在實(shí)際的熱泵產(chǎn)品宣傳中，我們見到的都是熱泵熱水機(jī)“能效比”達(dá)到4、達(dá)到5或者更高的數(shù)值，卻往往不知道也不理解熱泵產(chǎn)品“能效比”有時(shí)卻是低于1的。
能量守恒與轉(zhuǎn)換定律闡明：能量既不能被消滅，也不能被創(chuàng)造，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者在一定條件下從一種形態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種形態(tài)。在轉(zhuǎn)移或者轉(zhuǎn)換的過程中，能量的總量保持不變。這也稱為熱力學(xué)第一定律。熱泵產(chǎn)品是把能量由一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一物體的典型案例。帝康空氣能熱水機(jī)把空氣中的能量搬運(yùn)到水中，地源熱泵制熱時(shí)把土壤中的熱量傳遞到水中，地源熱泵在作空調(diào)制冷運(yùn)行時(shí)把環(huán)境中的熱量通過水傳遞到土壤中。
在實(shí)際的熱泵產(chǎn)品宣傳中，我們見到的都是熱泵熱水機(jī)“能效比”達(dá)到4、達(dá)到5或者更高的數(shù)值，卻往往不知道也不理解熱泵產(chǎn)品“能效比”有時(shí)卻是低于1的。能量守恒定律到底與“能效比”有何關(guān)聯(lián)呢？為什么熱泵的“能效比”會(huì)低于1呢？熱泵熱水產(chǎn)品中壓縮機(jī)與能效比有什么關(guān)聯(lián)呢？帝康空氣能為您講解
1、常見的能量守恒公式不嚴(yán)謹(jǐn)
在許多培訓(xùn)資料中人們總喜歡引用類似下面的公式來說明空氣能節(jié)能特性：
∵ Q熱水=Q電能+Q空氣……（4）
∴ Q熱水>Q電能或者Q熱水/Q電能>1……（5）
遺憾的是這個(gè)公式并不是總能夠很準(zhǔn)確地表述熱泵產(chǎn)品的能量轉(zhuǎn)移性能，一些情況下這個(gè)公式甚至直接導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。
圖四給出了某款空氣能熱水機(jī)產(chǎn)品在不同氣溫狀況下50℃水循環(huán)加熱瞬間性能參數(shù)曲線。
可以看出，氣溫越低，性能參數(shù)越低，當(dāng)環(huán)境溫度降到-5℃時(shí)，產(chǎn)品的性能參數(shù)已經(jīng)低于1。并且，需要強(qiáng)調(diào)的是，測(cè)試和計(jì)算這個(gè)性能參數(shù)的耗電量還不包括循環(huán)水泵的耗電量，如果增加了循環(huán)水泵的功耗，此時(shí)系統(tǒng)性能參數(shù)會(huì)更低。
測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)氣溫比較低時(shí)空氣能熱泵熱水機(jī)的性能參數(shù)是可能低于1的，這個(gè)狀態(tài)下的空氣能加熱性能也許還不如電加熱。
公式（4）和（5）無法解釋這個(gè)現(xiàn)象。
2、壓縮機(jī)工作過程中電能不能100%轉(zhuǎn)換成熱能
公式（4）、公式（5）中Q電能是默認(rèn)可以100%轉(zhuǎn)換成了制熱水的熱能。但事實(shí)上由于各種損失諸如摩擦、泄漏、有害傳熱、電機(jī)損失、流動(dòng)阻力、噪聲振動(dòng)等的存在，進(jìn)行100%能源轉(zhuǎn)換是不可能的，壓縮機(jī)工作過程中必然會(huì)發(fā)生各種無法逆轉(zhuǎn)的損耗。這個(gè)損耗具體有多大呢？
以電能為驅(qū)動(dòng)能源的壓縮機(jī)的電機(jī)與普通電機(jī)一樣，有著相應(yīng)的電機(jī)效率。電機(jī)輸出的功率除以電機(jī)輸入的電能就是電機(jī)效率。電機(jī)效率是個(gè)隨工況變化的曲線，上海日立壓縮機(jī)的技術(shù)人員介紹，配置較好的高能效壓縮機(jī)的電機(jī)效率在0.78~0.82之間，除濕機(jī)的壓縮機(jī)電機(jī)效率往往只有70%。除此之外，壓縮機(jī)工作還包括定義克服摩擦功率的機(jī)械效率、定義壓縮機(jī)實(shí)際壓縮過程與理想工作過程的偏差的指示效率等。所以，實(shí)際的熱泵熱水機(jī)能量守恒公式應(yīng)表示為：
∵ Q熱水=ηQ電能+Q從空氣得到的熱能……（6）
其中η為壓縮機(jī)有效效率。
如果獲得的總熱能小于電能，即（ηQ電能+Q從空氣得到的熱能）< Q電能，則有
∴ Q熱水< Q電能或者Q熱水/Q電能< 1……（7）
何時(shí)有獲得的總熱能小于電能呢？把式（ηQ電能+Q從空氣得到的熱能）< Q電能變換一下，得：
Q從空氣得到的熱能<（1-η）Q電能
當(dāng)從空氣中得熱量太少、少到低于（1-η）Q電能時(shí)，熱泵的“能效比”就低于1了。何時(shí)從空氣中得熱量太少呢？環(huán)境溫度降低、壓比增高時(shí)，蒸發(fā)器換熱能力會(huì)逐漸下降，最終使得空氣中得熱量低于熱泵工作所消耗的電能，能效比低于1。在極端情況下，熱泵甚至?xí)䶮o建立正常的蒸發(fā)冷卻過程，無法正常工作運(yùn)行。
3、壓縮機(jī)的性能曲線與“能效比”
空氣源熱泵熱水機(jī)的耗能部件主要有：壓縮機(jī)、蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)、控制系統(tǒng)、循環(huán)水泵、四通閥線圈、待機(jī)能耗等。壓縮機(jī)是熱泵的主要耗能元件，約占總能耗的80%以上。因此，壓縮機(jī)效率的提高將直接帶來熱泵效率的提高。而要提高壓縮機(jī)的效率就必須對(duì)具體的壓縮機(jī)有深刻的了解和認(rèn)識(shí)，這意味著大量的基礎(chǔ)技術(shù)工作，也是國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。
作為應(yīng)用人員，我們更關(guān)心具體壓縮機(jī)的工作性能。圖五給出了某款日立壓縮機(jī)的工作能力與輸入功率隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度變化的曲線。由圖中可以看出，在0-10℃范圍內(nèi)蒸發(fā)溫度（橫坐標(biāo)）越大，壓縮機(jī)的能力越大，同時(shí)輸入功率也越大。另外，在40-60℃范圍內(nèi)冷凝溫度越低，壓縮機(jī)的能力越大，而輸入功率反而越小，此時(shí)壓縮機(jī)的“能效比”必然越高。
圖五：壓縮機(jī)的工作能力與輸入功率隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度變化的曲線
本系列的“概述”中介紹，影響產(chǎn)水量的四個(gè)因素中除了機(jī)器性能之外主要還有環(huán)境溫度、初始溫度和目標(biāo)溫度三個(gè)相關(guān)的溫度，但在循環(huán)制熱過程某一瞬間，實(shí)際影響機(jī)器工作性能的溫度指標(biāo)就是環(huán)境溫度和循環(huán)水溫這兩個(gè)溫度指標(biāo)。這兩個(gè)指標(biāo)與冷凝溫度和蒸發(fā)溫度有著某種對(duì)應(yīng)關(guān)系：在一定的環(huán)境溫度中工作，循環(huán)水溫越高，冷凝溫度也會(huì)越高，蒸發(fā)溫度也會(huì)緩慢有所上升。一般冷凝溫度比循環(huán)水溫高3-8℃，蒸發(fā)溫度比環(huán)境溫度低5-10℃。
帝康品牌高能效的機(jī)組總是盡量降低冷凝溫度、提高蒸發(fā)溫度，為了換熱充分，高能效機(jī)組均要增加成本，加大冷凝器（水熱交換器）和蒸發(fā)器（空氣熱交換器）換熱面積。這是高能效熱泵機(jī)組成本要增加的主要原因。
帝康空氣能認(rèn)為在實(shí)際應(yīng)用中，循環(huán)式熱泵熱水機(jī)主要適用于非消耗性熱水，如采暖，保溫，干燥等應(yīng)用。直熱式熱水機(jī)在熱水消耗性場(chǎng)所，如酒店、學(xué)校、溫泉桑拿、醫(yī)院、工廠等場(chǎng)所得到廣泛應(yīng)用。更多熱水方案請(qǐng)咨詢帝康空氣能！
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