熱泵節能新標竿 | Haier海爾太陽能熱水器三效變頻熱泵256L

 善用陽光 / 空氣 / 雨水,熱泵效能高標準 COP高達 5.3

隨著秋天的腳步接近,雖然有日照但是涼爽的風吹拂下,早晚溫差更甚明顯!

每到了這時刻就是該準備煩惱熱水供應的問題了,還記得去年10月更換的熱水器...

真能省電費?! | Haier 海爾110L熱泵熱水器(HP110M5)

在這一年的使用過程中已經明顯感受到熱泵熱水器帶來的節電省費效果!

尤其這幾個月的氣溫相對高,只需要中午加熱一次就能應付整晚全家的用水,

一天的熱水電費連1度電都不需要,何況還順便幫屋內進行降溫,雙重享受啊

熱泵節能新標竿 | Haier海爾太陽能熱水器三效變頻熱泵256L

 

 


 

太陽能集熱板
太陽能集熱板 (熱顯像儀)


首先先跟大家解釋一下這套 海爾太陽能熱水器三效變頻熱泵256L 的運作方式

大家不要看字面意思以為這套系統就是把傳統太陽能跟熱泵串聯起來使用的方式

這是錯誤的認知,這套系統多了一塊太陽能集熱板的純粹為了大幅提升壓縮機的熱交換

獲取更高的能效COP ! 透過吸收環境的各種熱能(陽光.空氣.雨水)

熱泵節能新標竿 | Haier海爾太陽能熱水器三效變頻熱泵256L

這是這套設備的主要樣貌,水箱跟壓縮機採一體式設計(上方壓縮機下方水箱)

特別之處是額外配置了一塊集熱板 (尺寸約為 200 X 100 公分左右)

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以產品的功能示意圖來看這塊集熱板,除了能利用原本熱泵依賴的環境空氣溫度之外,

額外直接的利用太陽照射的熱能,甚至包括下雨的雨水都能為他提供幫助!

這是不是有點顛覆大家對於傳統太陽能熱水器的思維?!

尤其是雨水這個項目... 以傳統想法來說,下雨天對於太陽能熱水器就是最不利的狀態

為什麼到了 Haier海爾太陽能熱水器三效變頻熱泵 反而是一種加分!?

關鍵自然就在於板子內流動的不是水而是冷媒的關係,

意味著只要比運行中的冷媒溫度高,不管是太陽照射.還是雨水 對他的熱交換都是加分



補一段官方的介紹影片相信大家更容易了解這套系統的運作原理

後續的文章對比大家也更明白兩者的差異關係。

熱泵節能新標竿 | Haier海爾太陽能熱水器三效變頻熱泵256L
熱泵節能新標竿 | Haier海爾太陽能熱水器三效變頻熱泵256L

為了更加客觀的測試這套標榜太陽能三效變頻熱泵是不是真的如宣傳的那麼高效能

最簡單的方式就是拉一套單純熱泵熱水容量相近(250L) 的一起對比

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接著直接進入正題... 傳統熱泵 VS 太陽能熱水器三效變頻熱泵 實際效能對比
 

艷陽高照 (9/9)
多雲時晴 (9/12)
傾盆大雨 (未來)


當時要寫這篇測試文章時,我就已經設定好最主要的三個環境場景來對比,

唯獨可惜的就是等了一個月了中部還沒有我期待的傾盆大雨降臨...

因此目前只能先保留雨天的數據,等待連續雨季到來再補上測試結果。

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首先,我們就先從對這套設備最有利的 艷陽高照 開始吧。

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測試的時段我自然是選擇對於熱泵系統最有利的時段,也就是越熱越好的區間

當時候的測試是 11:30 ~ 14:30 這個時段。

選擇這時段的原因也很好理解,除了相對高溫之外還有日照剛好對著向南的集熱板曝曬

當天加熱過程的戶外溫度 在 31~32 區間!
 

未運行的集熱板
未運行的集熱板 (熱顯像)


見識一下集熱板在太陽的關愛下的威力吧,在熱泵還沒運行前,溫度達50度以上。
 

運行中的集熱板
運行中的集熱板 (熱顯像)

對比熱泵啟動之後,集熱板熱交換的平衡狀態下,

低溫來到16度左右,部分區域還仍保有31度的高溫,對比牆面溫度則是33.6度。

只要能夠熱交換的低溫溫度,就能獲得更好的加熱效果。



附上太陽能熱泵熱水器 啟動過程中集熱板的熱交換變化 (影片速度快轉5倍)

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看完了Haier海爾太陽能熱水器三效變頻熱泵256L別具特色的集熱板之後

大家或許也好奇他的壓縮機部與其內部結構。

對比傳統的一體式熱泵熱水器,其內部結構相對顯得簡易。

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熱交換後產生的熱源也就用來對下方的水進行升溫的作用。

這個部分就是熱泵之所以可以提高水溫的原因。

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對比傳統熱泵的熱交換方式,為了方便大家了解兩者差別我把250L熱泵的上部拆除

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看到這區塊的散熱鰭片大家應該就不陌生吧,想像成大家平常吹冷氣的樣子

熱泵則是相反過來,把熱氣傳導到下方的水桶,再把冷空氣排出。

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為了達到其最佳的效益,我同樣仿照110L熱泵的方式,將吸熱源與排出的冷氣區隔開
 

250L熱泵啟動進排氣溫度
250L熱泵啟動進排氣溫度(熱顯像)


相形之下傳統型的熱泵熱水器靠的是一組風扇來強制將冷風排出同時吸入環境的熱空氣

因此環境的溫度越高 就能獲得更好的熱交換反應。



對比之下傳統熱泵熱水器的溫度變化就沒有那麼明顯的起伏

隨著需要越來越高的水溫,排出的冷空氣也就逐漸下降,

這時候環境熱源能否持續保持就是其加熱效率的一個關鍵。

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談到這裡,大家應該更想知道兩者的對比差異了吧!

我當然也有統計的數據與資料,並採用每半小時記錄一次的方式呈現。

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順帶一提,這次的對比為了更嚴謹且方便記錄,

分別將兩套熱泵熱水器個別安裝了同品牌同款式的電量計,並搭配APP來觀察區段電量。

左側是 Haier海爾太陽能熱水器三效變頻熱泵256L / 右側則是 250L 熱泵熱水器 電量計
 

250L 啟動時初始溫度
256L 太陽能熱泵啟動時初始溫度
250L 55度時時間
256L太陽能熱泵 55度時時間


兩套系統為了方便對比測試,管線採用並聯方式連接。

並且都設有手動閥門來控制水源的開關,加熱過程中兩套設備都停止供水避免用水干擾。

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首先是兩者的溫度變化反應,很明顯的在升溫速度這一方面250L熱泵快上一些

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但是這也反應在其壓縮機的運轉功率跟耗電量上面,

同樣將水加熱到55度的條件下,搭配太陽能集熱板的256L熱泵僅需1.4度電

傳統方式的250L熱泵則需要1.71度電。

將其升溫與耗電對比之下

傳統熱泵 250L 使用1度電可以升溫13.4度水溫 / 太陽能集熱板熱泵則高達17.1度

對比其效率差異達 27.6% 確實相當驚人。

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這裡有些人可能會對於兩者的規格產生疑問,

首先會挑選250L熱泵對比是因為兩者的熱水量相近 250L VS 256L

但是兩者除了熱交換方式截然不同之外,其壓縮機也完全不同。

250L採用的是定頻壓縮機,而太陽能熱泵採用的則是變頻壓縮機

這點從每個小時耗電量曲線就可以看出差異,同樣加熱到55度的過程中

定頻壓縮機幾乎是穩定的維持在700W左右功率運行,

而太陽能熱泵的變頻壓縮機則是350W ~ 550W 區間運行。

這也就造成了兩者加熱速度與耗電量不同的其中一個原因。

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另外眼尖的網友可能還會疑惑,我上段提到兩者的耗電量不是1.71度跟 1.40度嗎

為什麼我截圖的電量卻是1.46度電,這是因為我將這套太陽能熱泵256L掛上了WiFi模組

我將9/8沒有加熱的計電圖錶貼上來給大家看,

就會發現這套系統平均一小時大概會有4-5W的低功率耗電現象,一天大概0.12度電左右。

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雖然會多那麼一點點的耗電量,但是對於我掌握水溫或者控制溫度等功能便利許多。

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再來,之所以採用變頻壓縮機其實也是有其考量的。

海爾這套太陽能熱泵熱水器採用變頻壓縮機本質當然還是為了提升最大加熱效益

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搭配三組溫度感測器,時時偵測環境溫度 / 集熱板溫度 / 銅管進出口處溫度

以提升水溫為前題下,自動判斷適當的功率來獲得最大COP

而不是不顧一切的方式只管最大功率運行來做升溫

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個人觀察下來,最佳的效率狀態就如圖片這樣,集熱板表面微微冷凝但是不滴水

這時候的狀態表示外部熱源還能有效的壓制住熱交換後冷度

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隨著熱水溫度不斷的提升,變頻壓縮機功率提升之,

戶外日照31度的情況也抵消不了不斷排出的冷度,表面冷凝的狀況加劇後就開始滴水

不過這情況在日照強烈下其實水滴情況並不明顯,後續的陰天大家就可以看出差異!

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接著我們來看看多雲時晴時的對比差異。

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對比豔陽高照的天氣下,多雲時晴下的集熱板表面溫度僅31度,

而牆面溫度更只有29度左右。

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隨著太陽能熱泵系統不斷的運作下,集熱板低溫來到15度,邊緣溫度也僅剩20度

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對比艷陽天的情況下集熱板邊緣溫度溫差高達5度以上

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這種天氣下集熱板表面的水珠冷凝也就更加明顯了...

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當然,沒有高溫日照的氣候下,傳統空氣熱泵也沒有占到便宜,

運行中環境溫度也降到27度左右

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9/12 多雲時晴的測試時段則是下午1點到4點

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同樣採30分鐘記錄一次的方式做節點追蹤

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多雲時晴氣候下兩者的升溫曲線,起始溫度的部分

傳統250L熱泵為38度 / 太陽能熱泵 256L 則是37度

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耗電的部分,同樣是加熱到55度,搭配太陽能集熱板的256L熱泵需要1.3度電

傳統方式的250L熱泵則需要1.4度電。


如果再把個別升溫23與24度的差異加入對比之下,兩者的效能差異仍有13.9%
 

豔陽高照 - 升溫曲線
多雲時晴 - 升溫曲線
豔陽高照 - 電量曲線
多雲時晴 - 電量曲線


最後我一樣把目前測得的 艷陽高照 與 多雲時晴兩種不同氣候下的對比數據並列

提供給大家做比了解。

當然~ 我還是非常好奇整日下雨下兩者的差異表現的,如果連雨天都能表現優於傳統熱泵

那接下來冬天相對熱泵效率下降的情況下,這套太陽能熱泵系統就更具優勢。

畢竟冬天時氣溫雖然低,但是只要有日照下,這塊集熱板都能有效吸收太陽照射的熱能

絕對都是有所提升。

在把這兩個不同氣候測得的數據做一個整理之後,可以粗略的得出

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以目前的氣候來說,傳統熱泵250L 每度電大概能升溫13.45 ~ 14.14度水溫

反觀 太陽能熱泵 256L 則是 13.84 ~ 17.17 度

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以我寫這篇文章的當天,9/25測得的數據,0.49度電 升溫7度

1/0.49X7=14.28 (一度電平均升溫溫度) 整個效能算是相當穩定。

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前面介紹了這套系統對比傳統熱泵的優勢之後,接著也提一下他的功能與操作介面

簡單來說,加熱的操作功能分兩個部分

光熱節能:指定時段內加熱到指定溫度 (純熱泵可加熱到65度,設定65度以下此模式只會以熱 泵系統進行加熱)

變頻瞬熱:一次性加熱,強制熱泵與2KW電熱棒同時啟動,達設定溫度後退出功能

這兩個功能差異簡單說就是有沒有電熱輔助,依照我個人的解讀與習慣

最佳情況肯定都是靠光熱節能搭配最佳日照時段來加熱,

特殊情況下,(比如過年過節多了親友居住居增加了大量的熱水需求),

則可以搭配變頻瞬熱功能加快熱水供應。

其他功能包括 定溫保溫/預約洗浴/健康抑菌 三個額外操作

健康抑菌就不用說了,強制升溫到80度,對桶內進行抑菌淨化功能

定溫保溫這個功能可以留意看看,對於冬天或許有機會使用到,簡易說明就是
設定一個溫度,全天候維持這溫度,但是可以個別指定溫度

預約洗浴也是一次性功能,可以指定特定時間讓設備加熱到指定溫度


具體操作我就不細說了,官方一樣有提供操作影片參考。

但是我個人覺得最省電又能洗到穩定熱水的一個準則就是

在白天效率最高的情況下把這256L的熱水桶加熱到 "適當溫度"

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以目前秋天季節,我設定上午11點~17點進行加熱,夜晚全家洗完澡之後水溫還有42度

到了隔天早上保溫效果還不錯,僅僅降溫1度。

這是我個人覺得相對理想的情況下,最不推薦的就是夜間全家洗完澡然後加熱到5.60度

然後隔天白白損失水溫,早上溫度高的時候卻沒有需要進行加熱,

這種加熱方式對熱泵最不友善,當然這麼差的情況下加熱效益還是遠優於電熱熱水器。

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最後來談談安裝的部分....

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Haier海爾太陽能熱水器三效變頻熱泵256L這套系統除了一組類似一體式熱泵主機之外

還附加了一塊200X100cm左右的蒸發器 (集熱板)

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一開始為了方便安裝還有跟我的太陽能板排列,我選擇了屋頂的位置,

不過運轉後發現冷凝水都累積在板上無法順利排除,相信對熱交換效率會有影響

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後來還是乖乖地聽師父的建議鎖在牆壁面

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配件包自帶的鋁合金支架高低差大概10度,除了可以有角度的面向日照之外,

底部通風應該也是一個考量!

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畢竟這塊蒸發器(集熱板) 後頭還塞了三組溫度傳感器!

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安裝上有點類似分體式熱泵,除了要連接銅管之外,也希望進行抽真空動作

要自己DIY安裝還是需要一些設備輔助的!

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整個試驗基本上先到這邊,目前就只能繼續等待連續的雨季到來!

當然我也更加期待這套 太陽能熱水器三效變頻熱泵 冬天的表現

思維很簡單,冬天雖然冷,但是還是有日照輔助蒸發器的情況下,

我相信他的表現能優於傳統熱泵的熱交換效率.....繼續期待!!

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