空气能热水器的工作原理与检修

空气能热水器又称热泵热水器，也称空气源热水器，是采用制冷原理从空气中吸收热量来制造热水的热量搬运装置，其工作流程如图1所示，冷媒不断蒸发，吸取环境中的热量→压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发，这样一个热力循环过程就可不断地将环境热量转移到水中。

一、空气能热水器优点
在以环保、节能、健康、安全为发展主题的今天，空气能热水器的工作原理决定其相对其他热水器无可比拟的优越性，注定其必将成为第四代热水器，其优点如下：
1．节能
空气能热水器是通过大量获取空气中的热能，消耗的电能仅仅是压缩机用来搬运空气能源所用的能量，因此热效率达380%～00%，制造相同的热水量，空气能热水器的使用成本只有电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，太阳热水器的1/2。高热效率是空气能热水器的特点和优势，在能源问题成为世界问题时，这是空气能热水器成为新一代热水器的重要的法宝之一。
2．绿色环保、安全可靠
空气能热水器的工作原理决定了它在工作过程中水电分离，从根本上漏电事故；并且由于其在使用过程中无需任何燃料输送管道，没有燃料泄漏等引起火灾、爆炸、中毒等危险。另外，空气能热水器在工作过程中没有任何有毒气体、温室气体和酸雨气体排放，也没有废热污染。这些也为空气能热水器快速发展奠定了基础。
3．全天候方便使用
空气能热水器由于体积相对较小，可以安装在浴室、阳台和外墙等处，实现使用的无限制性，并且空气能热水器由微电脑控制自动运行，无需专人职守，保证全天候热水供应，同时结合定时开关可实现低谷用电，实现更节能的使用效果。

二、空气能热水器工作原理
因空气能热水器又称热泵热水器，那么热泵是什么意思呢？大家知道：泵是一种能提高位能的机械设备，比如水泵就是提高水位或增加水压的设备。热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取热能，经过电力做功，输出可被人们所用物品位热的设备。举个简单的例子：汽车耗几升汽油就可以把几吨货物从一个地方运到另一个地方，热泵机组可从自然界中吸收热量经过热泵的“搬运”（电力做功驱动热泵），获得可用于生产、生活的热能。
由此可见，热泵是一种节能、环保、清洁的采暖和热水设备，热泵技术也是近年来在全世界倍受关注的新能源技术之一。根据热源不同，热泵可分为空气能、水源热泵和地源热泵。
值得一提的是，热泵与常规太阳能产品有着本质的区别：常规太阳能产品依靠太阳光的直接照射或辐射才能达到制热效果，而热泵是以吸收环境中的热能来达到制热的效果。
空气能热水器是一种集热并转移热量的装置，用电能驱动热泵，由热泵装置中的压缩机、电子膨胀阀、干燥过滤器、四通阀、蒸发器、套管冷凝器、风机等主要部件组成，如图2所示。压缩机从蒸发器中吸入低温低压气体制冷剂，通过做功将制冷剂压缩成高温高压气体，高温高压气体进入冷凝器与水交换热量，在冷凝器中被冷凝成低温液体而释放出大量的热量，水吸收其释放出的热量而温度不断上升，如图3所示。被冷凝的高压低温液体经膨胀阀节流降压后，在蒸发器中通过风扇的作用，吸收周围空气热量从而汽化成低压气体，又被吸入压缩机中压缩，这样反复循环，从而制取热水。



提示：空气能热水器的室外机像打气筒一样压缩空气，使空气温度升高，然后通过一种低温就会沸腾的制冷剂将热量传导到室内的储水箱内，使水箱中水的温度升高。

三、空气能热水器的分类
目前，市场上的空气能热水器主要有家用机和工程机两大类，其特点与结构有所不同，下面分别进行介绍。
1．家用机
家用机又有分体机和一体机两种类型，但这两种类型多采用容积式换热器，即热泵机组的冷凝器直接置于承压箱中，以达到制取热水的目的，其主要特点是系统简单，换热效率高，价格相应较低。
家用分体机安装方便，对环境影响小，但安装人员需要具备安装分体安调的技术，主机相当于分体空调室外机，水箱相当于分体空调的室内机，小容量可以壁挂，大容量需落地安装，自由组合摆放，如图4所示。

家用一体机体积较大，安装在室内，如图5所示。为减小其工作时的噪声，要求落地安装。该类热水器的主要优点对安装技术要求不高，通电、通水就可以工作。

2．工程机
（1）工程机的分类
根据蒸发器的出风方向，工程机又分侧吹和顶吹风两大类。侧吹型外机与家用分体机差不多，如图6所示，多为小型机组，可以挂壁式安装，但受当地风向的影响，要注意避开对面风的方向。

顶吹式多用于制热功率较大的场合，且机器的体积较大，如图7所示。安装时不考虑风向，但只有落地安装一种形式。

（2）蒸发器与冷凝器的种类
在工程机中，蒸发器多数采用铝片式，但铝片有亲水铝片和普通型铝片之分，连接铜管有光管和内螺纹管之分，蒸发器形状有平板型、L型、u型之分，同时有单层、多层之分。
平板式的蒸发器为了达到足够的换热面积，又要缩小整体体积，常为多层。由于层多风阻大，则加大了风机的风速风量，所以其噪声相应增大，这种蒸发器的优点是机体小、成本低，可以在层夹间隐蔽电加热器，多采用大功率电加热除霜。
L型蒸发器多为单层和多层，充分利用其三维空间，体积不太大，工作效率较高，多为侧吹机型用。U型蒸发器一般为单层，顶吹风式采用三面进风效率较高，但体积大，价格较高，多数为20P以下小功率选用。V型蒸发器为多层结构，多用于顶吹式大功率机。
在工程机中，冷凝器种类也较多，主要有板式、套管式、壳管式和容积式。板式有组装型、钎焊型两种，材料为不锈钢，换热效率高，成本也比较高，同时对水质要求较高，水质较差地区不宜采用。若要采用，就需先对水进行处理，以防止冷凝器流道堵塞。套管式、壳管式和容积式对水质要求不高，只要无颗粒物即可，但装上过滤器进行防垢处理。容积式要安装水箱，一般做成承压式，其体积较大，但技术要求低。目前，工程机多采用套管式换热器，有同轴式和多管式两类，多为蛇形管结构，一是体积较小，二是换热效率高。

四、空气能热水器主要部件作用
家用机主要由压缩机、四通阀、蒸发器、毛细管、三通阀、两通阀及风机组成，工程机主要由压缩机、四通阀、冷凝器、毛细管、蒸发器、储液罐、风机组成。
1．压缩机
压缩机是增压部件，即机组的心脏。通电后其内部线圈产生磁场，启动转子，进行吸气与排气，即吸入低温低压气体，排出高温高压气体。
2．四通阀
四通阀为气体流向控制部件，在电流流过其线圈时产生磁场移动针阀，控制高、低压气体的流向。
3.蒸发器
蒸发器是吸热部件，流入的是低温低压液体，吸收空气热量，使液体的温度上升，最后变为低温低压的气体。
4．毛细管
毛细管是节流部件。冷凝后高温高压液体通过毛细管进行降压、压缩，冷媒压力急速下降，变为低温低压液体。毛细管的参数直接影响机组寿命及能效比。
5．风机
风机是用于通风的部件。通电后转子高速转动，带动风叶，使空气快速流动，也使机组吸收空气中更多热量，从而提高机组的能效比。