前沿成果 | 高效节能装置——5大热泵设备及应用技术成果推荐！ 213期

栏目介绍：我们汇聚了国内外大量的优质成果库资源，均可转化交易，本期精选了5大热泵设备及应用技术成果。如果你对本文提到的技术成果感兴趣，欢迎与企知道联系。

成果目录：
1.空气源热泵热水器
2.燃气热泵（GHP技术）
3.CO2热泵高效供暖技术
4.新工质高温热泵及应用技术
5.单/双级混合复叠空气源热泵机组

1. 空气源热泵热水器

空气源热泵热水器是近年发展起来的一种新型热水器，它主要从空气中吸收热量来加热热水，与电热水器、燃气热水器和太阳能热水器等类型的热水器相比，其能源消耗低、制取热水的费用低、安全性好、对气候的适应性好、安装方便、具有较强的综合竞争优势。

技术创新点：

热泵热水器的循环工质、自适应控制模块、水供应模块及安全保护模块，具有全部知识产权。已完成实验室样机研制和测试。可用于家庭、商业建筑、公共建筑、工业生产等需要热水的场合。

项目实施需企业具有钣金、焊接、车铣加工等生产设备。以年产1000台小型空气源热泵热水器为例，需车间面积约500m2，设备投资约20万元。

技术成熟度：已有样品

成果来源：天津科技大学

2. 燃气热泵（GHP技术）

燃气热泵（简称GHP）是以液化石油气或管道天然气为燃料、利用燃气发动机驱动的蒸汽压缩式热泵空调。与现有的电驱动空调机组相比，GHP主要以天然气为能源，由此大幅度降低了夏季空调产生的高峰用电负荷。从2004年起，本项目的合作单位中科院广州能源研究所在中科院“百人计划”引进国外杰出人才基金、国家863计划项目、以及省科技计划项目的支持下，全面开展了GHP技术的研究开发。经过将近4年的科技攻关，实现了众多关键技术的突破，研制出我国第一台拥有自主知识产权的燃气热泵机组，打破了我国GHP技术全部依赖进口的现状。

技术性能与指标：

（1）燃气热泵在制热模式工作时可以回收内燃机尾气的余热，从而使其制热量远大于普通空调，这对北方寒冷地区有着特殊的优势；

（2）由于燃气热泵可以利用发动机余热除霜，由此使除霜运转时的能效大大提高，无需逆运转除霜，能效高于电空调；

（3）燃气热泵采用多联机的形式，运行方便，无需专人看管；

（4）一次能源利用率COP≥1.33。

技术成熟度：可以量产阶段

成果来源：中国科学院广州能源研究所

3. CO2热泵高效供暖技术

跨临界循环的CO2热泵系统具有出水温度高（60-90℃）、能效高的突出优势，是锅炉替代和“煤改电”的关键技术。超临界状态的CO2工质在气体冷却器中实现等压传热，此过程存在明显的温度变化，很适合将低温水加热到高温状态。但如果冷却过程中热水回水温度过高，将会严重影响蒸发器的吸热能力，导致系统供热量下降、能效降低。本项目通过采用高效的喷射技术，通过喷射器部分回收高压气体冷却器压力，从而有效提高压缩机入口压力，由此降低压缩机的耗功、提高系统能效。

技术性能与指标：

（1）超低环境温度下（-10--20℃）CO2热泵机组仍可正常运行，且无需电辅热；

（2）设计工况下系统供热温度达到70-90℃，且COP高于3.0。

技术特点：

本项目采用高效的喷射技术，有效提升CO2压缩机入口压力，从而降低压缩机功耗、提高系统COP。

技术成熟度：可以量产阶段

成果来源：中国科学院广州能源研究所

4. 新工质高温热泵及应用技术

工业中存在着大量60℃以下的余热资源，由于温度较低无法直接应用而被排掉，造成能量浪费，同时带来环境热污染。另一方面，工业生产过程中，大量需要60-150℃之间的热能，为满足工艺和生产需求，该温度区间通常靠工业炉燃烧燃料至1500℃以上来提供，造成能源品位浪费。若能利用高温热泵回收低温余热热，再次利用加热至所需温度区间，将节约大量高品位能源。

而目前广泛采用的热泵机组由于工质和技术的限制，只能利用25℃以下的余热和制取65℃以下的热水，无法满足工业用热和大部分余热回收的需要。本技术提出新型非共沸混合物工质，结合自复叠循环、变组分调节技术，研制出系列新工质高温水源热泵系统，可以适应较广温度范围的工况变化，制取120℃以上的温度或蒸汽，可广泛应用于石油化工、纺织印染、钢铁冶金、市政建筑等领域，具有巨大的应用前景和市场潜力。

创新点及性能指标：

（1）新型非共沸混合工质：环境友好，ODP=0，无毒不可燃，融油性良好；当冷凝温度为100℃时，冷凝压力为2.2MPa，压缩机排气温度为105℃，符合高温热泵对排气压力和温度的限制要求，COPh值处于较高水平；

（2）自复叠制冷循环：单压缩机自复叠循环，采用非共沸混合工质，在汽液分离器中改变液相组分和气相组分，高沸点工质组分占多的液相混合工质节流后作为中间冷却剂冷却低沸点工质，低沸点工质经冷凝后节流进一步降低温度，在蒸发器中获得较低的蒸发温度。这样可使得循环冷凝温度和蒸发温度具有较大的差距而维持适中的压比；

（3）形成系列化专用高温热泵机组研制原油加热系统、工业干燥系统、建筑供热系统、工业废水污水余热回收系统系列化专用高温热泵，可以适应较广温度范围的工况变化，制取120℃以上的温度或蒸汽。

技术成熟度：实验室阶段

成果来源：青岛理工大学

5. 单/双级混合复叠空气源热泵机组

针对低温环境下空气源热泵系统适应性差、制热量及制热性能低等问题，开发了采用中间三通道换热器实现热泵机组单级与双级复叠制热模式切换的单/双级混合复叠空气源热泵机组。在冬季制热工况下，当室外环境温度较高（高于切换温度）时，机组按单级制热模式运行；当室外环境温度低于机组切换温度时，机组按双级复叠制热模式运行，以达到减小压缩机压缩比、降低排气温度、提高机组运行可靠性与适应性的目的。

开发的单/双级混合复叠空气源热泵机组对低温级与高温级系统制冷工质无特殊要求，克服了传统低温复叠制冷系统低温级系统的温度控制问题。热泵机组可通过检测单路室外环境温度控制机组单级制热与双级复叠制热模式的切换运行，控制过程简单。且在低温工况下，通过切换至双级复叠制热模式，降低了机组的排气温度和压缩机的压缩比，有效提高了机组在低温环境下的可靠性与适应性问题。

技术指标：

（1）工作环境温度：-25℃-45℃；

（2）低温制热性能：-20℃环境温度下，机组运行可靠，制热性能系数（COPh)不低于2.1。

技术成熟度：通过小试阶段

成果来源：南京理工大学

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