1 热泵主机介绍

1.1 热泵工作条件

（1）热泵工作周围环境温度-30℃~40℃，相对湿度≤98%。

（2）使用电源380V/50Hz。

（3）热泵设置位置需在室外通风良好处。

    1.2   工作原理

系统由压缩机、气体冷却器、回热器、节流阀、蒸发器、贮液器组成封闭回路。低温低压的CO₂气体在压缩机中压缩至超临界然后进入气体冷却器中被冷却介质（水或空气）冷却，离开气体冷却器后，高压气体在回热器中进一步冷却。然后CO₂气体节流降压温度下降，部分被液化，湿蒸汽进入蒸发器中汽化，贮液器中出来的低压饱和蒸汽进入回热器，低压侧通道吸收高压侧中超临界流体，吸热量后成为过热蒸汽进入压缩机升压提温，反复循环运动。

1.3 CO2压缩机历史发展沿革

1886年德国开始设计并获得专利技术。

1890年投入生产在轮船业得到应用。

1919年CO₂制冷才被空调应用。

1931年发现R12制冷剂取代CO₂。

1950年发现R22不环保被停用。

1989年CO₂作为环保型制冷剂被提出，挪威设计出CO₂跨临界循环系统，其研究引起全球各国重视，各国先后开始实验并研究（挪威、日本、德国、美国、意大利）。

2001年日本、欧洲、美国先后出台检测标准已经批量生产。

2009年我国科技部提出在3～5年内对CO₂热泵实行产业化，对推动全球节能环保事业做出重大贡献，科技部计划提出针对使用CO₂热泵用户国家财政给予相应的补贴。

1.4 热泵机组应用特点

环保性能：

无氟环保是天然制冷剂，国际制冷学会认为CO₂是无可取代制冷工质，代表未来制冷剂方向。无味、无嗅、不燃烧、不爆炸、价格便宜、100%环保取得容易。

高效节能：

CO₂冷媒0℃时容积制热量是R22的5倍，在相同条件下CO₂沸腾换热系数是常用制冷剂的2倍以上。热泵循环时，有较高的放热系统。CO₂压缩机压缩比2.5～3，提高系统运行效率。

制热运行范围宽：

CO₂在标准大气压下沸点－78.4℃，比R22低37.6℃，能适合在－40℃～40℃工况下安全可靠运行。

低温制热能效高：

在低温环境下,能效比高,在-20℃时COP值还可高达3。

出水温度高：

CO₂热泵排气温度及压力高，出水温度高，循环制热出水。

模块组合安装便捷：

模块组合：根据热负荷大小选配机型大小，灵活组合。

1.5 CO₂空气源热泵核心配置

CO₂空气源热泵机组以CO₂为冷媒，利用电动压缩机启动蒸汽压缩式循环，将空气中的热量转移到冷媒中从而与水换热，使之成为节能、高效的制热设备。

     （1）CO₂专用特制压缩机：

采用德国进口CO₂特种压缩机，承压高，密封好，效率高（特别是变工况下）对于进入CO₂的流体和液体有良好的适合性。根据工况变化与变频技术相结合，控制最优排气压力。该种压缩机配有电子保护模块，采用PTC传感器对电机温度进行监控；C1到C4均采用高质量耐磨部件，使压缩机附合极小的空间要求。油系统采用飞溅式润滑,即使在极限运行工况下，仍能保证良好的压缩机供油；

其特点有：

（1）特殊阀片设计、高效稳定、使用寿命长。

（2）制热量大、能效比（COP值）高于其他品牌压缩机10%。

（3）低温性能好，对于R744制冷剂，压缩机蒸发温度可达-40℃

（4）采用分线圈启动，降低启动电流，减少对电网的冲击，电机具有特殊设计的技术参数和新开发的定字和转子部件，增加了效率及功率因数。

（5）应用范围广泛：低温型单级压缩机蒸发温度可达-40℃，双级压缩机蒸发温蒸发温度更低，可达-80℃。

（6）能量调节广泛：4缸压缩机能量调节范围50%、100%。

（7）内置式电机过载保护器（INT69VS），有效的保护电机负荷增大，制冷剂回气量不足而导致电机过载，过热。

（8）为了防止启动电流过大，选用卸载启动装置。

     （2）气体冷却器：

采用进口镍铜合金材料，圆形微通道换热器具有系统承压高，抗腐蚀性强，合金形变性能好，压降小，换热系数是套管式结构的3倍，符合CO₂的热物理特性、传热性及热力循环特性。气体冷凝器材质满足排气压力需求，进出水温度90℃~50℃之间。

其特点有：

1) 换热效率高

换热管为国际传热强化技术高新产品，又兼有套管换热器逆热流优势，更经公司多次几何参数模拟与实测优化，传热系数已达到目前换热器领先水平。

2) 可靠性高/ 寿命长

焊接部位佳且焊点数量少，极大降低泄露隐患，保证可靠性；同时常规轴承换热器与水接触材料为紫铜，比钢铁更耐各种腐蚀，寿命更长。

3) 清洁度高/性能衰减小

多头螺旋槽波纹结构，涡流加凹部紊流冲刷，具有自除垢能力；保证管内洁净同时，减少污垢存在，因为性能稳定，衰减小。

4) 应用范围广

常规同轴换热器尤其适用于热泵热水器、水源/空气源热泵。由于换热内管材质具有多样性，如紫铜、不锈钢、钛、铝、铜镍合金等材料，可使换热器应用到海水、酸碱盐类等腐蚀介质特殊场合中。

5) 耐压性能高

耐压等级在7MPa~16MPa，进出口温度130℃~45℃。

     （3）膨胀阀：

专业公司生产的承压高，调节流量宽。电子膨胀阀适应温度范围-45℃~60℃。

    （4）回热器：

采用内部换热器，降低系统最佳性能所需的排气压力，提高系统效率。

    （5）储液器：

增大系统内部容积，防止压缩机液击和便于压缩机回油，同时也避免在高温环境下系统压力过高。经特殊设计后该储液器还具有低温增效功能，能够大大的增加冷媒的蒸发量，从而达到更好的节能效果。

     （6）安全装置：

系统装有进口安全阀，防止局部有故障导致引起瞬时超压，安全阀迅速打开释放一定工质，释放压力消压后迅速关闭，符合德国DIN标准。

热水系统的主要组成

1.CO₂空气源热泵主机

2.不锈钢保温水箱

（1）不锈钢保温水箱的制作：箱采用内外不锈钢保温水箱，采用里外不锈钢组合式方形水箱，里板SUS304不锈钢板材，外板用SUS201不锈钢板材，保温用橡塑保温棉，符合国标制作要求，降低热损耗。

（2）水箱连接：水箱控制选用中央控制柜自动控制。

（3）补水方式：管路设计有自来水补水管路，通过水箱液位及温度控制水箱内热水处于可用范围。

3.中央集中智能控制系统

采用PLC编程控制器，全中文液晶显示面板，操作简便，程序进行了加密设置，防止由于误操作而导致改变设置参数。设有报警、运行，停/复机、防冻化霜、监控等24项操作模式，全方位记录系统运行状态，降低系统故障率。该智能界面维护方便、容易改造。

控制面板要求对各温度控制点数字显示，系统中的热泵机组启、停由生活热水水箱中的温度控制，当水箱温度＜设定温度（如45℃）时，热泵机组及热泵循环泵启动；当水箱温度＞设定温度（如50℃）时，热泵机组及热泵循环泵停止工作。电气控制系统设有温度、液位调节能力的数字显示的人机操作界面，实时显示电流、电压等系统工作情况。

4.不锈钢变频多级泵

变频多级离心供水泵：

非自吸立式多级离心泵，电机轴通过联轴器直接与泵轴联接，叶轮导叶采用不锈钢板冲压焊接或不锈钢精密铸造制成，泵进出水口在泵底同一直线上（可配IEC或NEMA电机）。

性能及优点：

高效节能、结构紧凑、整体便拆密封，维修方便、管道式安装安装空间小

热泵循环泵：

单级立式管道循环泵，泵进出水口在泵底同一直线上，产品设计为顶部可拉出的拆装形式，其可以在不影响管路系统的情况下对泵进行维修。

性能及优点：

结构紧凑、维护方便、噪音低、可选配铸铁或不锈钢叶轮

5.除垢设备

硅磷晶是一种经济有效的防止供水系统结垢和腐蚀的高科技产品，80年代初由韩国从德国引进技术和生产工艺研制而成，现在该产品已广泛应用于生活生产之中，在韩国已有30年使用历史,阻垢防锈效果非常显著。

硅磷晶生产商—三富化学株式会社是韩国最大的水化学处理剂（硅磷晶）生产厂家，几十年来致力于生活用水清洁及管道阻垢防锈产品的研究与开发，生产工艺精湛，生产设备先进，已通过ISO9001质量管理体系认证、硅磷晶完全符合我国饮用水水质标准，并且通过了中国疾病预防控制中心的安全性检验，完全符合《生活饮用水化学处理剂卫生安全评价规范》。

硅磷晶以科学的工艺设计成型，其球形结构不影响水的流量和压力，在水中只需3-5ppm的含量即可有效抑制腐蚀和结垢的产生。

产品效果：

● 因对金属离子的封闭作用，防止给水管中有害重金属对用水造成的二次污染

● 迅即停止“红水”、“黄水”现象，提高生活用水质量

● 减少了给水设备因腐蚀和结垢造成的频繁维修工作及管道更新费用

● 硅磷晶处理后的水，不需要再进行软化处理，这是其另一功能的作用