隨著我國經濟的發展和人們生活水平的提高，生活或衛生熱水的需求量越來越大，形成了一個量大面廣的熱水消費市場，各種熱水器產品層出不窮，競相爭奪市場份額。調查顯示，我國熱水器消費市場主要集中在城鎮。2006年1~7月中國全國燃氣熱水器產量為328萬臺，增長了-4.93％。全國電熱水器產量為412萬臺，高于燃氣熱水器產量，比上年同期增長14.25％。目前，我國家用熱水器市場上的主流產品有燃氣、電熱和太陽能熱水器三大類。而其中的電熱水器是以消耗電能為代價來生產低溫熱水，造成了能源的浪費；燃氣熱水器使用中存在“煤氣中毒”的安全隱患，每年各地均會出現熱水器傷人事故，因此國家制定法規：要求燃氣熱水器必須定期更換；太陽能熱水器因其節能、環保優勢近年來在我國得到了迅猛的發展，但普遍存在初投資偏高、水資源浪費嚴重、冬季凍管、管路腐蝕、城市中安裝位置受限等諸多問題。在許多沿海地區，由于陰雨天氣偏多，一年中太陽能熱水器僅能正常工作3/4~2/3時間。
??? 隨著國民經濟的發展與越來越嚴重的世界能源危機，節能已經提到了一個非常重要的位置。而熱水器――這個潛在的用能大戶也逐漸顯露出來。2004年許多熱水器生產廠陸續推出了節能型熱水器，如節能電熱水器，它采用中溫保溫、夜間低價電時段工作、預約洗澡、分層加熱等多項技術實現節能。近年來，隨著熱泵技術的不斷發展，熱泵熱水機也迅速發展起來，同樣情況下，它的用電量僅僅是電熱水器的1/3到1/4，因此，其節能潛力巨大。由于它所具有的高效節能特性，可以大大節約電能，并且能夠彌補太陽能熱水器所存在的低密度、間斷性和不穩定性等先天不足，是一種全天候的節能、環保式熱水機，其技術含量高，發展潛力大，商業化前景廣，對促進國民經濟可持續發展有重大深遠的社會意義，必然成為未來熱水器的主力。
?? 但熱泵熱水機不同于常規工作的熱泵，熱水的溫度在其加熱過程中不斷增加，其所處的工作環境也隨春、夏、秋、冬四季不斷變化，因此，在冷凝段和蒸發段，熱泵熱水機具有更大的溫度變化范圍，導致更大的變工況工作條件，對其全工況下的匹配特性研究就顯得更加重要。
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1. 熱泵熱水機的發展
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??? 熱泵熱水機的應用研究起始于二戰期間，在國外已經有五十多年的歷史。但是，國內對熱泵熱水機的研究和利用尚處于起步階段。熱泵熱水機是利用熱泵原理，從周圍環境介質中吸收熱量來制取生活熱水的熱泵裝置。常規熱泵熱水機，包括地源熱泵、水源熱泵、空氣源熱泵等幾種機械壓縮式熱泵形式，其應用已很普遍。熱泵熱水機在歐美等高能耗國家已很普及，甚至在南非等發展中國家也有較大發展，2000年的統計數字顯示，熱泵熱水機在南非商業熱水器市場份額已經達到了16％。從節約能源和環保的觀點來看，熱泵熱水機具有獨特的優點和市場前景。
??? 在熱泵裝置發明的早期，人們就嘗試用熱泵制取熱水。但熱泵熱水機的大量應用是在第二次世界大戰之后的事情。初期的熱泵熱水機主要是大型的工藝用熱泵，第二次世界大戰的爆發，一方面影響與中斷了空調熱泵的發展，另一方面戰后能源的短缺促進了大型工藝用熱泵熱水系統的發展。在物料的濃縮工藝中，只需將蒸發裝置中產生的廢氣用壓縮熱泵提高一些溫度便可重復用于對裝置的加熱，熱泵熱水機在這種場合下使用因溫升少，其制熱系數極高。同樣在精餾裝置中應用熱泵的經濟性也非常好。熱泵熱水機在二次大戰中也直接用于戰事裝備，如美國制造了一萬臺蒸餾熱泵為上百萬的人提供飲用水。
??? 小型熱泵型熱水器從20世紀50年代起在一些家庭中使用，最近20年，一方面隨著生產工藝的進步，熱泵熱水機的可靠性、實用性有了很大提高；另一方面各國對環保節能概念的越發重視，使熱泵熱水機的發展重現生機，國外出現了一些生產熱泵熱水機的公司。如Metro（丹麥）、Pro-Elektra（瑞士）、Temcor（美國）等。熱泵熱水機的優勢在于：(1)顯而易見的節能效果；(2)可“移峰填谷”，開發低谷用電；(3)可實現熱水、采暖、供冷一體化，提高能源利用效率；(4)便于地熱、建筑廢熱等低品位能源的利用、回收。但從技術角度而言，由于冷凝溫度和壓力的提高，對熱泵壓縮機可靠性和效率提出了更高的要求，因此常規熱泵熱水技術要提供55℃以上的熱水有一定的困難，這也是國內熱泵熱水機的普及受到限制的一個重要原因。
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??? 進一步的可行性研究表明，與其他家用熱水器相比，熱泵熱水系統具有更高的經濟性，它的初投資預期回收年限為2～3年。以環境大氣為熱源，在熱水儲水箱中放置沉浸式盤管的熱泵系統可取得較好的使用效果。
??? 在上世紀80年代初期，空氣源家用熱泵熱水系統在美國每年的銷售量超過10000套。但初期的產品由于售價高、維護困難、噪聲大、可靠性差、使用期有限等原因，使熱泵熱水機市場沒有得到很好的發展。這些熱泵熱水機技術和產品的設計重點在于制取生活熱水，供應熱水是它們的主要任務，熱泵同時具有的空調能力則被作為輔助功能。前期家用熱泵熱水機的加熱功率小，只有普通電熱水器功率的40％～100％或者燃氣熱水器功率的30％～50％。為了使用方便，一般需要配置較大的儲水箱和控制系統。然而，較大的水箱費用較高，占用空間較大，為達到設定溫度需要更多的加熱時間。也有一些設計者在系統中加入輔助電加熱器以便在用水高峰時使用，但這將會增加用電高峰時的用電功率，降低系統效率。在國內，，最高輸出溫度達到75℃，該系統除提供冬季采暖、夏季制冷外，每天可提供60℃的熱水80t。利用該技術提供熱水可比常規方法節能80％以上。從2000年開始，，并形成了一系列自主研發的專利產品，實際測試表明，制取150升熱水，熱泵COP在夏季為5.8（耗時50分鐘）、過渡季為4.5（耗時95分鐘）、冬季為2.5（耗時270分鐘）。
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??? 近年來，有不少學者采用新工質對熱泵熱水機進行了研究， Mei Vince C研究了用R407C代替R22在熱泵熱水機中的應用，結果發現，在相同設計運行能力的熱泵系統中，R407C熱泵熱水機的熱水加熱功率明顯高于R22系統。但是，R407C系統的能耗也有所增加，使得它在高水溫時的COP低于R22系統。如果使用專門為R407C設計的蒸發器，COP就會比R22系統明顯提高20％，水加熱功率也會提高4％。
??? Petter Neksa對CO2熱泵熱水機進行了研究，結果表明在0℃環境溫度下，水溫由9℃升至60℃的過程中，其平均COP達到了4.3。并指出，CO2熱泵熱水機在高水溫時具有優良的運行性能，樣機可以在90℃的高水溫下正常運行。
??? Rousseau PG.對南非地區應用廣泛的商用熱泵熱水機進行了提高系統性能和運行經濟性的研究。另外Bivens、Meyer、Smith、Spatz等學者都從不同側面對熱泵熱水機進行了專門的研究。
目前，技術的發展和制造工藝的完善使熱泵熱水機的產品質量有了一定的提高，系統可靠性有所改善。如果結構合理還可以同時進行制冷、除濕或廢熱回收。在歐洲，近幾年一直在大力推行高性能熱泵的研究工作。
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?2.熱泵的技術困惑
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??? 自從世界上誕生第一臺熱泵熱水機開始，熱泵熱水機的發展就和熱泵技術的發展息息相關，經歷了一個曲折的發展過程。早在上世紀70年代，熱泵熱水機在美國已經商品化，70年代由于石油禁運的影響，熱泵熱水機在70年代和80年代的初期獲得了較大的發展，市場上一度出現了不少于15個品牌的熱泵熱水機，這里面既有知名的大公司也包括小公司。
遺憾的是，早期開發的熱泵熱水機的使用都不盡人意，許多產品還沒有做過連續負荷實驗就投入了市場，導致出現了令人難以接受的故障率和龐雜的維護要求。在此背景下，大多數的熱泵熱水機的品牌從市場上消失了。在90年代很長的一段時期，美國的市場上只有3個品牌供應、之后減少為2個品牌，最后減少為1個品牌。最近幾年，2個新的品牌又上市了。截止2002年，美國市場上熱泵熱水機的品牌達到了3家。
??? 我國熱泵熱水機的市場化進程比較晚，正式在市場上出現是2000年前后的時間，由于企業的大力開拓，已經逐步形成了一定的市場份額，特別是在我國氣候溫和的華南和長江流域，得到了大力的推廣。但是，由于對熱泵熱水機的設計經驗不足，加上對熱泵熱水機與常規熱泵的區別存在認識上的誤區，導致生產的熱泵熱水機質量良莠不齊，出現了一系列的問題，包括：
① 粗劣的初始設計；
② 系統部件選配不當，沒有對整個系統做疲勞測試；
③ 較差的生產質量控制。
??? 當然，也有因為水質和當地環境導致的結垢問題，使得經過若干年的使用后，水側換熱器換熱能力明顯下降，影響用戶的使用質量――而這些問題如果生產商重視起來完全可以事先予以解決。
??? 另外，電加熱元件對于實現雙加熱單元水箱，保證水箱具備迅速供熱能力（尤其在冬季）具有非常重要的意義。很多早期開發的熱泵熱水機沒有使用電加熱元件（輔助加熱），或電加熱元件損壞，在設計與控制策略上出現了不少問題。
??? 在水箱設計上，現代的實驗測試和經驗表明，熱泵有所改善。如果結構合理還可以同時進行制冷、除濕或廢熱回收。在歐洲，近幾年一直在大力推行高性能熱泵的研究工作。