空氣能熱水器的工作原理與檢修

空氣能熱水器又稱熱泵熱水器，也稱空氣源熱水器，是采用制冷原理從空氣中吸收熱量來制造熱水的熱量搬運(yùn)裝置，其工作流程如圖1所示，冷媒不斷蒸發(fā)，吸取環(huán)境中的熱量→壓縮→冷凝（放出熱量）→節(jié)流→再蒸發(fā)，這樣一個(gè)熱力循環(huán)過程就可不斷地將環(huán)境熱量轉(zhuǎn)移到水中。

一、空氣能熱水器優(yōu)點(diǎn)
在以環(huán)保、節(jié)能、健康、安全為發(fā)展主題的今天，空氣能熱水器的工作原理決定其相對(duì)其他熱水器無可比擬的優(yōu)越性，注定其必將成為第四代熱水器，其優(yōu)點(diǎn)如下：
1．節(jié)能
空氣能熱水器是通過大量獲取空氣中的熱能，消耗的電能僅僅是壓縮機(jī)用來搬運(yùn)空氣能源所用的能量，因此熱效率達(dá)380%～00%，制造相同的熱水量，空氣能熱水器的使用成本只有電熱水器的1/4，燃?xì)鉄崴鞯?/3，太陽熱水器的1/2。高熱效率是空氣能熱水器的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在能源問題成為世界問題時(shí)，這是空氣能熱水器成為新一代熱水器的重要的法寶之一。
2．綠色環(huán)保、安全可靠
空氣能熱水器的工作原理決定了它在工作過程中水電分離，從根本上漏電事故；并且由于其在使用過程中無需任何燃料輸送管道，沒有燃料泄漏等引起火災(zāi)、爆炸、中毒等危險(xiǎn)。另外，空氣能熱水器在工作過程中沒有任何有毒氣體、溫室氣體和酸雨氣體排放，也沒有廢熱污染。這些也為空氣能熱水器快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
3．全天候方便使用
空氣能熱水器由于體積相對(duì)較小，可以安裝在浴室、陽臺(tái)和外墻等處，實(shí)現(xiàn)使用的無限制性，并且空氣能熱水器由微電腦控制自動(dòng)運(yùn)行，無需專人職守，保證全天候熱水供應(yīng)，同時(shí)結(jié)合定時(shí)開關(guān)可實(shí)現(xiàn)低谷用電，實(shí)現(xiàn)更節(jié)能的使用效果。

二、空氣能熱水器工作原理
因空氣能熱水器又稱熱泵熱水器，那么熱泵是什么意思呢？大家知道：泵是一種能提高位能的機(jī)械設(shè)備，比如水泵就是提高水位或增加水壓的設(shè)備。熱泵是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取熱能，經(jīng)過電力做功，輸出可被人們所用物品位熱的設(shè)備。舉個(gè)簡單的例子：汽車耗幾升汽油就可以把幾噸貨物從一個(gè)地方運(yùn)到另一個(gè)地方，熱泵機(jī)組可從自然界中吸收熱量經(jīng)過熱泵的“搬運(yùn)”（電力做功驅(qū)動(dòng)熱泵），獲得可用于生產(chǎn)、生活的熱能。
由此可見，熱泵是一種節(jié)能、環(huán)保、清潔的采暖和熱水設(shè)備，熱泵技術(shù)也是近年來在全世界倍受關(guān)注的新能源技術(shù)之一。根據(jù)熱源不同，熱泵可分為空氣能、水源熱泵和地源熱泵。
值得一提的是，熱泵與常規(guī)太陽能產(chǎn)品有著本質(zhì)的區(qū)別：常規(guī)太陽能產(chǎn)品依靠太陽光的直接照射或輻射才能達(dá)到制熱效果，而熱泵是以吸收環(huán)境中的熱能來達(dá)到制熱的效果。
空氣能熱水器是一種集熱并轉(zhuǎn)移熱量的裝置，用電能驅(qū)動(dòng)熱泵，由熱泵裝置中的壓縮機(jī)、電子膨脹閥、干燥過濾器、四通閥、蒸發(fā)器、套管冷凝器、風(fēng)機(jī)等主要部件組成，如圖2所示。壓縮機(jī)從蒸發(fā)器中吸入低溫低壓氣體制冷劑，通過做功將制冷劑壓縮成高溫高壓氣體，高溫高壓氣體進(jìn)入冷凝器與水交換熱量，在冷凝器中被冷凝成低溫液體而釋放出大量的熱量，水吸收其釋放出的熱量而溫度不斷上升，如圖3所示。被冷凝的高壓低溫液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后，在蒸發(fā)器中通過風(fēng)扇的作用，吸收周圍空氣熱量從而汽化成低壓氣體，又被吸入壓縮機(jī)中壓縮，這樣反復(fù)循環(huán)，從而制取熱水。



提示：空氣能熱水器的室外機(jī)像打氣筒一樣壓縮空氣，使空氣溫度升高，然后通過一種低溫就會(huì)沸騰的制冷劑將熱量傳導(dǎo)到室內(nèi)的儲(chǔ)水箱內(nèi)，使水箱中水的溫度升高。

三、空氣能熱水器的分類
目前，市場上的空氣能熱水器主要有家用機(jī)和工程機(jī)兩大類，其特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)有所不同，下面分別進(jìn)行介紹。
1．家用機(jī)
家用機(jī)又有分體機(jī)和一體機(jī)兩種類型，但這兩種類型多采用容積式換熱器，即熱泵機(jī)組的冷凝器直接置于承壓箱中，以達(dá)到制取熱水的目的，其主要特點(diǎn)是系統(tǒng)簡單，換熱效率高，價(jià)格相應(yīng)較低。
家用分體機(jī)安裝方便，對(duì)環(huán)境影響小，但安裝人員需要具備安裝分體安調(diào)的技術(shù)，主機(jī)相當(dāng)于分體空調(diào)室外機(jī)，水箱相當(dāng)于分體空調(diào)的室內(nèi)機(jī)，小容量可以壁掛，大容量需落地安裝，自由組合擺放，如圖4所示。

家用一體機(jī)體積較大，安裝在室內(nèi)，如圖5所示。為減小其工作時(shí)的噪聲，要求落地安裝。該類熱水器的主要優(yōu)點(diǎn)對(duì)安裝技術(shù)要求不高，通電、通水就可以工作。

2．工程機(jī)
（1）工程機(jī)的分類
根據(jù)蒸發(fā)器的出風(fēng)方向，工程機(jī)又分側(cè)吹和頂吹風(fēng)兩大類。側(cè)吹型外機(jī)與家用分體機(jī)差不多，如圖6所示，多為小型機(jī)組，可以掛壁式安裝，但受當(dāng)?shù)仫L(fēng)向的影響，要注意避開對(duì)面風(fēng)的方向。

頂吹式多用于制熱功率較大的場合，且機(jī)器的體積較大，如圖7所示。安裝時(shí)不考慮風(fēng)向，但只有落地安裝一種形式。

（2）蒸發(fā)器與冷凝器的種類
在工程機(jī)中，蒸發(fā)器多數(shù)采用鋁片式，但鋁片有親水鋁片和普通型鋁片之分，連接銅管有光管和內(nèi)螺紋管之分，蒸發(fā)器形狀有平板型、L型、u型之分，同時(shí)有單層、多層之分。
平板式的蒸發(fā)器為了達(dá)到足夠的換熱面積，又要縮小整體體積，常為多層。由于層多風(fēng)阻大，則加大了風(fēng)機(jī)的風(fēng)速風(fēng)量，所以其噪聲相應(yīng)增大，這種蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體小、成本低，可以在層夾間隱蔽電加熱器，多采用大功率電加熱除霜。
L型蒸發(fā)器多為單層和多層，充分利用其三維空間，體積不太大，工作效率較高，多為側(cè)吹機(jī)型用。U型蒸發(fā)器一般為單層，頂吹風(fēng)式采用三面進(jìn)風(fēng)效率較高，但體積大，價(jià)格較高，多數(shù)為20P以下小功率選用。V型蒸發(fā)器為多層結(jié)構(gòu)，多用于頂吹式大功率機(jī)。
在工程機(jī)中，冷凝器種類也較多，主要有板式、套管式、殼管式和容積式。板式有組裝型、釬焊型兩種，材料為不銹鋼，換熱效率高，成本也比較高，同時(shí)對(duì)水質(zhì)要求較高，水質(zhì)較差地區(qū)不宜采用。若要采用，就需先對(duì)水進(jìn)行處理，以防止冷凝器流道堵塞。套管式、殼管式和容積式對(duì)水質(zhì)要求不高，只要無顆粒物即可，但裝上過濾器進(jìn)行防垢處理。容積式要安裝水箱，一般做成承壓式，其體積較大，但技術(shù)要求低。目前，工程機(jī)多采用套管式換熱器，有同軸式和多管式兩類，多為蛇形管結(jié)構(gòu)，一是體積較小，二是換熱效率高。

四、空氣能熱水器主要部件作用
家用機(jī)主要由壓縮機(jī)、四通閥、蒸發(fā)器、毛細(xì)管、三通閥、兩通閥及風(fēng)機(jī)組成，工程機(jī)主要由壓縮機(jī)、四通閥、冷凝器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐、風(fēng)機(jī)組成。
1．壓縮機(jī)
壓縮機(jī)是增壓部件，即機(jī)組的心臟。通電后其內(nèi)部線圈產(chǎn)生磁場，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，進(jìn)行吸氣與排氣，即吸入低溫低壓氣體，排出高溫高壓氣體。
2．四通閥
四通閥為氣體流向控制部件，在電流流過其線圈時(shí)產(chǎn)生磁場移動(dòng)針閥，控制高、低壓氣體的流向。
3.蒸發(fā)器
蒸發(fā)器是吸熱部件，流入的是低溫低壓液體，吸收空氣熱量，使液體的溫度上升，最后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w。
4．毛細(xì)管
毛細(xì)管是節(jié)流部件。冷凝后高溫高壓液體通過毛細(xì)管進(jìn)行降壓、壓縮，冷媒壓力急速下降，變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w。毛細(xì)管的參數(shù)直接影響機(jī)組壽命及能效比。
5．風(fēng)機(jī)
風(fēng)機(jī)是用于通風(fēng)的部件。通電后轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)風(fēng)葉，使空氣快速流動(dòng)，也使機(jī)組吸收空氣中更多熱量，從而提高機(jī)組的能效比。