主题：【原创】从空气能热水器讨论想到的一些事情 -- 龟途漫漫

最近河里有一个有关空气能热水器的讨论

http://www.ccthere.com/article/4023202

有关空气能热水器问题可以分成二个问题，一个是从原理上它能否超过100%的效率，另外一个是能否实用。

讨论原理，自然需要用热力学第一和第二定律。我的看法是第一定律（能量守桓）很简单，可以解释很多简单问题。但在实际应用时需要非常小心。我在做二个产品，告诉我的同学，他们立即反应不符合能量守恒。不是他们不懂，只是他们反应太快不及思考。对第二定律，则没有必要谈。第二定律很难，如果有人要问这个热水器问题，基本上他对热力学知之甚少，用第二定律解释，越来越糊涂。而懂的人也尽量少用，因为热水器是个工程问题，用原理来考虑很容易犯错。在国内白电论坛有人說做出能效比12的热水器和讨论不用电空调时，没有人相信，受到一大群熟知第二定律的家电迷的攻击。这就是用这个定律的后果。而我用简单的方法就解释了这二个问题。可见第二定律的害人。

对于空气能热水器的凝问，一个是科普不够，比如许多人都认为空调比电热油汀费电，另一个是热力学（热工）人为把事情搞复杂，实际上空调，冰箱，空气能热水器用的原理完全一样。

现在我试试用能量守恒解释冰箱的原理。

把一瓶热水放入冰箱，一段时间后水变成了冰或冰水，经过测量，你发现用了一度电，水变冷后热量减少（即放出）了大约二度电。利用能量守恒，立即就出现了问题，三度电的热量那里去了？很简单，冰箱背面有个冷凝器，摸上去是热的，不断的加热附近的空气，根据能量守恒，很容易知道有三度电热量放到空气中了。

空调制冷，也就是水换成了房间内的空气，冰箱附近的空气换成了室外的空气。空调制热，则水变成了外面的空气，冰箱附近的空气变成了房间内的空气。空气能热水器，就是水变成了外面的空气，冰箱附近的空气变成了热水器的水。

现在空调都标示有能效比，空气能热水器好比空调反着用，多出消耗电能的热量其实是搬运的。所以空气能热水器，在气温低地方就没作用了。

空气能热水器就是一个空调的室外机，用水和压缩后的制冷剂进行热交换。

首先，楼主的举例解释仅仅是说明了冰箱不违反能量守恒原则，但这跟冰箱的工作原理无关，楼主并未解释冰箱的工作原理，所以这样的“解释”显然并不是解释。

用通俗的语言解释冰箱也包括空调和“空气能”热水器的原理应该用“热量搬运”来解释。

另外，楼主文中还有个概念性错误即“能否超过100%的效率”。效率，永远也无法超过100%。衡量热泵（冰箱、空调、空气能热水器等的术语统称）的性能应该使用“效能”或“能效”而决不能用“效率”，所有系统的效率只能小于等于1。

那么，热泵的效能为什么可能大于1，因为热量可以被搬运。只要条件合适，单位能量搬运走的热量就会大于单位能量本身。大家对热泵效能的解释或争论，一方面是混淆了“效能”和“效率”，另一方面是对前述黑体部分的解释不够清晰。但很遗憾，解释这句话非常的不容易，理解解释也同样的不容易，这需要用到热力学第一定律、热力学第二定律的克劳修斯表述及其推论包括卡诺定律等，非常之复杂，一般情况下知道有这个结果就可以了。

热泵制热即空气能热水器的效能之所以可能更高，除了搬运走的热量（它可能大于搬运它的能量）之外还要包括搬运能量本身，即Qh=Qc+W。式中Qh是热泵的热端输出能量，Qc是热泵的冷端输入能量，W是将Qc搬运到热端所需要做的功，该功最终会以热量的形式释放，所以理想热泵的制热效能恒大于等于1。不过，理想热泵在现实中不存在，绝热系统在日常生活中也不存在，再加上工质的限制，空气能热水器的效能可以小于1，故而其应用是有条件的。

总结一下：

1、用通俗的语言解释冰箱、空调制冷的工作原理是热量搬运，空气能热水器、空调制热的工作原理是热量搬运加功热转换。

2、空气能热水器的效能可能较高的原因是搬运的热量和搬运热量所做的功转换成热之后，二者之和大于搬运热量所做的功即热水器消耗的电能。

3、解释热泵的原理离不开热力学第一和第二定律，能量守恒原则只是热力学第一定律的一部分，能量守恒原则本身不能解释冰箱/热泵的原理。

4、解释一个问题如果需要用到复杂、深奥的理论时，要么彻底搞懂相关理论，要么只进行表浅的现象解释，对理论一带而过即可。不能因理论难以理解就认为该理论对解释问题无用或“害人”，忽略相关理论的简单解释只会是错误的。理论可以不谈，但不能乱谈。

解决了空气能热水器的原理问题，面临的是更复杂的应用问题。一般来说空气能热水器能够达到一度电换四度电热量的效果，这样在全年温度都较高的地方应用没有任何问题，在冬季温度较低的地方比较困难。在冬天温度很低的地方则更难。从原理上讲外界温度越低，热水器的效率越低，因此制造一个能够在冬季温度很低的地方使用的热水器并不难，换用特殊的低温系统即可。但没有经济效益和市场。对冬季温度较低的地方，只要热水器有电辅热就能即可。

作为暖通空调专业的毕业生，我一直感觉自己学的专业没啥深度，怕进入社会没有竞争力，看了这么多不知空气源为何物的河友，突然发现自己还不是那么废嘛

一直出问题，修了几次都不行，还耗电，过了保修期商家也不管了

我想主要原因有二个：

1。现在大量的是小厂产品，质量很差。我去过一个，技术来源是研究所，已经不靠谱。而厂里仅一个工程师，质量可想而知。

2。现有空气源热水器用的技术对系统要求比空调高，套用现有空调部件可靠性要差。

这些问题是可以解决的。

我一向认为普通人总体没有可能理解热力学第二定律。我一直有个梦想，有时间要做一个空调冰箱的原理科普，绕过热力学第二定律。可惜没有时间。