一种利用有机相变材料储热的风源热泵热水器 ——理论与实践
摘要：本文对市场现售热泵热水器的储热形式做了客观分析，指出了利用水温提高这种显热储存热能方式的局限与不足，对有机相变材料应用于热泵热水器的理论进行了归纳和分析，提出了关于储热型热泵热水器的残余热量概念，以及制热效率和使用效率的区别，本文对利用有机相变材料应用于热泵热水器的实验研究做了简单介绍，热泵装置的预热时间大幅度缩减，并且使热泵热水器使用结束后的”残余热量”大幅降低，从而达到提高热泵热水装置使用效率的目的，使热泵热水装置实现了“半即热”的使用方式，同时使机组避开传统热泵的高温高压工况，为提高机组制热效率，增加工作可靠性创造了条件。
目前市场上在售的热泵热水器，通常由两大部分组成：即装有压缩机及蒸发器的主机部分，和具有保温层的保温水箱部分，这一部分可以装有冷凝器，也可以不装有冷凝器，其主要功能是承担热水器的热量储存功能。
保温水箱似乎是热泵热水器不可或缺的重要组成部分，但是实际上，热泵热水器采用保温水箱是个不得已的选择：由于人们在淋浴时所需要的热功率往往高达10Kw以上，（例如进水温度为10℃，出水温度为42℃，出水量为8L时的加热功率为17.86Kw），如果采用电直接加热（即开即热）使用，这个功率是大多数家庭的电线和电表难以承受的，所以尽管即开即热的电热水器效率远高于储热式电热水器，多数用户还是不得不使用储热式电热水器，用较长时间的加热来储存足够一段时间使用的热水，而那些标称功率范围在5-8Kw的即开即热式电热水器，在寒冬季节就只能供应很小水量的热水。即开即热的热水器，由于没有长时间储热时的热量散失，其使用效率一定比储热式热水器要高。
而加热功率较大，并且加热功率容易调节的燃气热水器，就根本不会采用储热装置；只有加热能力不足或难以调节，以及加热与使用时间不一致的热水加热装置才会采用保温水箱。
由于加热和使用方式的不同，制热效率与使用效率也不相同：在即开即热的热水器中，制热效率与使用效率基本上是一致的，但是在储热式的热水器则有很大的区别：保温过程本身就是一个耗散热量的过程，另外，在储热式热水器中，还存在一个剩余热量的问题，也就是说，当用户使用完毕后，在储热水箱里一定还存在着一部分不能使用的热量，这也是一项主要的损失。
剩余热量：这一点在家用热泵热水器中表现十分突出，由于热泵热水器都会配备硕大的保温水箱，并且要靠自来水压力方可流出热水，冷热水的混合使得使用完毕后，箱内热水高于使用温度的部分热量，只有在长时间的等待间隔内散失，热泵加热的“制热效率”尽管很高，但是“剩余热量”的存在，会大幅度降低它的总效率。
在热泵热水器的用户中，有相当一部分人感觉到热泵并没有他的宣传者介绍的那样节能，很多就是因为这样的原因，过大的保温水箱，由于冷热水混流的原因，必然导致大量的剩余热量，在极端的情况下，这样的热泵热水器，其总效率甚至比电热水器还低，大保温水箱导致的使用效率下降，举一实例如下：
某用户度假别墅有一台1.5匹，320升的分体式家用热泵，假定某日在20℃环境和18℃的自来水条件下，预热水至50℃时开始淋浴，10分钟后结束，共使用温度40℃的热水60升，则其总使用热量为1320Kcal，假定该环境温度时热泵热水器制热效率为400%，则其制热量为9600Kcal，总耗电量为9600/860*4=2.79度，折合热量为2400Kcal，则其总使用效率仅为55%，远比电热水器为低。
即开即热的热水装置，由于没有储热损失，其使用效率一定高于储热式热水装置，对于任何加热装置都是如此，热泵也不例外，但是由于热泵加热装置较为复杂和昂贵，并且难于调节，所以目前热泵热水装置的结构几乎全部为热水储热式，这一方式的优点是，可以使热泵机组在比较好的环境温度下工作，提高机组的效率，缺点是
1、不方便使用，用户需要长时间等待，等待的时间视加热功率和水箱容积而定；
2、保温过程不可避免的产生散热损失；
3、保温水箱成本较高而且需占据较大空间，安装不便；
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