现在的生活几乎离不开热水,尤其是冬季的时候热水的使用频率更高。随着热水器技术的发展,热水器的种类也增加了很多,目前比较流行的热水器种类有燃气热水器、电热水器、太阳能热水器、空气能热水器。不同热水器的加热效率有着一定的区别,加热的原理也有所不同,对于都是采用电能加热的空气能热水器和电热水器来说,哪一种更省电呢?为何空气能热水器使用者很少呢?
空气能热水器和电热水器的原理
空气能热水器
空气能热水器主要由热泵主机和水箱构成,利用空气中的能量给水箱中的冷水加热,原理与空调有些类似,只是将室内机换成了换热器与水箱进行热量交换。空气能热水器虽然用电做功,但是并不是直接通过电能加热,而是通过电能驱动热泵压缩机做功,将空气中的热量转移至水箱内。
空气能热泵的主机中有一台压缩机,具体工作是通过压缩机压缩管道中的冷媒从空气中吸收热能,压缩后的冷媒变为高温高压的状态,然后冷媒载着热量到水箱中流动换热,从而加热水箱中的冷水。当冷媒中的热量被吸收以后,再经过膨胀阀减压膨胀形成低温气体,然后低温气体流经空气能热泵外机,冷媒在热泵主机的蒸发器中重复吸热。不断循环着这个吸热和放热的过程,从而为室内提供24小时不间断的热水。
电热水器
电热水器中有一个储水的水箱,水箱中有一根(或者多根)加热管和一根镁棒,加热管是通过电流的热效应直接将电能转换成热能,从而加热水箱中的冷水,镁棒的作用是置换水中的金属离子,减少水垢的生成,减少水质变差对水箱的腐蚀。
水箱中热水浮在上方,冷水沉在下方,这与水的密度有关。在加热管给水箱中冷水加热的时候,水的温度会越来越高,而温度越高的水,密度越低,会一直向上面浮动,因此电热水器的热水出水口在水箱的上部,这样才能保证放出来的优先是热水。电热水器的镁棒安装口、排污口、冷水进水口几乎都在热水器的底部。
空气能热水器与电热水器哪个更耗电?
从两种热水器的加热原理可以看出,空气能热水器更加地复杂,而直接电加热的电热水器系统更加简单,为何空气能热水器还有市场呢?主要是空气能热水器的节能性比较高,空气能热水器并不是直接通过电能转化热量,而是通过低电量驱动压缩机做功,从空气中吸收免费的热能加以利用,空气能热水器就是一个热量的搬运工。
电热水器的热量转化效率是1:1或者1:1.1,相当于得到10份热能需要消耗10份或者11份电能(电能转化为热能有热量损耗)。然而空气能热泵的能效比在3.0以上,相当于消耗1份电能可以获得3份热能,如果要得到10份热能只需要消耗3-4份电能。可见,加热相同水量到相同温度,电热水器的耗电量是空气能热水器的3-4倍,因此,电热水器会更加耗电。
为何空气能热水器使用者很少呢?
虽然空气能热水器是环保、节能的热水设备,但是一直没有普及开来,主要有以下几个原因:
1、体积较大,不方便安装
空气能热水器由热泵主机和水箱组成,而且需要特定的环境进行热量吸收并转化,因此热泵主机和水箱需要足够大的安装空间。这种热水器对于普通高层住户来说,安装的空间需求比较大,因此很多用户无法安装。而电热水器只有一个水箱,占用安装空间比较小,能够直接安装在卫生间,安装也会更方便。
2、初期购置价格高
空气能热水器主要考虑了用户生活热水的舒适性,能够多个用水点同时使用,并且做到热水即开即热,还能保证足够的用水量。空气能热泵的结构更加复杂,价格会比普通电热水器高出很多,对于生活用水量比较少的用户来说,能耗也会比较高。因此两种热水器在成本上有很大的差价,而后期使用能够节约回成本,具体收回成本的时间也都需要用户自己去衡量。当然,对于生活用水量比较大的用户来说,前提的投入成本高一些,但是长期的使用中能够不断节约使用成本,在短时间就能收回初期购置成本。
3、环境温度低,耗电量升高
空气能热水器在南方使用比较多,主要在于应对环境温度的能力。空气能热水器需要吸收空气中的热能来加热生活水,在-5℃以上能够发挥出高效的节能性。但在温度低于-5℃的时候,空气能热水器的能效就会不断下降,此时吸收空气中热量的能力变弱,热水加热的速度也变慢了,还需要电辅热来加热。因此,在低温环境下耗电量会很高,无法体现出空气能热水器的节能性。
总结
都是通过电能来加热生活用水的热水器,但在热量转化的效率上不同,因此空气能热水器比电热水器更加省电。空气能热水器虽然有很多的优势,但是也受到一定的局限,例如体积较大,不方便安装,初期购置价格高,环境温度低,耗电量升高,因此空气能热水器没有在家用中大面积地普及,仅在学校、工厂、酒店、游泳池等用水量大的场所使用更多。