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标题：热泵热水机的发展 来源：来源网络 关键字：热泵热水机的发展 点击数：1044 在热泵装置发明的早期，人们就尝试用热泵制取热水。但热泵热水机的大量应用是在第二次世界大战之后的事情。初期的热泵热水机主要是大型的工艺用热泵，第二次世界大战的爆发，一方面影响与中断了空调热泵的发展，另一方面战后能源的短缺促进了大型工艺用热泵热水系统的发展。在物料的浓缩工艺中，只需将蒸发装置中产生的废气用压缩热泵提高一些温度便可重复用于对装置的加热，热泵热水机在这种场合下使用因温升少，其制热系数极高。同样在精馏装置中应用热泵的经济性也非常好。热泵热水机在二次大战中也直接用于战事装备，如美国制造了一万台蒸馏热泵为上百万的人提供饮用水。
热泵热水机的应用研究起始于二战期间，在国外已经有五十多年的历史。但是，国内对热泵热水机的研究和利用尚处于起步阶段。热泵热水机是利用热泵原理，从周围环境介质中吸收热量来制取生活热水的热泵装置。常规热泵热水机，包括地源热泵、水源热泵、空气源热泵等几种机械压缩式热泵形式，其应用已很普遍。热泵热水机在欧美等高能耗国家已很普及，甚至在南非等发展中国家也有较大发展，2000年的统计数字显示，热泵热水机在南非商业热水器市场份额已经达到了16％。从节约能源和环保的观点来看，热泵热水机具有独特的优点和市场前景。
进一步的可行性研究表明，与其他家用热水器相比，热泵热水系统具有更高的经济性，它的初投资预期回收年限为2～3年。以环境大气为热源，在热水储水箱中放置沉浸式盘管的热泵系统可取得较好的使用效果。
小型热泵型热水器从20世纪50年代起在一些家庭中使用，最近20年，一方面随着生产工艺的进步，热泵热水机的可靠性、实用性有了很大提高；另一方面各国对环保节能概念的越发重视，使热泵热水机的发展重现生机，国外出现了一些生产热泵热水机的公司。如Metro（丹麦）、Pro-Elektra（瑞士）、Temcor（美国）等。热泵热水机的优势在于：(1)显而易见的节能效果；(2)可“移峰填谷”，开发低谷用电；(3)可实现热水、采暖、供冷一体化，提高能源利用效率；(4)便于地热、建筑废热等低品位能源的利用、回收。但从技术角度而言，由于冷凝温度和压力的提高，对热泵压缩机可靠性和效率提出了更高的要求，因此常规热泵热水技术要提供55℃以上的热水有一定的困难，这也是国内热泵热水机的普及受到限制的一个重要原因。
在上世纪80年代初期，空气源家用热泵热水系统在美国每年的销售量超过10000套。但初期的产品由于售价高、维护困难、噪声大、可靠性差、使用期有限等原因，使热泵热水机市场没有得到很好的发展。这些热泵热水机技术和产品的设计重点在于制取生活热水，供应热水是它们的主要任务，热泵同时具有的空调能力则被作为辅助功能。前期家用热泵热水机的加热功率小，只有普通电热水器功率的40％～100％或者燃气热水器功率的30％～50％。为了使用方便，一般需要配置较大的储水箱和控制系统。然而，较大的水箱费用较高，占用空间较大，为达到设定温度需要更多的加热时间。也有一些设计者在系统中加入辅助电加热器以便在用水高峰时使用，但这将会增加用电高峰时的用电功率，降低系统效率。在国内，中科院广州能研所率先开发成功了高温地源热泵，最高输出温度达到75℃，该系统除提供冬季采暖、夏季制冷外，每天可提供60℃的热水80t。利用该技术提供热水可比常规方法节能80％以上。从2000年开始，上海交通大学制冷与低温工程研究所及教育部太阳能发电及制冷工程研究中心在热泵热水机的样机研制和优化匹配方面做了大量的工作，并形成了一系列自主研发的专利产品，实际测试表明，制取150升热水，热泵COP在夏季为5.8（耗时50分钟）、过渡季为4.5（耗时95分钟）、冬季为2.5（耗时270分钟）。
近年来，有不少学者采用新工质对热泵热水机进行了研究， Mei Vince C研究了用R407C代替R22在热泵热水机中的应用，结果发现，在相同设计运行能力的热泵系统中，R407C热泵热水机的热水加热功率明显高于R22系统。但是，R407C系统的能耗也有所增加，使得它在高水温时的COP低于R22系统。如果使用专门为R407C设计的蒸发器，COP就会比R22系统明显提高20％，水加热功率也会提高4％。
Petter Neksa对CO2热泵热水机进行了研究，结果表明在0℃环境温度下，水温由9℃升至60℃的过程中，其平均COP达到了4.3。并指出，CO2热泵热水机在高水温时具有优良的运行性能，样机可以在90℃的高水温下正常运行。
Rousseau PG.对南非地区应用广泛的商用热泵热水机进行了提高系统性能和运行经济性的研究。另外Bivens、Meyer、Smith、Spatz等学者都从不同侧面对热泵热水机进行了专门的研究。
目前，技术的发展和制造工艺的完善使热泵热水机的产品质量有了一定的提高，系统可靠性有所改善。如果结构合理还可以同时进行制冷、除湿或废热回收。在欧洲，近几年一直在大力推行高性能热泵的研究工作。
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