CO_2热泵技术在供暖系统中的应用研究.docx

第１４卷 第１０期 ２０１４ 年 １０ 月 ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＡＩＲ－ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ ８９－９３ ＣＯ２热泵技术在供暖系统中的应用研究 冷志勇１） 周英涛２） 杨晓倩２） １）（大连冷冻机股份有限公司） ２）（大连三洋压缩机有限公司） 摘 要 针对自然工质 ＣＯ跨临界循环存在高排气温度和温度滑移等特点 ，论 证其在热泵热水系统方面应 用的优势。 开发一套 ＣＯ热泵供暖系统 ，对 供暖系统的热负荷和供热能力进行计算 ，同时对系统中的制冷 机组 、换 热器 、阀 件 、通风系统及风道进行试验分析 。 实际运行结果表明 ，该系统性能稳定 、运 行 可 靠 、各 项 测试精度达到要求。 关键词 ＣＯ；跨 临界循环 ；热 泵 ；供 暖系统 ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣＯ２ ｈｅａｔｐｕｍｐｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ＬｅｎｇＺｈｉｙｏｎｇ１） ＺｈｏｕＹｉｎｇｔａｏ２） ＹａｎｇＸｉａｏｑｉａｎ２） １）（ＤａｌｉａｎＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＣｏ．，Ｌｔｄ．） ２）（ＤａｌｉａｎＳａｎｙｏＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒＣｏ．，Ｌｔｄ．） ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｉｇｈｄｉｓｃｈａｒｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａ－ ｔｕｒｅｇｌｉｄｅｉｎｔｒａｎｓｃｒｉｔｉｃａｌｃｙｃｌｅｏｆｎａｔｕｒａｌｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔＣＯ２，ｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｈｅａｔ ｐｕｍｐｗａｔｅｒｈｅａｔｅｒｓｙｓｔｅｍ ａｒｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ．Ｏｎｅｓｅｔｏｆｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ＣＯ２ｈｅａｔ ｐｕｍｐｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｔｈｅｈｅａｔｌｏａｄａｎｄｈｅａｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｒｅｃａｌｃｕ－ ｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｕｎｉｔ，ｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ，ｖａｌｖｅｓ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ａｎｄａｉｒｄｕｃｔｓａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ．Ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ｈａｓｓｔａｂｌｅｐｅｒｆｏｒｍ－ ａｎｃｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｅａｃｈｔｅｓｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ ＣＯ２；ｔｒａｎｓｃｒｉｔｉｃａｌｃｙｃｌｅ；ｈｅａｔｐｕｍｐ；ｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ 近几年来，自 然工质，特 别是 ＣＯ２ 制冷剂引起 了业界的普遍重视。ＣＯ２ 作为环保制冷工质，它 在 制冷剂环保 替 代 中 是 一 种 重 要 的 解 决 方 案 ，对 跨 临界 ＣＯ２制 冷 循 环 的 研 究 及 其 系 统、部 件 的 开 发 成为目前制冷领域的热点之一［１］。 笔者主要对自然工质 ＣＯ２ 跨临界循环在热泵 方面的应用 进 行 理 论 研 究，并 利 用 ＣＯ２ 热 泵 原 理 设计和建 造 了 一 座 车 间 供 暖 系 统。 最 后，针 对 该 车间供暖系统的工程数据进行整体评价。 １ ＣＯ２热泵技术在供暖系统中的应用 ＣＯ２ 应 用 的 一 个 重 要领 域是热泵热水 器。 ＣＯ２热泵供暖 系 统 是 ＣＯ２ 热 泵 循 环 原 理 的 应 用 之 一，利用制冷循环 吸收环境空气中的热量 ，传 递给 热水，作为供暖使用，其循环系统见图１。 ＣＯ２跨临界 循 环 中 气 体 冷 却 器 所 具 有 的 较 高 的排气温度、较 大 的 温 度 滑 移 和 冷 却 介 质 的 温 升  图 １ ＣＯ热泵热水系统 过程相匹配，使 其 适 合 于 热 泵 热 水 器 以 及 其 他 温 差较大的一次性加热装置。 通过调整循环的排气 压力，可使 气 体 冷 却 器 的 放 热 过 程 较 好 地 适 应 外 部热源的 温 度 和 温 升 需 要。 研 究 表 明，当 以 环 境 空气为热源，进 水 温 度 为 ８ ℃，出 水 温 度 为 ６０ ℃ 时，该系统的 ＣＯＰ 高达４．３，是 电加热系统或燃气 收稿日期 ：２０１４－０９－２５ 作者简介 ：冷 志勇 ，硕 士 ，工 程师 ，主要从事冷冻冷藏研究 。 · · ９０ · 第 １４ 卷 系统的能耗的１／４。即使热 水供水温度较高 ，系 统 的ＣＯＰ 仍相对较高，可达４．０以上，并且 ＣＯ２热泵 热水器最高可获得 ９０ ℃的高温热水，即 使在冬季 室外温 度 较 低 的 环 境 下 也 可 以 正 常 运 行 ，因 而 ［２］ 生产线的长度，即需要送风长