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摘要： 随着人们对节能环保的重视，人类对生存环境的要求日益提升，可再生能源是未来能源发展的方向;传统制冷剂将被取代，节能环保型制冷剂将被高度重视。本文分析自然工质CO2的物性特性，阐述自然冷媒CO2热泵热水机的特点，其市场需求分析，为实际研究做出理论依据。
关键字：自然冷媒CO2 热泵热水器 高效节能
引言
进入二十一世纪，人类对生存环境的要求日益提升。传统制冷剂已经逐步被淘汰，如R22等由于其对臭氧层的破坏，逐步缩减其使用量;寻找对环境影响低、对大气层破坏小的制冷剂已经成为当务之急。节能环保在全世界各个国家极度重视，各国对工商制冷行业大量使用的HCFCs制冷剂的替代技术已进行了大量的研究，对臭氧层无任何破坏作用的R134a、R410A、NH3、CO2等制冷剂已在工商制冷产品中得到广泛应用[1]，除了选择对臭氧层无破坏的冷媒之外，还需要考虑其温室效应对环境的影响，其中，CO2作为自然工质的冷媒又重新回到制冷行业中。
1.二氧化碳的物性分析
CO2作为自然工质，其物理特性见表1[2]。表1为常用制冷剂各种物理性质参数的比较。从中我们可以看出，CO2制冷剂安全无毒，对环境友好，具有较大的制冷能力，其热物性能与制冷循环和设备相适应，分子量小，0℃的单位制冷量高，约为常规制冷剂高5～8倍，因而在同等制冷系统条件下，可以缩短压缩机的尺寸，使结构紧凑，减轻其重量，润滑性好，无腐蚀，可以改善开启式压缩机的密封性能，减少泄漏。
综上所述，二氧化碳以其对环境友好，零ODP，低GWP;对全球变暖无影响;汽化潜热大，传热性能好，被认为是理想的天然制冷剂。
但CO2制冷剂也存在不足：CO2制冷剂由于临界压力较高（7.38MPa），临界温度低，能效低;相同温度条件下，CO2单级压缩的性能系数COP比常规制冷剂R22、R134a等的制冷性能系数都低。系统需耐更高的压力，可靠性要求更高。CO2跨临界制冷循环的工作压力更高，比传统制冷工质CFC或HCFC的亚临界两相制冷循环的高的6-8倍。
2.CO2热泵热水机组市场需求分析
2.1 采用环保冷媒是时代发展的需要
我国有400亿平方米民用建筑和100多亿平方米公共建筑，这些都将成为我公司产品推广应用的巨大目标市场。追求高质量节能环保生存环境者越来越多，以满足人民的舒适性要求;温室效应和臭氧层保护的行动正在加快步伐，我国连续参与的环保会议，表现出大家越来越注重我们工作生活的环境;再加上电价不断上涨，能源电力紧张，这些都将成为采用节能环保冷媒发展的需要。市场需求极大，空间十分广阔。
2.2 资源来源十分广阔
CO2热泵热水机组是一种空气源热泵设备，因此机组是与空气进行换热，即将低品位能源（空气）作为热源，输入少量高位电能，采用热泵制冷原理，实现高低能量转移的一种技术。同时，CO2作为空气中常见的气体，其来源十分广泛，制取也十分方便，作为自然工质冷媒有着得天独厚的优势。
2.3 市场容量大、高温热水需求愈加强烈
据有关资料介绍，近几年来，在奥地利、芬兰、德国、法国等欧洲主要国家热泵热水机组的应用非常迅猛。热泵系统的总销售量在2009年是52万台，销售量同比2005年增长了110%。国内市场的增长在瑞典也很快，销售达到了11.69万台。
3. 自然冷媒CO2热泵热水机特点
3.1 绿色环保
制冷剂CO2来自自然环境，使用对环境不产生任何不良影响，为联合国环保署推荐工质。没有普通化学合成制冷剂的淘汰风险。高温热泵高效运行，降低了能源消耗，碳排放只有燃煤锅炉的34%。节能、减排，是降低雾霾替代锅炉的最佳选择。
3.2 90℃高溫出水
高温热泵热水机组以天然冷媒CO2作为制冷剂，通过跨临界循环，吸收空气中的热量来加热热水。CO2工质的特性使得机组出水温度可以高达90℃，完全可以替代普通热水锅炉使用。
3.3 高效节能
作为节能产品，CO2热泵热水机输入电能驱动热泵机组压缩循环，从空气中获取热量加热热水，能效比可高达5.0以上（65℃供水时），远比锅炉节能，大大降低用户运行费用。
4 结论
作为世界上第二大能源消耗国，二氧化碳排放量居世界第二。巨大的能源压力和节能减排压力在进行现代建设的进程中被凸显。对环保的重视和2020年提出的碳达峰、碳中和目标，采用环保、高能效的制冷剂是未来制冷剂发展的趋势。人们对热水需求的提升和对品质的追求，需要采用更加环保高效的产品。自然冷媒CO2在克服其高临界压力高等缺点外，其优良的环保特性和其跨临界温度滑移与水温匹配的特性，是CO2热泵热水机发展的趋势。
参考文献
[1] 丁国良 德国制冷装置CFCs替代方案与TEWI[C]. 上海市制冷学会一九九七年学术会议论文集，1997，57-60.
[2] 丁国良 CO2制冷技术新发展[J]. 制冷空调与电力机械，2002，1-6.
南京天加环境科技有限公司 南京 210046
关键字：自然冷媒CO2 热泵热水器 高效节能
引言
进入二十一世纪，人类对生存环境的要求日益提升。传统制冷剂已经逐步被淘汰，如R22等由于其对臭氧层的破坏，逐步缩减其使用量;寻找对环境影响低、对大气层破坏小的制冷剂已经成为当务之急。节能环保在全世界各个国家极度重视，各国对工商制冷行业大量使用的HCFCs制冷剂的替代技术已进行了大量的研究，对臭氧层无任何破坏作用的R134a、R410A、NH3、CO2等制冷剂已在工商制冷产品中得到广泛应用[1]，除了选择对臭氧层无破坏的冷媒之外，还需要考虑其温室效应对环境的影响，其中，CO2作为自然工质的冷媒又重新回到制冷行业中。
1.二氧化碳的物性分析
CO2作为自然工质，其物理特性见表1[2]。表1为常用制冷剂各种物理性质参数的比较。从中我们可以看出，CO2制冷剂安全无毒，对环境友好，具有较大的制冷能力，其热物性能与制冷循环和设备相适应，分子量小，0℃的单位制冷量高，约为常规制冷剂高5～8倍，因而在同等制冷系统条件下，可以缩短压缩机的尺寸，使结构紧凑，减轻其重量，润滑性好，无腐蚀，可以改善开启式压缩机的密封性能，减少泄漏。
综上所述，二氧化碳以其对环境友好，零ODP，低GWP;对全球变暖无影响;汽化潜热大，传热性能好，被认为是理想的天然制冷剂。
但CO2制冷剂也存在不足：CO2制冷剂由于临界压力较高（7.38MPa），临界温度低，能效低;相同温度条件下，CO2单级压缩的性能系数COP比常规制冷剂R22、R134a等的制冷性能系数都低。系统需耐更高的压力，可靠性要求更高。CO2跨临界制冷循环的工作压力更高，比传统制冷工质CFC或HCFC的亚临界两相制冷循环的高的6-8倍。
2.CO2热泵热水机组市场需求分析
2.1 采用环保冷媒是时代发展的需要
我国有400亿平方米民用建筑和100多亿平方米公共建筑，这些都将成为我公司产品推广应用的巨大目标市场。追求高质量节能环保生存环境者越来越多，以满足人民的舒适性要求;温室效应和臭氧层保护的行动正在加快步伐，我国连续参与的环保会议，表现出大家越来越注重我们工作生活的环境;再加上电价不断上涨，能源电力紧张，这些都将成为采用节能环保冷媒发展的需要。市场需求极大，空间十分广阔。
2.2 资源来源十分广阔
CO2热泵热水机组是一种空气源热泵设备，因此机组是与空气进行换热，即将低品位能源（空气）作为热源，输入少量高位电能，采用热泵制冷原理，实现高低能量转移的一种技术。同时，CO2作为空气中常见的气体，其来源十分广泛，制取也十分方便，作为自然工质冷媒有着得天独厚的优势。
2.3 市场容量大、高温热水需求愈加强烈
据有关资料介绍，近几年来，在奥地利、芬兰、德国、法国等欧洲主要国家热泵热水机组的应用非常迅猛。热泵系统的总销售量在2009年是52万台，销售量同比2005年增长了110%。国内市场的增长在瑞典也很快，销售达到了11.69万台。
3. 自然冷媒CO2热泵热水机特点
3.1 绿色环保
制冷剂CO2来自自然环境，使用对环境不产生任何不良影响，为联合国环保署推荐工质。没有普通化学合成制冷剂的淘汰风险。高温热泵高效运行，降低了能源消耗，碳排放只有燃煤锅炉的34%。节能、减排，是降低雾霾替代锅炉的最佳选择。
3.2 90℃高溫出水
高温热泵热水机组以天然冷媒CO2作为制冷剂，通过跨临界循环，吸收空气中的热量来加热热水。CO2工质的特性使得机组出水温度可以高达90℃，完全可以替代普通热水锅炉使用。
3.3 高效节能
作为节能产品，CO2热泵热水机输入电能驱动热泵机组压缩循环，从空气中获取热量加热热水，能效比可高达5.0以上（65℃供水时），远比锅炉节能，大大降低用户运行费用。
4 结论
作为世界上第二大能源消耗国，二氧化碳排放量居世界第二。巨大的能源压力和节能减排压力在进行现代建设的进程中被凸显。对环保的重视和2020年提出的碳达峰、碳中和目标，采用环保、高能效的制冷剂是未来制冷剂发展的趋势。人们对热水需求的提升和对品质的追求，需要采用更加环保高效的产品。自然冷媒CO2在克服其高临界压力高等缺点外，其优良的环保特性和其跨临界温度滑移与水温匹配的特性，是CO2热泵热水机发展的趋势。
参考文献
[1] 丁国良 德国制冷装置CFCs替代方案与TEWI[C]. 上海市制冷学会一九九七年学术会议论文集，1997，57-60.
[2] 丁国良 CO2制冷技术新发展[J]. 制冷空调与电力机械，2002，1-6.
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