[01068370]空气源热泵热水器高能效、低噪音关键技术及产业化

中国已成为世界上最大的能源生产国和消费国，面临着能源需求压力巨大、能源生产和消费对生态环境损害严重、能源技术水平总体落后等挑战。国务院印发《“十三五”节能减排综合工作方案》提出强化节能减排技术支撑和服务体系建设，推广余热回收一体化、高效热泵等成熟适用技术。 家庭能源消费结构中热水能源占比12％，随着生活品质的提高，热水能源消耗比例将进一步提升。空气源热泵热水器是新能源产品，因其节能省电的优势获得政策以及各级地方政府的支持发展迅速，年售量已突破百万台且每年约20％高速增长。但在应用中发现空气源热泵热水器还存在不足：①行业中空气源热泵热水器热交换技术普遍采用外绕铜盘管技术，换热效率较低；②行业一般采用固定频率加热的控制方法，COP还有较大的提升空间；③噪音的行业水平处于45～55dB(A)，用户噪音抱怨较大，影响其进一步的发展。针对这三点不足，青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司联合青岛海尔新能源电器有限公司以及北京工业大学做了技术攻关。 1、针对空气源热泵热水器外绕铜盘管技术换热效率低的问题，发明一种水箱内胆侧面微通道换热器与底部蛇盘管相结合的换热器结构。根据冷媒流态变化，设计出扁管数递减的多流路水箱微通道侧面换热器，并串联底部盘管增加冷媒过冷度。整机制热量增大30％，制热水效率提高16.8％。 2、针对空气源热泵热水器固定频率加热的控制方法未能有效发挥热热效率潜力的问题，创建了最优COP变频节能的频率控制策略，多变量状态非稳态运行实时追踪最佳效率点。空气源热泵热水器COP实测达到6.10W/W，实现制热水效率的突破，经鉴定为国际领先。应用该技术的天沐POWER热泵热水器产品获得“AWE2018艾普兰环保奖”。 3、针对空气源热泵热水器噪音大的问题，创新设计了混流送风、全密封及分频隔音降噪方案。混流送风兼具轴流送风风量大和离心送风抗阻力强的优点，新型密封钣金隔音罩设计及特定频率吸音棉组合，隔断噪音传播途径，有效降低压缩机噪音。产品噪音实测38dB(A)，达到热泵热水器行业最低噪音值，经鉴定为国际领先。应用该技术的尊享静雅系列产品获得中国家用电器协会颁发的红顶奖，获得中国热泵产业联盟“空气源热泵家用生活热水最佳设计奖”。 围绕技术创新点获得授权发明专利7项，实用新型专利3项，发表论文7篇，起草了国家和行业标准3项，软件著作权2项，获得“国际领先”成果2项，并荣获“AWE2018艾普兰环保奖”，评为“青岛市热泵热水器节能开发技术创新中心”，成为青岛市首个热泵技术创新中心。 该项目已在青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司、青岛海尔新能源电器有限公司实现产业化，成功应用于9大系列41个型号。截至2020年12月31日，累计销售该技术产品约741136套，销售额256865万元，新增利润28016万元，新增利税约35516万元。平均每年可节约76.48万吨标煤，减少排放二氧化碳200.36万吨，二氧化硫5.73万吨。直接经济效益和社会效益显著，推动了热泵热水器行业高能效技术进步，对国家利用新能源和实现节能减排、环保事业起到积极作用。