太空能热水器

太空能将太阳能利用技术与热泵技术有机结合起来，具有以下几个方面的技术特点：

1、同传统的太阳能直接供热系统相比，太空能的最大优点是可以采用结构简易的集热器，集热成本非常低。在直膨式系统中，太阳集热器的工作温度与热泵蒸发温度保持一致，且与室外温度接近，而非直膨式系统中，太阳能集热环路往往作为蒸发器的低温热源，集热介质温度通常为20℃～30℃，因此集热器的散热损失非常小，集热器效率也相应提高。有研究表明，在非寒冷地区即使采用结构简单、廉价的普通平板集热器，集热器效率也高达60%～80%，甚至采用无盖板、无保温的裸板集热器也是可以的。

2、 由于太阳能具有低密度、间歇性和不稳定性等缺点，常规的太阳能供热系统往往需要采用较大的集热和蓄热装置，并且配备相应的辅助热源，这不仅造成系统初投资较高，而且较大面积的集热器也难于布置。

太空能基于热泵的节能性和集热器的高效性，在相同热负荷条件下，太空能所需的集热器面积和蓄热器容积等都要比常规系统小得多，使得系统结构更紧凑，布置更灵活。

3、在太阳辐射条件良好的情况下，太空能往往可以获得比空气源热泵更高的蒸发温度，因而具有更高的供热性能系数（COP可达到4以上），而且供热性能受室外气温下降的影响较小。

4、 由于太阳能无处不在、取之不尽，因此太空能的应用范围非常广泛，不受当地水源条件和地质条件的限制，而且对自然生存环境几乎不造成影响。

5、 太空能同其它类型的热泵一样也具有“一机多用”的优点，即冬季可供暖，夏季可制冷，全年可提供生活热水。由于太空能系统中设有蓄热装置，因此夏季可利用夜间谷时电力进行蓄冷运行，以供白天供冷之用，不仅运行费用便宜，而且有助于电力错峰。

6、考虑到制冷剂的充注量和泄漏问题，直膨式太空能一般适用于小型供热系统，如户用热水器和供热空调系统。其特点是集热面积小、系统紧凑、集热效率和热泵性能高、适应性好、自动控制程度高等尤其是应用于生产热水，具有高效节能、安装方便、全天候等优点，其造价与空气源热泵热水器相当，性能更优越。

7、 非直膨式系统具有形式多样、布置灵活、应用范围广等优点，适合于集中供热、空调和供热水系统。易于与建筑一体化。

早在20世纪50年代初，太阳能热利用的先驱者Jodan和Therkeld就指出了太空能的优越性，即可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。随后，日本、美国、瑞典、澳大利亚等发达国家纷纷投入了大量的人力、物力对太空能进行深入的研究与开发，在各地实施了多项太空能示范工程，例如宾馆、住宅、学校、医院、图书馆以及游泳馆等，取得了一定的经济效益和良好的社会效益。2005年首台家用氟太空能热水器在中国研制，2006年推出市场。

水循环太空能热水器：内置换热器，利用循环泵将水循环到换热器中进行加热。

优点：性能稳定、故障少、安装方便不需排空。

缺点：热效率比氟循环略低，价格较高。

氟循环太空能热水器：氟循环就是让高温高压的氟利昂通过盘管进入水箱传热给水让水升温。

优点：加热效率高，价格较低。

缺点：盘管穿孔水箱、压缩机就会报废，还需要专业人士安装，排空不好故障就多。

太空能热水器与常规太阳能热水器不同，它将太阳能热利用技术与热泵技术以互利的形式结合起来，通过消耗少量的电能，将周围环境中的大量低品位能源（太阳能、空气等）利用起来，经热泵压缩机压缩变为高品位能源。用于生活热水的生产，不仅节约了大量的优质能源，而且祢补了常规太阳能热水器的不足，具有全天候性，耐候性等诸多优点，既适用于家庭供暖和热水供给，又可适用于集中供暖供热水系统，是一种新型的最节能的环保型热水器。

太空能热水器通过创新应用空调热泵技术，在卧式储水箱底部采用热泵与水位控制装置，通过温度控制器、智能控制模块等对水箱内水温进行检测，在温度不达用户设定要求的情况下热泵加热自动投入运行，在阴雨天气依然可用。

在电控方面，与热泵电连接的包括中央控制器、温度控制、电路控制及水位控制等。

项目产品通过将应用于冷暖空调的热泵工作原理创新性应用在太阳能辅助加热与控制方面，大幅度提高能源利用率，能耗低、用户使用容易、控制简单、性价比高。

实践表明，热泵在制取35-70摄氏度的热水时运行费用极低，约为燃气热水器的1/5，安全、环保、节能效果显著，充分实现光电互补，可全天候供应热水。

作为新型产品，国家并没有针对太空能热水器的国家标准与行业标准。在有关标准出台之前，太阳能利用领域已经存在着有关太阳能热水器与热泵热水器的行业有关规范，既适用太阳能热水器规范也适用热泵热水器规范。

在技术方面, 项目具有如下的技术先进特征:

（1）符合国家有关太阳能热水器标准；

（2）有关节能指标优于太阳能热水器或热泵热水器有关规范要求；

（3）该项目实现了太阳能与空气源热泵的整合，并且在节能指标方面做到领先。

基于现有的太阳能系统加上热泵系统的匹配选择分析、结构设计等。

热泵系统适应性开发

为了满足不同消费群体对太空能热水器不同用水量要求进行适应性开发。

结霜问题分析处理

太空能热水器区域性特征明显，因其对外界环境温度依赖过大，其正常工作环境温度在-5度与40度之间，故基本适用于华东、华南等长江以南地区，广东、福建、浙江、湖南、江西、云南等省份空气能热泵热水器发展比较良好。而在还没有真正的技术解决结霜等造成产品运行困难的问题之前，广大的北方则基本无人敢企及，需要解决针对广大北方应用的除霜措施。

压缩机寿命分析设计市面上的热水器普遍采用循环式加热系统，该系统日益暴露出技术缺陷，即在高温高压工况下运行，容易使压缩机老化、碳化，加之系统润滑效果不好，导致压缩机易被烧坏。通过技术攻关对压缩机润滑系统及循环系统进行分析，提高压缩机寿命。

对换热器和套管换热器进行再设计

热泵热水器的出水温度通常可达到50至60摄氏度，在这个温度范围内水是最易结垢的。如果不能定期清洗换热器，对于板式换热器而言，就会胀破，对于套管式换热器而言，其内管会破裂，从而导致整个热泵热水机组失去功能。进行有关除垢技术研究是提高系统整体寿命的有效途径。

压缩机易烧坏以及换热器和套管换热器易结垢断裂这两大问题共同的解决方案是采用直热式板式换热器，该换热器具有自净能力，一旦产生水垢，伴随着水介质的冷热交替，水垢会自动脱落，保证系统稳定运行。但是在热泵热水器行业，很多厂家还不了解这一解决方案，或是未掌握直热式板式换热器空气源热泵热水器的生产技术。而至于结霜问题，空气源热泵热水器利用空调技术进行除霜设计，提高太空能热水器寿命。

它主要由太阳能集热器、蒸发器、压缩机、冷凝器、热力膨胀阀储水箱等部件组成。在晴天，由太阳能真空管集热器吸收太阳辐射能用微循环方式直接加热储水箱内的冷水。

当自动控制装置探测到太阳能水箱内的水温达不到设定值时，热泵开始工作并通过混合工质与水箱内的水进行热交换，最终保持水温稳定。

热泵的工作原理是把环境介质中贮存的能量在蒸发器中加以吸收而蒸发，蒸发后的制冷剂被压缩机吸入并压缩成高温高压的气体，然后被排入设置在太阳能储热水箱底部的冷凝器中放热。制冷剂蒸气通过工质循环系统内，与水进行对流换热而得到冷凝，同时水得热而升温。冷凝器的工质经膨胀阀或毛细管节流又重新流入蒸发器中，由此完成一次工作循环。阴天或夜间，热泵蒸发器通过吸收环境大气中的低品热源，保障热泵正常工作，从而可以全天候的产生热水。

掌握生产、测试技术，建立试生产线和测试系统，在此基础上形成规模化制造能力。

在完成项目研发第一阶段的基础上，利用厂房和部分生产设备，添置必要的生产设备，制定生产管理制度和完善生产工艺流程，实现产品的中试及将来实施产业化。

太空能热水器的生产已有完善的加工、装配和质量保证体系；对产品的生产、质量管理保证能力强，对热水器产品的生产具有丰富的经验，拥有很好的开发和生产技术力量。项目引进水压测试仪、能量测试仪、压缩机综合仪等，可确保所生产的太空能热水器的质量、技术性能指标达国外同类产品的水平。

A、高效节能

与传统太阳能带电辅助加热相比节电4倍；

与电热水器相比节电15倍；

与燃气热水器相经节约费用13倍；

与热泵热水器相比节电3.7倍。

B、安全环保

真空管采用高硼硅特种玻璃，吸热效率高达95%以上．水温最高可达100℃；

储热水箱内完全没有电加热，杜绝漏电事故发生；

完全没有燃料泄漏引起中毒，爆炸等危险；

完全无任何有毒有害气体排放。

C、智能全自动运行

太空能热水器由微电脑控制全自动运行，稳定性好；

采用顶水法取用热水,可靠性强；

全天候24小时供热水，有效地解决了传统太阳能只有晚上才有热水和水量不足的缺点。

D、安装方便

体积小巧、安装在楼面空地、天台等处占地面积2～3平方；

太空能热水器常压运行，产品安全耐用。

早在20世纪50年代初，太阳能热利用的先驱者Jodan和Therkeld就指出了太空能的优越性，即可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。随后，日本、美国、瑞典、澳大利亚等发达国家纷纷投入了大量的人力、物力对太空能进行深入的研究与开发，在各地实施了多项太空能示范工程，例如宾馆、住宅、学校、医院、图书馆以及游泳馆等，取得了一定的经济效益和良好的社会效益。2005年首台家用氟太空能热水器在中国研制，2006年推出市场。由于技术缺陷氟循环太空能热水器的发展受到阻碍，直到2012年新一代的春泉水循环太空能热水器面世才打破颈瓶在中国广东省火热起来。