水的設定溫度時，燃氣採暖熱水爐輔助啟動，輸出理想溫度熱水。

    三.燃氣採暖熱水爐整合太陽能熱水系統的原理

    利用太陽能熱水器對自來水先進行加熱，直至達到設定溫度，經過加熱的熱水儲存在保溫承壓水箱內，在機組的燃氣採暖熱水爐未點火運行狀態便可得到理想的生活熱水，使用成本很低；在太陽能不足或者沒有太陽熱能的日子裡，通過燃氣採暖熱水爐制熱，以保證恆溫熱水供應，使其不受環境影響，具備採暖、熱水一體化功能，能源得以循環利用，具有高效、節能、經濟、環保等優點。

    這種運行模式下，太陽能和燃氣採暖熱水爐同時為系統提供熱量，而消耗燃料的燃氣採暖熱水爐是作為輔助熱源出現的，不僅可以盡最大可能利用太陽能的熱量，而且可以充分保障採暖系統和熱水系統的舒適性。

    值得一提的是，以上兩個系統可分開獨立運行，同時也可以二合為一，利用溫度控制裝置對太陽能熱水轉換三通的處理，真正意義上體現了燃氣採暖熱水爐整合空氣源熱泵技術、太陽能熱水技術後穩定、高效、節能。

   當太陽能熱水器的水溫達到50℃以上時，控制器控制電磁三通閥導向太陽能水箱和分水器，循環泵2運行（參見圖2），燃氣採暖熱水爐不工作，整個採暖系統就可以以太陽能為熱源進行低溫地板採暖，達到節約運行成本的目的。

    當太陽能的溫度低於50℃時，太陽能不能夠長時間滿足室內採暖需要，此時控制器控制電磁三通閥導向燃氣採暖熱水爐和分水器之間運行，循環泵1停止運行，而啟動燃氣採暖熱水爐提供採暖所需要的熱量。

    燃氣採暖熱水爐的自來水進水口連接水箱供水管，使用生活熱水時，水源直接由太陽能熱水提供。此時採暖水經過太陽能初次加熱獲得部分熱量後，經過燃氣採暖熱水爐進行二次加熱，燃氣採暖熱水爐的燃氣比例閥將根據水溫的高低自動調節燃氣的輸出量，甚至不輸出（水溫達到熱水的設定溫度時）。

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