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家用热泵热水器

PHNIX小玲珑应用前景剖析

●PHNIX（芬尼克兹）集团总工程师兼营销总监刘远辉

随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭希望在家里随时都有生活热水供应，不但可以洗个舒服的热水澡，也可洗手或其他用途。

在欧洲，不管是家庭还是普通的餐馆的洗手间，这都是已经实现了的现实生活，可以这么说，这是现代文明的象征。

但这文明的实现，是以消耗大量能源作为代价的，对于能源消耗大国的中国，这么能用尽可能少的能源消耗，来实现中央热水的消耗呢？

本文在客观地分析各种热水器的的应用后，提出了自己的观点。

一、   热水器的前世今生

现在市面上流行的热水器是燃气热水器，电热水器和太阳能热水器，近几年，还出现了一种热水器，叫空气能热水器或热泵热水器。

在没有热水器之前，家里是用大锅来烧热水洗澡的，回想当年，洗一次热水澡可麻烦了，这也许是最早的“热水器”了。

到了80年代，逐渐有人从国外带回来燃气热水器和电热水器，国内有很多厂家进行仿制。

燃气热水器的工作原理是燃烧可燃气体，如液化石油气，煤气或天然气来加热水，其中最早的燃气热水器的厂家有前锋，万家乐，神州，万和等，后面又有很多跟进的企业制造。

燃气热水器，经历了直排式，强排式和冷凝式几个发展阶段，现在，国家标准已经淘汰了直排式，因其安全性差，燃烧效率低，曾经出现过多起人员伤亡事故。

电热水器也是80年代开始流行，最早的电热水器也许是我们在大学时期用过的“热得快”，把一根电热棒丢进水桶里，就可以加热来洗澡了，不过，它的安全就不敢保证了，还好，我们都是学过基本的电工知识，比较注意，没出过什么事。

电热水器的加热原理是原始的电阻加热技术,就是把发热丝浸泡在水中来进行加热的。

早期的电热水器也出现了很多电死人的安全事故，后来就出现了很多防漏电的措施，如电加热管水电隔离技术、漏电检测技术、防电墙技术、水流断电技术，虽然很大程度降低了安全事故的发生，但其最关键和最重要的技术仍然是可靠的外壳接地。

如果你对你家里电热水器的接地情况没有绝对把握，那么，在使用前，记得将插头拔下来是最保险的。

不管怎么说，燃气热水器和电热水器在中国都获得了巨大的市场份额，其中，电热水器主要在北方比较流行，而燃气热水器在南方比较流行。

太阳能热水器的大规模应用出现在90年代，其工作原理吸收太阳光辐射的热量，用来加热水。

主要有两种形式，一种是玻璃真空管式，一种是平板式，玻璃真空管式成本低、寿命短、不可回收，在中国市场上非常流行。

平板式成本高、寿命长、可回收，在欧美发达国家很流行。

在一般老百姓认为，太阳能热水器在使用时，是完全免费的，但事实上，所有的太阳能热水机都要有辅助热源，其对辅助热源的依赖取决于当地的全年日照时间和空气污染的情况，日照时间越长，空气越清洁，其依赖辅助热源的时间就越短，否则就越长。

空气能热水器出现在90年代末期，当时，有很多做家用空调或配件的小厂由于规模的原因无法继续在家用空调领域做下去，转而做热泵产品，其中就有空气能热水器，也叫热泵热水器。

这种热水器的原理和能制冷的空调相似，都是利用（逆）卡诺循环原理，利用制冷剂的气液两相

的变化，将热量从低温的环境中转移到高温的环境中。

空调制冷时，是将温度较低的室内的热量转移到温度较高的室外，热泵热水器是将室外环境温度中的热量转移到温度较高的水中。

虽然在原理上，热泵热水器是非常节能的，但由于开始涉足热泵热水器的厂家很多，有很多是“螺丝批”工厂，没有任何的检测手段去保证产品的质量，初期的产品也是出了很多问题。

最突出的问题是质量差，漏氟，冬天效果差等问题。

目前，包括博世，西门子，史密斯等传统的热水器厂家和美的，格力等传统的空调厂家都开始涉足热泵热水器厂，这势必给热水器市场带来革命性的变化，我们可以预言，在不远的将来，无法跟上形势的热水器厂家，将会被淘汰。

二、传统热水器的优缺点

2.1热水产量方面

燃气热水器有5升、7升、8升等型号，是指在1分钟内将水温升高25℃时所产的热水量，如果自来水的温度为25℃，则每分钟可产50℃的热水5升、7升或8升。

电热水器的标注则是30升、60升、90升等等，这是指电热水器的容水量，相当于我们在电炉子上加一个水壶，这个水壶的盛水量是30升、60升、90升。

拿一个8升的燃气热水器与一个40升的电热水器相比较，8升的燃气热水器可连续不断地产生每分钟8升的热水，而电热水器需要每半小时加热一罐水。

如果这一罐水用完，还要等半小时左右。

太阳能热水器按照年平均气温15.7℃、年日照时数2014小时、太阳总辐射总量年均为111.59千卡／平方米计算，如果集热面积为2平方米，年吸收太阳辐射能量为9.37×106千焦，按把水温升高35℃计算（基础水温10℃），全年可提供生活用热水（45℃）53.5吨，每人每次洗澡用热水约需50公斤，则全年可洗1070人次，平均每天可洗2.93人次。

这是非常理想的计算，但实际情形往往是，夏天热水多得根本用不完，有时水甚至沸腾；冬天，阴冷天气时候，热水基本不够热，完全靠辅助电加热器工作来加热热水。

2.2加热速度方面

目前生产的燃气热水器大多为快速热水器，不论什么时候，只要想用热水，打开燃气阀和水龙头，热水就会流出来。

而电热水器需要预先通电半小时左右才能开始使用。

太阳能热水器在天气晴朗的时候使用更好，最理想的楼层在六至八层。

2.3温度稳定性方面

燃气热水器由于是快速加热，并有调整温度装置，只要在使用开始时调到人体感觉舒适的温度，尔后就会一直保持在这一温度恒定地供应热水。

电热水器在使用时需要另外接一根冷水管兑入冷水，当罐内水不断流出，冷水不断加入时，水温就会逐渐下降，直到全部是冷水。

所以在使用时，需要不停地去调整冷热水的比例。

太阳能热水器使用起来暂时还不大方便，要上水，且不能保证时时有热水。

2.4、功率方面

燃气热水器的功率要比电热水器大很多，拿一个8升的燃气热水器和40升的电热水器相比较，8升燃气热水器的功率相当于16～17千瓦，而40升的电热水器一般为3千瓦，这也是为什么燃气热水器可连续供应热水的缘故。

那么，电热水器是否也可做成16千瓦的呢？

这是不可能的，因为家用电表、电线都无法承受。

2.5、价格方面

一级能效的燃气热水器价格都在1000元～2000元。

电热水器加上安装费用，一般也在2000～3000元不等。

太阳能热水器的价格都在3000元以上。

使用费用方面，目前天然气每立方米为1.70～3.8元，每度电为0.5～0.7元，而太阳能热水器在有太阳且天气晴朗时仅耗水费，但阴雨天要消耗大量的电费，甚至比电热水器还耗电，因为水箱和管道在室外，会散失大量的热量。

以广州为例，一般四口之家，燃气热水器一年的费用在600～1000元之间，电热水器在1000～1500元之间，而用太阳能，其费用也在500～700元之间。

2.6、安全性方面

燃气热水器的优点是加热快、出水量大、温度稳定、结水垢少、占地小、不受水量控制。

缺点是使用时要排出大量的废气，废气中除了二氧化碳以外，还有一氧化碳，如果使用时关闭门窗，通风不良，一氧化碳会增加，严重时会发生中毒事故，但如果能正确地了解这一点，使用时注意，也是很安全的；另外，燃气热水器启动水压高，有些住高层的用户如果不装增压泵就无法起动；安装不方便，要在墙上打洞、安排气扇等。

电热水器的优点是能适应任何天气变化，普通家庭可直接安装使用，长时间通电可以大流量供热水；使用时不产生废气，所以从这一点上讲是既安全又卫生，目前市场上销售的电热水器多数还带有防触电装置。

缺点是体积大、占用室内空间大、易结水垢、对电能浪费大，现在市面上的电热水器内置了阳极镁棒除垢装置，解决了产品容易结垢的问题，但阳极镁棒须两年更换一次，给保养带来了麻烦。

太阳能热水器的优点是安全、节能、环保、经济，尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它以太阳能为主、电能为辅的能源利用方式，可全年全天候使用。

缺点是安装复杂，安装不当会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌；因要安装在室外，维护较麻烦。

三、家庭热水的需求特点

在选择或者开发家庭热水器的之前，研究一下家庭热水的需求特点是很有必要的。

总的来讲，中国普通家庭热水的需求主要还是淋浴为主，其有以下几个显著特点：

1.即时负荷大

  什么是即时负荷？

就是在淋浴时，在满足基本流量和水温的情况下，即时加热水所需要的功率。

这里，举个夏天和冬天的例子来说明。

夏天时用生活热水，进水温度高于20℃，出水温度为42℃，最小流量为4L/min,其瞬时负荷=1.163*（42～20）*（4*60/1000）=6.14kw；

冬天时用生活热水，进水温度一般为5℃，出水温度为42℃，最小流量为4L/min,其瞬时负荷=1.163*（42～5）*（4*60/1000）=10.33kw。

上述的计算表明，淋浴时生活热水的瞬时需求负荷是很大的，如果使用流量大一些，如达到8L/min，则其瞬时负荷将超过20kw。

这一点很容易解释为什么即时加热热水器无法满足多数的使用要求了，因为，一般家用即热式电热水器的功率一般为4kw,最大不超过7.5kw。

一般的家用燃气热水器有5L,6L,8L等几种型号，它是指将是指在1min内将水温度升高25℃时所产生的的热水量,显然，按上述相同的公式计算，5L,6L,8L燃气热水器的即时加热功率为8.7kw，10.5kw和13.9kw。

根据上述的计算和我们实际使用的经验，不管是家用即热式电热水器还是家用即热式燃气热水器，都只能满足夏天生活淋浴热水的要求，无法满足冬季热水的要求，更不要说中央热水的要求了。

从这一点来讲，我们不难得出结论，只有蓄热型的热水器才能满足家庭中央热水即时功率大的要求。

2.使用时间短

3～5口人的家庭，总共使用热水淋浴时间的总和加起来一般不会超过1个小时。

这个特点说明，虽然家庭淋浴用水的即时负荷很大，但它总的能耗和空调等家用设备相比，还是比较小的。

还是以一个家庭一天的淋浴总时间40分钟计，夏天的热水总能耗在4kwh左右，冬天的热水总能耗在7kwh，而空调的总能耗每天大概要12kwh,（3台1P空调,总功率为2kw,每天开机6小时），冬天用空调取暖需要的电量会更多。

这个特点告诉我们两点：

一是采用即时加热的热水设备来加热生活热水是不划算的，因为每天用的时间就那么短，一天大部分时间，热水设备都没有工作，设备闲置率是相当高的；二是由于每天的总耗能并不太高，其实可以用一个小型蓄热水箱来蓄热，加热功率可以小一些也无妨，只要能在每天的空闲时间来加热足够的热水就可以了，采用小功率长时间的加热方式既可以提高设备的使用率，又可以降低热水设备的成本和燃气管线或电缆的铺设成本，也避免了巨大的电力增容费用。

从这个意义上将，我们市面上常见的热水设备，一开始设计的出发点就不太正确，结果是导致能耗多，舒适性也不太好。

3.水温波动要小

这一点相信使用过燃气热水器和电热水器的人深有体会。

热式热水器由于功率的限制，冬天使用基本是无舒适性可言的。

普通容积电热水器由于是容积较小，加热一桶水后,使用时温度较高。

（一般为80℃），要用冷水将加热的水顶出,同时要兑一部分冷水。

在顶出的过程中，开始水温较高，随着使用，罐内水温逐渐下降，直到全部是冷水，所以在使用时，需要不停地去调整冷、热水的比例，否则水温下降很大，使用非常麻烦。

燃气热水器要稍微好一些，但是。

由于点火到燃烧出热水还是有一段时间的，因此，在淋浴过程中，一般不能间断用水，否则开开停停，水温波动很大，且浪费很多燃气。

碰上燃气压力和自来水压力不稳时，其水温的波动就更明显，甚至不能打着火

4.使用时能源浪费很大

这里所指的能源浪费大，主要是指在淋浴过程中，实际有用的热量只占加热热水所消耗的热量的一小部分，大部分都浪费掉了。

举个例子来说，从淋浴头出来的水一般要求在40～42℃左右，这些热水流经人体，再流到下水道，经过检测，流到下水道的水一般还有32～35℃，也就是说，淋浴只利用了7～8℃的水温差，但是，要将自来水加热到42℃，大概消耗了20～30℃温差的能源，也就是说，其能源利用率只有23%～35%左右。

如果能将排放到下水道废水中大量的废热回收回来一部分就好了。

综上所述，一个好的家庭用生活热水设备应该是这样的：

1，蓄热型2，小功率3，高能效4，可以热回收

四、热泵热水器的优缺点

现在市场上出现了一种新型的热水器，叫热泵热水器或叫空气能热水器。

有的人把它宣传得很神奇，说什么用空气来烧热水，其实它的工作原理和空调制热一样，都是将热量从低温的环境中（空气）转移到另一个地方（水里）的装置，其最大的特点它本身并不是消耗高品位热源来产生热量的，它可以利用低品位热源。

由于制取热水时，只需要输入一部分电力驱动压缩机运转，就可以转移3份热量，同时压缩机的发热的能量通过制冷剂也大部分转移水中，所以其产出投入比，也就是能效比可大于4以上，当然，其能效比还和环境温度有关，这个道理和水泵相似。

打个比方，两台的水泵，一台水泵将水从0米提升至10米高处，另一台水泵将水从0米提升至20米，在获得同样多水量的情况下，显然是第一台水泵要来的容易一些，效率也高一些。

同样，对热泵也是一样，制取热水的目标水温和环境温度的温差越大，其所耗功率就越大，能效就越低，超过一定值就不可能了。

就目前技术来讲，热泵热水机的理想目标水温是55℃，最高不要高过65℃，否则，即使勉强可以实现，其能效比也是比较低的，可以说是得不偿失。

热泵的优点是输入功率小，能效高。

缺点是不能产生太高的水温，产水量受环境温度影响大，体积偏大，同时目前的成本也比常规的电热水器和燃气热水器的成本高。

现在比较流行的热泵热水器是分体式热泵热水器，它由室外主机和室内保温水箱两部分组成。

根据结构的不同，分体式热泵热水器又分为分体冷媒循环式和分体水循环式。

分体冷媒循环式很像一台家用分体机，室外部分和分体空调外机基本是一样的，室内保温水箱的材料有不锈钢304或搪瓷内胆，换热盘管内置罐体内或外绕在罐体外，室外主机和室内部分用铜管连接，高温高压的冷媒气体通过换热盘管将压缩机排出的热量释放到水中，由于压缩机是连续循环运转的，冷媒也是连续循环的，所以称之为冷媒循环式。

另外一种热泵形式是水循环式，它就好比一台户式水机，室外部分除了有冷媒循环式室外机的所有部件外，它还有冷凝器、水泵和一些水路零件，室内部分就是一个承压保温水箱，当然它的材料也有不锈钢或搪瓷的。

它是通过水的循环来将室内水罐的水逐步加热的，所以叫水循环式。

分体冷媒循环式比较合适应用在家庭热水器上，而分体水循环式比较合适商业热水设备上。

如果将分体水循环式应用在家庭热水器上，会有一个不大不小的问题，就是在使用热水时，机器千万不要工作，否则，机器一工作，循环水泵就运转，水泵一运转，就将整灌水的温度搅匀了，由于进水温度较低，其结果是导致出水温度迅速降低，影响舒适性和一次出热水量，这种现象冬季尤为明显。

要求客户在用水时不开机是不太现实的。

分体冷媒循环式在加热过程中水是静止的，水箱温度场也是非常稳定的，冷水从水箱的下部慢慢地将热水顶出来，这样可以保证最大的出热水量，一般连续放水可以达到90%以上的出水率，而且出水温度非常稳定，所以分体冷媒循环式比较适合应用在家庭热水器上。

但是分体冷媒循环式也有一个非常明显的缺点，那就是安装比较麻烦。

首先你得找一个空调位安装室外机，但现在的公寓楼房往往没有预留这个“空调”主机的位置，用空调支架悬挂在墙外，既不美观，也不安全，有时物管也不同意；其次，你得连接室内外的铜管，这可需要专业的技工来安装，铜管弯曲，喇叭口整形，连接，抽真空，冷媒加注，最后是保温，一点都马虎不得，其工作量相当于安装一台分体空调。

所以，作为一个进入千家万户的热水器，分体冷媒循环式相比燃气热水器和电热水器，还是相当地麻烦，其可靠性也无法保证，主要问题出在安装上，就像空调一样，万一制冷剂泄露，每年还要加注制冷剂。

这一点是制约热泵热水器进入家庭的最大因素。

综上所述，如果要想热泵热水器进入千家万户，其形式一定是整体式的，只需要连接水管就可以了，就像燃气热水器和电热水器一样。

五、PHNIX热泵热水器小玲珑的特点及其市场前景

整体式热泵热水器在欧洲已非常流行，普通民众都已经接受热泵的概念。

其广泛应用于产生生活热水。

芬尼克兹（PHNIX）作为专业热泵生产商，产品主要销往欧美地区。

2010年在原有成熟量产产品整体式热泵热水器小精灵系列的基础上，推出了小玲珑系列整体式热泵热水器。

该系列产品的容积有150L和190L两个型号，其平均输入功率只有328W,在国标工况下（环境温度干球20℃，湿球温度15℃，将水从15℃加热到55℃），其平均输出功率为1000W，所以其平均能效达3.0。

很多人看到这个参数，一般都会提到以下几个问题：

（1）加热功率这么小，加热时间会不会很长？

能不能提供足够的生活热水？

答：

在国标工况下，150L的小玲珑热水器的首次加热时间在7个小时，耗电大概在两度电左右。

比传统意义上的热水器都要长。

但小玲珑热水器是一种蓄热型的热水器，小功率长时间加热是其最大的特点，但一天有24小时，理论上讲，只要在一天的时间内能把150L水加热就可以了，当然我们还不需要那么长的时间，只要一天的1/3～1/2的时间来加热就可以了。

我们同样可以比较一下商用热泵热水器的选型，一般情况下，我们是按机组在国标工况下工作12小时来计算产水量的，一般12HP的压缩机的系统12小时的产水量为10T,根据如此按比例推算，需要150L热水，只需要0.2HP的压缩机就可以了，而我们的小玲珑的压缩机功率是大于该数值的。

类比商业上成熟的应用，我们不用担心小玲珑无法获得足够的热水。

另外，小玲珑还内置了一个1KW的应急电辅助加热器，在极端低温气候条件下，会自动启动，以弥补热泵在低温时的衰减。

另外，由于小玲珑采用立式承压型水箱，其最大的优点是水温分层明显，150L55℃的热水基本上都可以被使用。

因此，150L55℃水和5℃混合使用，大概可以混出170L～180L42℃的淋浴用热水，基本可以满足3～4个人的用水需求。

（2）相比传统的热水器，小玲珑热水器的舒适性如何？

答：

相比传统的热水器，小玲珑是一种大容量的蓄热型热水器，其舒适性是最好的。

我们使用过燃气热水器都有这样的经验，当自来水压力变化时，其出水温度会忽高忽低，在淋浴中途如果关闭热水，再次开启时水温会很高，这是由于热水关闭时，有部分燃烧热量继续加热换热器中的水所致，所以，它非常不合适应用于需要间歇用水的场所，比如用来洗手。

同样，我们也用过蓄热型的电热水器，但其容积较小，一般只有40～60L,而且水箱还是横放的。

这两个特点决定了一箱水只够1～2个人洗澡，而且在洗澡的后期，由于冷水的补充，其出水温度是逐步降低的，这样，就需要不断地调整混水阀，非常麻烦。

其舒适性也不太好。

太阳能热水器是一种受天气影响很大的热水器，晴天太阳好时，热水用不完，阴雨天完全没有热水，完全靠电加热来加热。

由于水箱和水管都在室外，而且，由于成本的关系，其水箱都采用非承压型的水箱，内容水和大气是相连的，所以有较大的热损失，由于其下水完全靠重力，如果没有增压泵，其淋浴用水感觉是无力的，舒适性也是大打折扣的。

综上所述，小玲珑热水器由于放置在室内或阳台上，距离淋浴房比太阳能热水器短；其热水容量是电热水器的2倍以上；其出水完全靠自来水压力顶出；采用立式水箱，水温分层明显，这些特点决定了小玲珑热水器比传统的热水器都要来的舒适，其舒适性是所有热水器中最好的。

（3）小玲珑热水器安装在什么地方合适？

安装容易吗？

答：

我们建议安装在生活阳台或厨房一角，不要太靠近抽油烟机就可以了，当然，放置在主阳台也是可以的，不过就要连接更多的水管，开始使用时会出一部分冷水，出冷水量没有我们想象中那么多，10米4分PP～R管大概会出1.6L冷水，你可以估计一下安装后可能会出多少冷水。

如果安装在室外，要加遮雨棚，不建议吊装在外墙，只能立式安装，不允许横过来卧式安装。

小玲珑热水器的安装是非常简单的，可按下述步骤进行安装：

a.找到合适的安装位置放置小玲珑；

b.工厂已配置了两条不锈钢软管，将机组的进出水管和家里预布的冷热水管接头相连；

c.由于机组工作时像空调制冷一样，会有一些冷凝水排出，所以，最好再用软管将冷凝水引至阳台的下水道；

d.将机组10A的漏电插头插至10A的插座上，注意你家的电源是有底线并可靠接地的，可用漏电开关上的测试按钮来判断电源接地是否可靠；

e.打开自来水进水和热水器出水，直至热水器有水出来，表明自来水已充满热水器的水箱，这时可关闭出水龙头，但不要关闭进水水龙头；

f.打开电源开关上电，用机组的开关键开机，OK，搞定，耐心等待，晚上就有温暖舒适的热水澡洗了。

（4）小玲珑热水器一年的运行费用是多少？

答：

小玲珑热水器是非常节能的一种热水器。

它巧妙地从环境空气中吸收低位的热量，然后将此热量转移到水中。

它只消耗一部分驱动压缩机工作的电能，而且这部分电能也大部分转移到水中。

对于一个3～4口之家，一般年电费在300～400元之间，是非常节约的。

如果有波谷电，可以尽量使其定时工作在波谷电时间，如果没有波谷电，可使其定时工作在一天的高气温时间，以获得更高的能效，可节约更多电费。

（5）如果家里有5～6口人，可以用小玲珑系列产品吗？

答：

150L的小玲珑只够3～4口人使用，如果对于5～6口人，有一个办法：

首先是选用190L的型号，再选配一个淋浴宝。

淋浴宝是一种热回收装置，使用时它放置在淋浴间的花洒头下面，人踩在上面淋浴，它是一个换热器，自来水经过这个换热器，和淋浴后的废水之间发生热交换，由于淋浴后的废水温度有30多度，它和自来水的温差达到20多度，它们通过换热器的热交换，自来水被预热升温10～15度，这样预热后的自来水能和55度的热水混出更多的42度的淋浴用水，190L的热水可以混出280～290升热水来，基本可以满足5～6个人的淋浴要求，而且非常节能。

（6）小玲珑热水器安全吗？

它配置的电辅助加热，会不会发生漏电现象？

答：

小玲珑热水器的热泵部分采用非接触式的加热技术，它是非常安全的。

其配置的电辅助加热器功率较小，只有1KW,其加热功率密度只有7W/cm2，远低于国家标准11W/cm2,而且，相比电热水器，小玲珑的热水器的辅助电加热的工作时间是很短的，其寿命也大为加长，只要按电工标准安装好电源接地，小玲珑热水器是非常安全的。

综上所述，小玲珑热水器是非常安全，节能，舒适和环保的热水器，虽然现在的市场上的价格比传统热水器稍高，但随着规模化生产，其售价将进一步降低。

其大规模的应用，有着巨大的社会效益和经济效益，估计潜在市场容量不低于1000万台，产业规模超过400亿元，将成为千家万户购买热水器的首选。

（插图说明：

①PHNIX家用热泵热水器小玲珑；②金刚+小玲珑供暖、制冷、热水综合节能解决方案）