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ag亚游只为非凡空气能热水工程为何不节能

ag亚游只为非凡时间:2015-10-17

空气能热泵热水器是开拓利用新能源的设备,是继锅炉、燃气热水器、电热水器和太阳能热水器之后的新一代热水制取装置。在能源供应日益紧张的今天,空气能热泵热水器凭借其安全、节能、环保、全天候等优点在市场上得以推广,不断地被消费者接受。


ag亚游只为非凡笔者从2009年底,在广西桂林市开始接触并进入空气能行业,我先从家用机销售、安全开始做起,后逐渐进入商用空气能中央热水。在几年的不断探索、学习和实践中,深深体会到空气能“三分产品,七分安装”的道理,在实际应用中,我发现:商用机组如果匹比不恰当,安装不合理,细节不注意,将会使空气能使用性能降低,寿命减少,其节能效果大打折扣,从而影响空气能在消费者心目中形象,影响空气能市场的健康发展。


首先,我们来看几则实例:实例一:2010年的春天,我在门店接待一名中年老板。他告诉我,他正在桂林灵川县投资一个宾馆,约20个房间,宾馆正在装修中,可他正在为宾馆用热水设备而苦恼!作为一名热泵从业者,我理所当然地建议他用商用空气能热泵,并且还告诉他空气能如何节能、如何安全等好处。听我说完,他沉思了一下,很诚恳地跟我说:“我知道空气能,请你告诉我,空气能真的节能,真的好用吗?”我心存不解,连忙问他,为什么会对空气能有如此疑虑。原来,这位老板有一个朋友,也是做酒店行业的,前年时他朋友在桂林阳朔县某宾馆装了一套空气能热泵,才用了一年多,朋友告诉他,空气能根本不节能。


ag亚游只为非凡实例二:一个专业从事锅炉安装的老板跟我讲述一件事,他有个客户,姓莫,前几年时,莫老板在桂林某县开了家宾馆,为了制取热水,装了一套燃煤锅炉,因安装不合理,使用后不理想。这时,有人跟莫老板介绍空气能,说是第四代节能产品,是如何如何好。莫老板心动了,于是折掉锅炉,装了一套5吨热水的空气能热泵,才用了半年,莫老板发现空气能并不节能,而且偶尔还出故障。无奈之下,他只好请位锅炉老板再重装一套燃煤锅炉,用过后,莫老板感觉很满意。空气能停止使用,现正在处理之中。


实例三:桂林市银锭路有一家十多间房的小宾馆,2008年底,宾馆老板装了一套1吨水的空气能热泵,用了不到二年,就停用了,宾馆全部采用储热式电热水器。现在,宾馆老板正在四处打听,看有没有人回收他这套设备,我去了解了一下,老板告诉我:“空气能并没有坏,但用时耗电大,热水量也不够用,不得已才全部换成电热水器的。这套设备放在那里,没什么用,还占地方,所以准备卖掉”。


实例四:桂林灵川县某工厂,2009年装了一台1.5吨水的空气能热水器,供厂里工人洗澡用,2010年,笔者去联系业务时,看到空气能没有启动,厂长告诉我:“这套设备才用一年多,就坏掉了,从使用情况看,的确24小时有热水,但耗电蛮厉害,现在想维修一下,却找不到厂家售后,所以只好闲置在那里”。后来,请我们售后师傅去检查了一下,说是那套空气能热泵压缩机坏了,维修的价值不大。


作为一个从事空气能行业的人,听到人们对空气能这样的评价,心里不是磁味。按空气能的结构原理和相关资料来看,它应该是一种好的节能产品,但为何在安装后、使用后就出现了耗电大或不好用的说法呢?


面对这样问题,我禁不住思考。经过几个月来的调查和总结,笔者得出如下四个结论。下面,谈谈我个人看法。


原因一:主机与保温水箱配比不当。


ag亚游只为非凡这恐怕是引起空气能耗电量大的最主要原因。通常主机与水箱不匹配,主机小,水箱大,也就是人们常说的小马拉大车。下面,我们以某品牌的循环式3匹、5匹机(直热式与此差别不大),其输入功率分别为2.6kw、4.5kw为例,根据桂林气候状况,来计算一下,看看它他到底该配比多大水箱。


我们先来看生产厂家在进行测试或公布空气能数据时的工况。我们称之为工况条件一,即室外环境温度为20℃,进水温度为15℃,出水温度为55℃时。把1吨(即1000kg)15℃的冷水加热至55℃的热水,水温升高40℃,需要热量为:

Q=CmΔT=1Kcal/kg·℃X1X1000KGx40℃÷860=47KW(式中:Q是总功率,C是水的比热,ΔT是指温差,860是cal转化为kw系数,以下同)。


则:2吨水所需功率为:47X2=94KW,3吨水需141KW,4吨水需188KW,5吨水需235KW。空气能3匹机的制热量为9.5KW,5匹机的为16.5KW(各厂家稍有不同)此时机组COP为3.7。此时,其配置水箱大小和工作时间关系如下表(表一):

表一

从表中可以看出,桂林最低气温也曾出现过-3-0℃左右的天气(表中红色数字显示)。近几年,也有常有低温出现,例如:2010年桂林最低气温为-1℃,2011年最低气温为3℃,2012年最低气温为0℃。这里暂不考虑到桂林北部的资源,全州、灌阳等县,因地理位置相对偏北,冬天时,其极端气温较桂林还要低。


据此,我们把室外环境温度为5摄氏度,进水温度为8摄氏度定为工况条件二。此时,把1吨10℃的冷水加热至55的热水,水温升高47℃,需要热量为:Q=CmΔT=1Kcal/kg·℃X1X1000KGx47℃÷860=55KW。则:2吨水所需功率为:55X2=110KW,3吨水需165KW,4吨水需220KW,5吨水需275KW。

表二

环境温度与空气能热泵机组的COP的关系,以江苏工业学院机械与能源工程学院《空气源热泵热水器实验研究》一文的结论为依据(参见图一)。其结论为:“环境温度与机组的COP值成正比,环境温度降低10℃,空气能热泵机组的COP降幅在0.5左右”,来计算此时机组制热能力。(实验结论第②条中:“水温与机组的COP基本成反比······”,这里“水温”是指空气能出水温度,不是进水温度。本文暂时不讨论空气能热泵机组进、出水温度对其COP的影响)。

图一

室外环境温度温差为:20℃-5℃=15℃COP下降值为15X0.05=0.75。(温度每下降1℃,COP下降0.05)空气能在工况二时COP值为3.7-0.75=2.953匹机制热量为:2.95X2.6(输入功率)=7.7KW,5匹机为:13KW。此时,其配置水箱大小和工作时间关系如下表(表三):

表三

我们知道,工程机组的最佳工作时间为8-10个小时,当气温较低时,工作时间可适当延长。从表三的计算结果来看,若3匹配3吨热水以上,5匹机配5吨以上,机组会长达20多小时的工作(表中红色数字显示),这明显是不合理的。


如果是这样配比,也就意味着,机组全年有三分之二是在超时工作。机组长时间工作,对机组寿命有很大影响,时间越长,工况越差,新装机时,或许还能坚持一段时间,但长些以往,不是机组容易出故障,就是能耗大幅增加。这正如一辆载重汽车,每天超负荷工作,在路状好时,或许还能正常行驶;遇到路状不良时,不是效能降低,油耗增大,就是不堪重负,故障频出,再或是干脆罢工。


我们要知道,以上数据,只是理论上计算出来的,如果考虑到冬天主机化霜不制热占用的时间,循环管道、回水管道,保温水箱的正常散热,那么,机组工作的时间还要延长。


ag亚游只为非凡由此分析,可以看出:在桂林地区,3匹机应该配2吨保温水箱(工况1时工作10小时,工况2时近15小时),5匹机组应该配3吨水箱(工况1时工作8.5小时,工况2工作近13小时)。即:主机和水箱按1.5:1配比最适宜。据此推算,6P机应该配4吨,10P机应该配6吨水箱。


在这种合理的配比下,如遇到天气更恶劣,只要主机能启动工作(桂林家用机分体式空气能热水器,都没有装电辅助,冬天能启动),适当再延长工作时间,机组也能承受,能保证制取热水。如无特殊需要,完全可以不配电辅助加热,以达到空气能节能的最佳效果。即使是配电辅助,也就是在最冷的时段用一下而已。这样合理配比,既延长了主机的使用寿命又真正达到了热泵机组节能、环保、安全的性能。


我们再来看看实际情况。在桂林某公司的网站上(见图二),1台3P机配3吨热水,1台5P机配4吨热水,2台5P机配8吨热水,3台15P机配55吨热水,比比皆是。在本文实例一中,我也亲眼看到阳朔县那套工程:用的5匹某知名品牌的主机,配有6吨保温水箱。在本文实例二中,据锅炉老板说,用的是3匹机配的3吨水。


在主机配小的情况下,热水产量若不够,只有一个办法,就是加装电辅助。动辄10-20KW的电加热,只要是达不到设定温度就自动启动车个小时耗电近10-20度,的确很惊人。电辅助原来是为辅助热泵而设置的,在冬天时,则变成电加热为主,空气能加热为辅的情况。这样的配比,对于用户而言,前期投资虽然节省了,但后期使用费用高,可谓是得不偿失。

图二

ag亚游只为非凡原因二:工程节能措施不到位。


工程节能措施不好,容易被人们忽视,其实,其损失的热量是很大的。其主要有以下三个方面:


ag亚游只为非凡1、工程循环管道保温不好。主要体现在:管路设计安装不合理;工程循环管道保温措施不到位。在桂林,笔才看过不少空气能工程,有些工程的主机与水箱之间的循环管道、回水管道,设计,安装过于复杂,七拐八弯,连接太多,不美观且不说,既增加了管路阻力,无形中又增强了管道散热。(笔者建议,在连接循环管道时,如果一定要拐弯,尽是少用90度弯头,多用45度弯头)。


ag亚游只为非凡在管道保温方面,有少部分工程循环管道,根本没有保温,热水管道完全裸露在外面。还有一部分做了保温,但很简陋,也就是把黑色的橡塑保温棉套在管道就算完事(见图三)。我们知道,保温棉有吸水性的,如果下雨了,保温棉会吸水,热水被冷水管包围着,根本起不到保温的作用。而且,这样的保温措施,使用不到一年,保温棉经过日晒雨淋,基本全部粉化或腐烂,到那时,就相当于没有任何保温措施了。

图三

2、回水管道布置不当或回水频敏使用。在热水工程中,做回不的目的是保证热水管道始终有热水,做到“一开即有热水”,达到用水舒服的效果。这种做法,在大宾馆常用,这也是大宾馆提高服务质量和档次的一个标准。但是这是要消耗一些能量的,主要是回水管道的散热和回水设备耗电。依笔者看:对于小吨位的工程,基本可以不做回水。当然这也不能一概而论。如果管道布置好,用一下也无可厚非。但如果管道布置不合适,损失能量也是很大的。


笔者就碰到这样一个例子:2011年12月(环境温度12℃左右),我们在阳朔县某乡镇刚建好的一家宾馆装了一套2吨的热水工程。安装机组前,宾馆已经把冷、热水、回水管道安装到指定的位置。安装完毕,开机制热水,我们告诉老板,等热水到设定温度后,再打开回水控制装置。


ag亚游只为非凡第二天,老板打来电话,说回水已经打开,但没有用水,机组启动囝几次,耗电量有差不多40度了。我们立即赶过去了,一检查,原来是回水管道在做怪。


这个宾馆共有四层,每层楼房间布局呈“L”形,装修时,水电工从房顶起,热水主管用两路PPR管,分别直达最底层,再返两路水管做回水用,第1路和第2路水管首尾相联接。也就是说,热水管和回不管,从房顶由下到上二进二出,类似“M”形,用的管径为40的PPR管,没有任何保温措施。按长度计算,整条管道约有50米,40管直径为3.45厘米左右,根据圆柱体体积公式,计算得出管道容量为0.047立方米,也就是说,回水主水管道每次回水量有近47升。


55℃的热水,如果回水温度到25℃,温降30℃。回水一次损失能量为:Q=CmΔT=1Kcal/kg·℃X1X47kwx30℃÷860=1.6KW。1小时回2次水,耗能3.2kw,空气能热泵工作0.42小时,耗电为1.1度。如果是10小时开回水,就是耗电11度,如果24小时开,就是26.4度,可见耗电量是很大的,这里面,还不算水泵和回水电磁阀的耗电量。


正因为如此,宾馆虽然没有用水,水箱温度也在不断降低,所以主机才启动制热。这个宾馆,经过我们建议,加上时控开关,改为早上和晚上定时回水,效果好多了。


ag亚游只为非凡其实,回水管布法、用法正确与否,是影响空气能节能的关键环节之一。回水管布置正确与否,本身与空气能热泵机组的制热能力,能效比无关。但因此而造成的能耗增加,做为客户,最直接地认为:是空气能不节能。因为安装储热式电热水器或燃气热水器,是不需要回水的。


3、水箱保温效果不佳。保温水箱是热水系统中节能与否的重要环节,但其作用还没有引起足够的重视,殊不知:其节能作用是惊人的!好不容易制取的热水,如果保温不好,就白白损失了。保温水箱就好比家用的保温瓶,烧开的热水存放在保温瓶中,保温效果好与差,就看保温瓶的质量了。同样道理,保温水箱的做工好坏直接影响到水箱能否很好地保温。


空气能热水工程商都是自己为机组配置水箱。通常,保温水箱都是在专业的水箱厂订做,水箱内桶用SUS304#,外桶用SUS202#不锈钢材料,中间是5厘米厚的聚氨脂整体密封发泡层,上、下端盖采用一次液压成型工艺,维修孔与顶板连接采用全密封焊接工艺制作,保证保温层的严密性,防止外部雨水和内部水蒸汽对保温层的破坏。在安装时,水箱底部也要加垫隔热层,以减少热量散失。质量过硬,安装好的保温水箱,在冬天环境温度10℃时,24小时温降在3-5℃。


笔者在桂林看到有些工程的保温水箱,做工很粗糙,其做法我也亲眼看到:先根据用水容量,做一个冷水箱,然后在这个水箱的外面,用铁丝(或尼龙带)手工包扎一圈橡胶(或海绵、泡沫类)保温材料,最外面层用铁皮(大都数是蓝色铁皮),用铆钉铆住即可(见图四,图五)。

图四图五

用手工这样做成的保温水箱,箱体密封不严密(尤其是顶部和底部),箱体外层会有微漏,露天放置时雨水侵入保温层,造成保温效果降低,水箱顶部还会引起积水,进一步加强了雨水的渗漏,这样,保温水箱不仅起不到保温作用,反而有了吸热的功能。如果用这样的保温水箱,其保温效果是可想而知的。


在天气炎热时,因环境温度高,用水温度不是太高,水箱温度与室外温差不大,尙感觉不出来能量损耗。一到冬天,手工做的保温水箱,用手接触最外层铁皮,就可以感觉到温温的,可见,水箱散热还是比较明显的。这种水箱的保温效果,最保守计算,24小时温降到少是10℃以上,假如是3吨的水箱,光保温水箱的损失的热量就达到35KW,用5匹机组的话,制取这些的热量需近3个小时。如果用小机组,时间会更长。也就是说,每天制出来的一部分热量,是因保温不好,白白浪费掉了。


保温水箱的保温效果好不好,其实是跟机组制热能力,节不节能是一个无关的因素,正如家用保温瓶,其保温效果不好,不能说烧水的器具的质量不好、不节能是一样道理。但因保温水箱是经销商随工程主机一起配置的,其保温效果差而引起的不节能,用户自然会牵扯到空气能产品上来。


ag亚游只为非凡原因三:比法上有失偏差。


ag亚游只为非凡说到空气能能耗大,基本上都是针对天气寒冷时才说的,在春夏时节是很少有听到这样说的,通常,与空气能比较对象是电热水器。下面我们以2吨水(用3匹机配比,不用电辅助,桂林冬天气温)为例,来计算下,加热2吨水到底要多少电量,用空气能热水器,到底能节省多少电量。


ag亚游只为非凡根据前面计算得知:2吨水从8℃的冷水加热至55℃的热水,所需能量为110KW。电加热的效率为95%,那么用电量为:110÷0.95=115度。3匹空气能热泵的输入功率为2.6kw,制热量为7.7kw,110÷7.7=14.3小时,14.3X2.6=37度。但是空气能热泵机组不光是主机用电,循环水泵(约100W),增压泵(约300W),电磁阀(约2W),配电箱其它仪表(18W),有的还有上水增压泵,都是要耗电的。以上几项共计400W左右。(以上只以3.5吨工程为例,对于大容量的热水工程,其它配置设备用电会更多。)


100W循环泵耗电量为14小时X0.1=1.4度,300W其它设备约为24小时开机:24X0.3=7.2度。共计:1.4+7.2=8.6度,取整数9度。

ag亚游只为非凡空气能热泵总耗电量为:37(主机)+9(其它)=46度

ag亚游只为非凡较电热水器而言,省电为:115-46=69,省电比例为:115÷46=2.5倍


也就是说,在冬天时,在理论上,空气能热水器比电热水器可以节能2.5倍。但如果把空气能热水工程正常的回水散热,管道散热,保温水箱散热及空气能热泵化霜不制热的功耗都算上,节能也就在2倍左右。(当然,冬天时,因储热式电热水器容量有限,不得不把制水温度提高到80℃左右,与外界温差大,同样存在散热)。


即使是这样,也算是上是比较节能,毕竟冬天是空气能效率最低的时候,这相当于:拿空气能热泵最差状态,来跟受环境影响不大的电热水器平常状态来做比较的。也就是说,是用空气能最差状况与电热水器的一般状况相比的。如果用夏天气候来算(环境温度30℃时),空气能与电热水器的能耗比的确可以达到1:4,甚至会更高。


可是,随便翻阅有关空气能宣传单页,或进入空气能厂家相关网站,就可以看到数类似这样的内容:“空气能热水器具有高效节能的特点,其节能效果是电热水器的4倍,是燃气热水器的3倍,是太阳能热水器的约2倍······”。


这样的宣传,无形地在客户心目中造成1:4(与电热水器相比)的意识,引导了客户对空气能节能的过高期望。实际使用中的1:2,比宣传的1:4数据差距很大。如果客户本来又不十分清楚电热水器和空气能用电量究竟是多少,从而进行比较,当然有些盲目。或者,用电热水器夏天时的用电量,跟冬天时空气能用电量相比,这样当然是不合理的。这一点,作为经销商,我想有必要跟客户说明清楚。


需要说明的是:以上是指主机水箱配比合理,管道保温措施严密的情况下,才有1:2节能效果。假如配比不当,管道保温不好,水箱保温差,回水管频繁开启,电加热常开,耗电肯定增加不少,算下来的话,用电量可能与电热水器基本持平。这时,就难怪人们要喊,空气能一点都不节能。


在这里,顺便提醒一下的是,如果宾馆拟用装储热式电热水器的话,一定要注意两个问题,一是安全问题,尽是购置带防电墙的热水器;二是电能容量问题,如果几十个电热水器同时开,要考虑其住房用电容量能不能承受。


原因四:用水量过大。


商用用水量大,这并不是空气能不节能因素。一是生意好,客人多,用水量大,这是可以理解的。还有一种情况,就是客人不多,用水量也大,本文中的实例三就是这种情况,我去了解情况时,老板告诉我,空气能好是好,就是不省钱,而且热水不够用。我问也为什么,他苦笑说,他们宾馆档次不高,客人都是图便宜才住的,宾馆在汽车站附近,人流量虽大,但有些旅客的素质不是很高,他们住进来后,因为用的是中央热水,不限量的,所以洗澡时没有时间控制,个别客人还在这里洗衣服、袜子等,几个客人用水时间过长,就导致絷不供应不上,其他客人就没有热水用,所以一到天冷时,主机基本是24小时开机,能耗大才有不节能之说。