01、CO₂热泵定义与工作
CO₂热泵即采用CO₂作为制冷剂的热泵系统,由于CO₂的冷媒代号为R744,所以CO₂热泵也称R744热泵。
CO₂热泵与普通热泵的工作原理基本一样,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、风机及循环水泵自动开启,风机将空气吸入蒸发器,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,再通过热交换器将热量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,直到被加热水的水温达到设定温度时,热泵和风扇停止工作。
02、CO₂热泵优势
CO₂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;CO₂冷媒,对臭氧层的破坏几乎无破坏作用,GWP也低;高热效率的CO₂冷媒配合夜间离峰电费将大大降低操作成本;良好的性和化学稳定性,CO₂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;具有与制冷循环和设备相适应的热力学性质,CO₂的蒸发潜热较大;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,从而提高系统的性能系数。
采用CO₂排气温度较高,可以得到更高温度的热水,55~90℃范围内可调;CO₂热泵可在-20℃工作,即使在严寒环境也可供应90℃热水。
CO₂在地球上是取之不尽、用之不竭的自然物质,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。
03、CO₂热泵与普通热泵的区别
CO₂热泵采用CO₂作为制冷剂,普通热泵一般用环保冷媒作为制冷剂,两者的工作原理基本是一样的,都属于蒸汽压缩式,但也稍有不同,CO₂热泵属于超临界循环,即在冷凝器端,CO₂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。
04、CO₂热泵的发展局限
CO₂作为制冷剂的主要缺点,是其具有较低的临界温度(31.1℃)和较高的临界压力(7.37MPa)。特别是后者,若采用跨临界循环,CO₂制冷系统的工作压力最高可达10 MPa,这对系统的材料强度、密封和管道连接等方面的要求更苛刻,无疑,其生产成本也是其他空气源热泵机组的好几倍。
CO₂热泵系统能否安全可靠的运行,与其基本材料的选择,以及零件、仪表等承压能力是否足够强等也都有着莫大的关联。一般的配件和材料承受不了CO₂热泵的压力要求,而在国内相关零部件的研发比较滞后。CO₂热泵压缩机和零部件的问题还需全方面的研发跟进。