浅析CO2空气源热泵技术.doc

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1、浅析C02空气源热泵技术【摘要】分析了C02空气源热泵机组的工作原理，优越性以及在国内的发展现状，并分析了其面临的问题及发展对策。【关键词】热泵；单位容积制冷量；跨临界循环随着节能和绿色环保问题日益成为世界关注的焦点，安全环保的采暖设备和热水器更能迎合市场的需要。C02空气源热泵机组采用天然工质C02作为制冷剂，兼具制暖和提供热水的双重功效，消耗电能，将储存在空气屮的无法直接利用的低晶位能源变成了可以直接利用的高品位能源，因此，是一项极具前途和值得推广的技术。1、C02空气源热泵机组原理空气源，又称空气能，即空气中所

2、蕴含的低品位热能。空气源热泵热水器实质上是利用逆卡诺循环的制冷原理工作原理，它通过从周用环境中获取低詁位热能，经过电力做工提升温度后输出到冷凝端，产生可被人们所用的较高品位热能的设备。采用制冷剂的能量传递特点，让制冷剂压缩机的作用下循环工作，不断地在蒸发器中被蒸发而吸收空气（或水）中的热能，同时又不断地在冷凝器中释放热量从而使制冷剂循环工作，最大程度地减少热传递所需的用电量，达到高效节能的目的。空气源热泵机组也是由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大制冷部分组成，通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量）-T压缩一冷凝

3、（放出热量）一节流一再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。工作原理如下图1所示，工作过程如下：在设定的时间内，当储热水箱的水温低于温度控制器设定值时，热泵、风机及循环水泵口动开启，风机将空气吸（吹）响蒸发器，蒸发器内的热媒吸收空气中的热能后，经热泵（压缩机）加压后产生高温，在通过热交换器将热泵释放给水使水温升高，热媒降温后经节流阀流回蒸发器，如此反复进行吸热和放热，知道被加热水的水温达到设定温度时，热泵和风扇停止工作C02热泵，又称R744热泵，就是采用C02作为制冷剂的热泵或空调，普通热泵一般采用氟利

4、昂作为制冷剂，两者的工作原理基本是一样的，都属于蒸汽圧缩式，但也稍有不同，C02热泵属于超临界循环，即在冷凝器端，C02是不会被冷凝成液体的，而氟利昂冷媒在冷凝器端是被冷凝成液体再节流的。图1C02空气源热泵机组工作原理2、C02空气源热泵技术的优越性为了比较直观得出结论，将C02与其他制冷剂做比较，如下表1所示。从表1不难得出C02作为制冷工质具有一些以下独特的优势:1）C02单位容积制冷量是其他制冷剂的数倍，其优良的流动和传热特性，可显著减小压缩机与系统的尺寸，使整个系统非常紧凑；2）C02冷媒，对臭氧层的破坏几

5、乎无破坏作用，GWP也低；3）高热效率的C02冷媒配合夜间离峰电费将大大降低操作成木；4）良好的性和化学稳定性，C02安全无毒，不可燃，适应各种润滑油及常用机械零部件材料，即便在高温下也不分解产生有害气体；5）具有与制冷循环和设备相适应的热力学性质，C02的蒸发潜热较大；6）与常规制冷剂相比，C02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，从而提高系统的性能系数。7）采用C02还有一个优点就是其排气温度较高，可以得到更高温度的热水，55-90°C范围内可调，用户可以通过机组的控制器自行设定

6、；传统的热泵在冬季时,需加装辅助系统（电热管）或改用锅炉制热水，而C02热泵机组可以在零下20°C工作，也就是即使在-20°C的严寒环境也可供应90°C热水。另外，CO2跨临界系统气体冷却器端的温度滑移可以与变温热源较好的匹配，它在热泵热水器方面的应用具有其它供热方式无法比拟的优越性。C02作为一种天然冷媒工质，凭借其环保、无毒以及优良的跨临界循环等特点，被看作是氟氯碳化物冷媒的最佳替代物。应用了C02冷媒技术的空气源热水器不仅在节能、坏保层血有进一步的提升，同时在噪音、使用地区、出热水量等多个方面有突破性的进展。3

7、、C0?热泵热泵技术的国内研发现状目前，世界上掌控着C02热泵最先进技术的是口本和欧盟。而中国C02热泵市场还处于起步阶段。麦克尔公司于2010年与屮国科学院广州能源研究所联合研究C02热泵跨临界循环技术的应用，经过一年多研究于2011年3月推出应用性强的商用机组，所有零部件均自主研发、设计、制造，采用其他国家研究机构均未使用的全新技术方案，在全球范围内导入新的技术理念，使C02热泵跨临界循环技术的应用及性能方面得到了质的飞跃，植入7大创新点：1）采用即热补水、浸泡式加热，使系统稳定高效；2）多级蓄能技术，杜绝混水，

8、出热水率高；3）利用C02作为热泵系统的工质，安全、节能、环保；4）利用喷射循环大幅度提高吸气压力，减少节流损失，提升COP值；5）采用废余热回收系统，提升COP值、降低化霜概率和次数；6）采用换热式化霜系统，高效、节能；7）利用人工智能控制系统，稳定、高效、节能、人性化、便捷方便。并对该机组进行了环境温度从低温（-30°C）到高温（53°C）