文献综述-co2工质在热泵热水器中的应用

《文献综述-co2工质在热泵热水器中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、CO2工质在热泵热水器中的应用摘要分析了C02的性质和跨临界循环的特点，介绍了C02工质在热泵热水器屮的研究与应用发展现状，探讨了其目前所面临的问题。与传统制冷剂相比，C02在热泵热水器中的应用具有广阔的发展前景。关键词：二氧化碳跨临界循环热泵热水器—、C02的性质C02是一种绿色环保的天然工质，使用C02作为热泵热水器制冷剂具有较多优点：⑴环境性能优良。ODP为零，且GWP很小，约为R134a和R22的千分之一。（2）单位容积制冷量大。其容积制冷量约为R22的5倍。（3）具有优良的流动和传热特性。（4）来源广泛，价格低廉。（5）

2、化学稳定性好，完全适用于普通的润滑油和通常的制造材料。（6）安全无毒，不可燃。（7）绝热指数高。虽然可能存在使压缩机排气温度偏高的问题，但符合制取高温热水的要求。⑻临界温度低。因此循环一般在跨临界状态下运行。正因为C02这些优点，前国际制冷学会主席G・Lorentzen认为它是无可取代的制冷工质，并提出跨临界循环原理，指出其在热泵领域将发挥重要作用［1］。二、C02跨临界循环及特点由于C02临界温度较低（31.TC）,其热泵循环流程采用的是跨临界循环。C02跨临界循环时，压缩机的吸气压力低于临界压力，蒸发温度也低于临界温度，循环的

3、吸热过程在亚临界条件下进行，换热过程主要依靠潜热来完成。但是压缩机的排气压力高于临界压力，换热过程依靠显热来完成，此时高压换热器不再称为冷凝器，而称为气体冷却器。C02跨临界循环具有以下几个特点：（1）放热过程是一个伴随有较大温度滑移的变温过程，这正好与水加热时的温升相匹配，是一种特殊的洛伦兹循环，可以减少高压侧不可逆传热引起的能量损失，有利于提高循环系统的COP；（2）与常规制冷剂相比，CO2跨临界循环的压缩比较小，约为2・5〜3・0,可以提高压缩机的运行效率，进而提高系统的性能系数；（3）系统的运行压力高，这对系统的材料强度、

4、密封和管道连接等方面的要求更苛刻；（4）传统的亚临界系统，制冷剂在冷凝器出口的恰值仅是温度的函数，而CO2跨临界循环系统中，超临界压力状态下温度和压力彼此独立，所以高压侧压力对制冷剂恰值有影响，高压侧压力也会对制冷量、压缩机功耗和COP值产生影响［2］,在最佳排气压力下，循环系统的性能系数COP可达到最大。三、C02热泵热水器的研究与发展现状1994年，挪威SINTEF能源研究所的G.Lorentzen与NeksaPetter等人率先对cch跨临界循环在热泵上的应用作了理论和实验上的研究。他们制作了C02热泵热水器样机，并对样机进

5、行性能测试，结果进一步证明了C02热泵热水器在0°C的蒸发温度下，水从9°C加热到60°C时热水器样机的COP值高达4.3,其能量消耗比电或燃气系统降低了75%[3],并且可以提供90°C的高温热水。奥地利的Rieberer对整个系统进行模拟计算，结果表明：将10°C的水加热到60°C时，CO2热泵热水器的COP值为4.6,比R134a热泵热水器高出15%[4]。德国Dresden人学的P・Heyl等人[5]对C02跨临界循环热泵的热力学性能进行分析，对各种循环方式的计算方法，系统部件的设计、选取和组装原则等方面进行了研究，并在D

6、resden大学建立了C02：跨临界循环热泵试验台，对不同装置中的计算和评价方法进行分析和讨论。H本电力工业屮央研究院(CRIEPI)与东京电力公司(TEPCO)及DENSO公司的M・Saikawa,K.Hashimoto,K・Kusakari等人[6,7]于1998年9月开始合作，对CO2热泵热水器的基础理论进行研究，得出CO2热泵热水器的性能高于传统工质热泵的结论。1999年，M・Saikawa,K・Hashimoto等人建起了C02热泵热水器原型机实验台。2000年，他们叉对原型机进行了改进。改进的CO2热泵热水器；结果证明

7、它的年平均COP值可以达到3.0,即使在寒冷地区一20°C的环境温度下仍可以提供高达90°C热水。2001年1月再次对其进行改进，并且已经于2002年推向了市场，销售量稳步上升。日本三洋电器公司研发总部生态能源系统研究中心的HirosNMukaiyam等人⑻恻研制了一种采用带变频电动机的双级滚动活塞压缩机的家用热泵热水器。为防止除霜后的水重新结冰，他们将从气体冷却器出来的高压工质通到室外蒸发器的底部，即使在较冷的地区测试也没有发现水重结冰的现彖。并且他们还研究发现CO2热泵热水器总有效温室效应指数比其他方式的热水器降低了近一半。国

8、内对CO2热泵热水器的研究也已经开始。天津大学在国家自然科学重点基金的资助下，对CO2跨临界循环系统在热泵中的应用进行了理论和实验研究，并且建立了热泵实验台。他们先后对单级加热与双级加热两种形式的CO2,跨临界循环热泵热水系统进行了分析对比[9],