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文献综述
一、课题背景
随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对生活热水的需求量越来越大，形成了一个量大面广的热水消费市场[1]。目前，国内城市中各类商业建筑卫生热水能耗占这些建筑总能耗的比例达到10%-40%，城市民用建筑热水能耗约为城市民用总能耗的20%-30%，节能是热水技术发展的永恒主题。而电热水设备、燃气热水设备的技术已趋于完善，但从根本上讲，只是热水壶的高档化，高能耗是常规热水技术无法克服的缺憾[2]。
热泵热水器，简称HPWHs（HeatPumpWaterHeaters），是采用热泵方式（逆卡诺循环），从外界环境中吸取热量来加热水的一种装置。根据热源的不同，热泵热水器大体分为3类，从空气中吸取热量的称作空气源热泵热水器，从水中吸取热量的称作水源热泵热水器，从土壤中吸取热量的称作地源热泵热水器。由于水源热泵热水器需要有充足的水资源，地源热泵热水器则需要复杂的地埋管系统，在实际应用中受到很大的限制，而空气源热泵热水器只要有空气和电源就能制热水，安装方便，且要求较低，因此空气源热泵热水器在商用和家用领域取得了长足的发展[3]。
二、空气源热泵热水器简介及分类
空气源热泵热水机组(airsourceheatpumpwaterheater)是当今世界上开拓利用新能源最好的设备之一，是继锅炉、燃气热水器、电热水器和太阳能热水器之后的新一代热水制取装置。在能源供应日益紧张的今天，空气源热泵热水机组凭借其高效节能、环保、安全等诸多优势迅速在市场上得以推广[4]。空气源热泵热水系统包括热泵主机、水箱、电磁阀、循环泵、智能控制器和管网等。分为是直热式和循环式空气源热泵，其工作原理大同小异，区别只在加热冷水方式这一块，因此决定了直热式和循环式热泵机组性能的不同，继而影响到整个机组的运行效果。
直热式空气源热泵产生热水的方式，简单地理解就是自来水经过水泵直接进入热泵机组，在热交换器中与冷凝剂进行热交换，使初始冷水流过热泵热水器内部的热交换器一次就达到用户设定温度(一般在55℃左右)，进入保温水箱储存[5]。而且热泵设备内部没有小水箱，保温水箱与设备之间没有循环水泵，设备的开启与停止完全是按照水箱的高低水位控制器来实现控制[6]。
而循环式空气源热泵加热冷水的方式主要是外界自来水通过水泵先进入水箱，然后通过循环水泵不断地将水箱中的水压入热水机组进行循环加热，通过多次循环加热达到设定的水温。因此每次加热时机组的进水温度和回水温度都不相同[7]。
市场上已有的热泵热水机组多为循环式热水机组，即一箱冷水经过机组的循环加热，最终将整箱的冷水加热为热水。循环式热泵热水机组在整个加热过程中不能够使用热水，即客户要根据机组的运行情况分时段使用热水。循环式热水机组的这一特性影响和制约了客户的使用要求，给人们带来了诸多不便[8]。同时，循环加热式空气源热泵热水机，冷凝器换热系数高，制造工艺不复杂，但是零部件成本高（需要一个高质量的屏蔽式循环热水泵）；系统防冻结要求高，在低温环境中，循环水系统一旦被结冻，循环水泵等重要零部件可能会被冻裂[9]。
三、直热式空气源热泵热水器的工作原理
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