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裝置，其工作流程如圖1所示，冷媒不斷蒸發，吸取環境中的熱量→壓縮→冷凝（放出熱量）→節流→再蒸發，這樣一個熱力循環過程就可不斷地將環境熱量轉移到水中。

一、空氣能熱水器優點
在以環保、節能、健康、安全為發展主題的今天，空氣能熱水器的工作原理決定其相對其他熱水器無可比擬的優越性，注定其必將成為第四代熱水器，其優點如下：
1．節能
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用來搬運空氣能源所用的能量，因此熱效率達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，燃氣熱水器的1/3，太陽熱水器的1/2。高熱效率是空氣能熱水器的特點和優勢，在能源問題成為世界問題時，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、爆炸、中毒等危險。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展奠定了基礎。
3．全天候方便使用
空氣能熱水器由于體積相對較小，可以安裝在浴室、陽臺和外墻等處，實現使用的無限制性，并且空氣能熱水器由微電腦控制自動運行，無需專人職守，保證全天候熱水供應，同時結合定時開關可實現低谷用電，實現更節能的使用效果。

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械設備，比如水泵就是提高水位或增加水壓的設備。熱泵是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取熱能，經過電力做功，輸出可被人們所用物品位熱的設備。舉個簡單的例子：汽車耗幾升汽油就可以把幾噸貨物從一個地方運到另一個地方，熱泵機組可從自然界中吸收熱量經過熱泵的“搬運”（電力做功驅動熱泵），獲得可用于生產、生活的熱能。
由此可見，熱泵是一種節能、環保、清潔的采暖和熱水設備，熱泵技術也是近年來在全世界倍受關注的新能源技術之一。根據熱源不同，熱泵可分為空氣能、水源熱泵和地源熱泵。
值得一提的是，熱泵與常規太陽能產品有著本質的區別：常規太陽能產品依靠太陽光的直接照射或輻射才能達到制熱效果，而熱泵是以吸收環境中的熱能來達到制熱的效果。
空氣能熱水器是一種集熱并轉移熱量的裝置，用電能驅動熱泵，由熱泵裝置中的壓縮機、電子膨脹閥、干燥過濾器、四通閥、蒸發器、套管冷凝器、風機等主要部件組成，如圖2所示。壓縮機從蒸發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膨脹閥節流降壓后，在蒸發器中通過風扇的作用，吸收周圍空氣熱量從而汽化成低壓氣體，又被吸入壓縮機中壓縮，這樣反復循環，從而制取熱水。



提示：空氣能熱水器的室外機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沸騰的制冷劑將熱量傳導到室內的儲水箱內，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和工程機兩大類，其特點與結構有所不同，下面分別進行介紹。
1．家用機
家用機又有分體機和一體機兩種類型，但這兩種類型多采用容積式換熱器，即熱泵機組的冷凝器直接置于承壓箱中，以達到制取熱水的目的，其主要特點是系統簡單，換熱效率高，價格相應較低。
家用分體機安裝方便，對環境影響小，但安裝人員需要具備安裝分體安調的技術，主機相當于分體空調室外機，水箱相當于分體空調的室內機，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。

家用一體機體積較大，安裝在室內，如圖5所示。為減小其工作時的噪聲，要求落地安裝。該類熱水器的主要優點對安裝技術要求不高，通電、通水就可以工作。

2．工程機
（1）工程機的分類
根據蒸發器的出風方向，工程機又分側吹和頂吹風兩大類。側吹型外機與家用分體機差不多，如圖6所示，多為小型機組，可以掛壁式安裝，但受當地風向的影響，要注意避開對面風的方向。

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

（2）蒸發器與冷凝器的種類
在工程機中，蒸發器多數采用鋁片式，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螺紋管之分，蒸發器形狀有平板型、L型、u型之分，同時有單層、多層之分。
平板式的蒸發器為了達到足夠的換熱面積，又要縮小整體體積，常為多層。由于層多風阻大，則加大了風機的風速風量，所以其噪聲相應增大，這種蒸發器的優點是機體小、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，多為側吹機型用。U型蒸發器一般為單層，頂吹風式采用三面進風效率較高，但體積大，價格較高，多數為20P以下小功率選用。V型蒸發器為多層結構，多用于頂吹式大功率機。
在工程機中，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，同時對水質要求較高，水質較差地區不宜采用。若要采用，就需先對水進行處理，以防止冷凝器流道堵塞。套管式、殼管式和容積式對水質要求不高，只要無顆粒物即可，但裝上過濾器進行防垢處理。容積式要安裝水箱，一般做成承壓式，其體積較大，但技術要求低。目前，工程機多采用套管式換熱器，有同軸式和多管式兩類，多為蛇形管結構，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
家用機主要由壓縮機、四通閥、蒸發器、毛細管、三通閥、兩通閥及風機組成，工程機主要由壓縮機、四通閥、冷凝器、毛細管、蒸發器、儲液罐、風機組成。
1．壓縮機
壓縮機是增壓部件，即機組的心臟。通電后其內部線圈產生磁場，啟動轉子，進行吸氣與排氣，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產生磁場移動針閥，控制高、低壓氣體的流向。
3.蒸發器
蒸發器是吸熱部件，流入的是低溫低壓液體，吸收空氣熱量，使液體的溫度上升，最后變為低溫低壓的氣體。
4．毛細管
毛細管是節流部件。冷凝后高溫高壓液體通過毛細管進行降壓、壓縮，冷媒壓力急速下降，變為低溫低壓液體。毛細管的參數直接影響機組壽命及能效比。
5．風機
風機是用于通風的部件。通電后轉子高速轉動，帶動風葉，使空氣快速流動，也使機組吸收空氣中更多熱量，從而提高機組的能效比。