新型热水器能效比大于100%,符合能量守恒定律吗?

最近,美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)和佛罗里达大学的科学家团队设计出一种新天然气热水器,为居住建筑生产低成本热水,据称能效比(COP)可超过100%。

该设计不同于传统的全封闭系统,而是基于“半开式”理念,已由ORNL团队发表在Renewable Energy国际期刊上,可大幅度减少传统封闭式系统的成本和复杂性,简化甚至消除某些组件。

“新的设计理念可使热水系统能效比超过100%,因为系统可以从周围空气中吸收能量。”ORNL团队的Kyle Gluesenkamp,“半开式吸附式热泵系统能效分析”专家,如是说。

新型半开式直燃型热泵热水器核心原理

图 新型半开式直燃型热泵热水器核心原理

该设计兼具生产热水和空气除湿的功能,得益于一种特殊的吸收装置(类似于传统热泵机组蒸发器功能)——薄膜(Membrane),该薄膜一侧为溶液(Solution flow),另一侧为空气(Air flow)。当空气吹过时,空气中的水蒸气直接通过薄膜进入溶液,水蒸气冷凝放出的大量热量通过热交换进入热水系统(HTF water),同时空气侧的湿度大幅度降低。

相比于传统全封闭的直燃型吸收式热泵机组,该半开式热水器要简单得多,可以在普通大气压力环境下运行,采用的是廉价、非密封溶液泵。更重要的是,它允许制造商考虑使用低成本、轻质的聚合物代替昂贵、笨重的金属制造设备,也可避免设备腐蚀的问题。

参考资料:
[1] Kyle R. Gluesenkamp, Devesh Chugh, Omar Abdelaziz, Saeed Moghaddam, Efficiency analysis of semi-open sorption heat pump systems, Renewable Energy, Available online 10 August 2016

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