二氧化碳熱泵熱水器的意義：
二氧化碳熱泵，是一種特定用途的熱泵制冷機(jī)，它以二氧化碳作為制冷劑，吸收環(huán)境空氣中的熱量，通過(guò)制冷循環(huán)，將熱量傳給熱水器中的水，作為沐浴和其他生活熱水使用，也可以用作房間供熱。
但據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)大部分空氣能熱泵熱水器普遍采用R22和R410A為工質(zhì)。為什么要選擇二氧化碳?我們可以從目前的環(huán)境以及二氧化碳自身來(lái)找答案。
紫外線輻射增強(qiáng)、全球氣候變暖、皮膚癌和白內(nèi)障等發(fā)病率增加等一系列的危機(jī)都在預(yù)示著臭氧層的破壞在愈演愈烈，出于對(duì)人類生活環(huán)境的保護(hù)，由各國(guó)締結(jié)的《蒙特利爾議定書》，對(duì)淘汰破壞臭氧層物質(zhì)作出了規(guī)定。2007年9月份，議定書又通過(guò)了關(guān)于加速淘汰HCFC物質(zhì)的時(shí)間表。
根據(jù)蒙特利爾議定書的要求，其中包括中國(guó)在內(nèi)的發(fā)展中國(guó)家選擇2009年和2010年HCFCs消費(fèi)和生產(chǎn)量的平均值作為基準(zhǔn)線，到2013年將HCFCs消費(fèi)和生產(chǎn)量?jī)鼋Y(jié)在該基準(zhǔn)線水平上，發(fā)展中國(guó)家還要在2030年前完成對(duì)HCFCs生產(chǎn)和消費(fèi)的淘汰。其中，首當(dāng)其沖的R22將受到嚴(yán)重的沖擊。
近日，業(yè)內(nèi)關(guān)注的《含氫氯氟烴生產(chǎn)行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)》也已制訂完畢，有望近期出臺(tái)。根據(jù)文件精神，2013年之前，我國(guó)將停批新建制冷劑R22項(xiàng)目。目前大家普遍關(guān)注的便是新制冷劑的替代問(wèn)題，R410A成為了選取替代之一，不過(guò)由于R410A雖不會(huì)破壞臭氧層，但仍會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，于是二氧化碳這一天然工質(zhì)脫穎而出，它的研究成為了近年來(lái)的熱點(diǎn)項(xiàng)目。
二氧化碳作為制冷工質(zhì)具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，作為一種天然的制冷劑，對(duì)臭氧層破壞潛能為0，溫室效應(yīng)潛能較小，因此，二氧化碳非常環(huán)保。而二氧化碳的熱力學(xué)性能表明，二氧化碳也是一種良好的制冷劑，制冷大市場(chǎng)專家告訴記者，“相比其他制冷劑，二氧化碳有較高的單位容積制冷量;較低的壓縮比;較好的傳熱性和流動(dòng)性能;又是惰性氣體，不會(huì)燃燒或爆炸;價(jià)格也相對(duì)便宜，并且維護(hù)起來(lái)方便?？紤]到二氧化碳在超臨界條件下放熱存在一個(gè)相當(dāng)大的溫度滑移有利于將熱水加熱到一個(gè)更高的溫度的特點(diǎn)備受熱泵行業(yè)的關(guān)注。”
眾所周知，空氣能熱泵受氣候溫度的影響較大，在低溫寒冷地區(qū)，傳統(tǒng)空氣能熱泵的制熱量和效率會(huì)隨環(huán)境溫度的降低下降很快，熱泵的使用受到限制，但以二氧化碳為工質(zhì)的熱泵熱水器低溫性能良好，與傳統(tǒng)熱水器相比還具有供熱水溫度范圍大，能提供高溫?zé)崴膬?yōu)點(diǎn)。1998年和1999年有報(bào)道稱，試驗(yàn)結(jié)果比采用電能貨天然氣燃燒加熱，可節(jié)能75%，水溫可從8℃升到至60℃。
由此看來(lái)，以二氧化碳作為熱泵熱水器的工質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)和使用價(jià)值是不容置疑的。
由于二氧化碳是一種對(duì)環(huán)境無(wú)害的純天然環(huán)保制冷劑，而且它在熱泵熱水器方面的應(yīng)用具有其他供熱方式無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，所以二氧化碳被認(rèn)為是熱泵系統(tǒng)工質(zhì)替代中最有潛力的天然工質(zhì)之一。
接下來(lái)我們將要了解到的是二氧化碳熱泵熱水器在全球市場(chǎng)的基本情況，從日本市場(chǎng)的火爆，到歐美市場(chǎng)的謹(jǐn)慎前行，以及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的初步突破，多方面反映二氧化碳熱泵熱水器的未來(lái)局勢(shì)。
二氧化碳熱泵熱水器全球的發(fā)展
隨著人們生活水平的提高和科技的不斷進(jìn)步，家用熱水供應(yīng)方式呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢(shì)，如燃?xì)鉄崴骰蛉細(xì)獠膳癄t、電熱水器、太陽(yáng)能熱水器以及熱泵熱水器等。其中，空氣能熱泵熱水器作為新一代產(chǎn)品，在節(jié)能環(huán)保方面有著出色的表現(xiàn)，避免了過(guò)多礦物能源的消耗，同時(shí)又在安裝的靈活性和穩(wěn)定性方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。特別是二氧化碳熱泵的出現(xiàn)，激起了市場(chǎng)的陣陣波動(dòng)。
二氧化碳熱泵熱水器始于日本，近年來(lái)已經(jīng)成為家電領(lǐng)域頗為關(guān)注的新產(chǎn)品。自2001年進(jìn)入日本市場(chǎng)以后，銷售量持續(xù)上升。2008年日本相關(guān)整機(jī)和零部件生產(chǎn)企業(yè)著手進(jìn)行面向全球的銷售推廣活動(dòng)，標(biāo)志著家用二氧化碳熱泵熱水器的技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新階段。據(jù)了解，根據(jù)制熱量、水箱容量和地區(qū)適應(yīng)性的不同，現(xiàn)在日本市場(chǎng)上有16種不同類型的二氧化碳熱泵熱水器。由此看來(lái)，日本二氧化碳熱泵熱水器的發(fā)展已經(jīng)取得了較好成績(jī)，獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可。目前，日本是家用空氣能熱泵熱水器最為普及的國(guó)家，這就為二氧化碳熱泵的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，加之二氧化碳熱泵熱水器自身的優(yōu)勢(shì)與日本政府的大力支持，極大的推動(dòng)了二氧化碳熱泵熱水器的發(fā)展，現(xiàn)已呈現(xiàn)出火熱的市場(chǎng)氛圍。
隨著二氧化碳熱泵熱水器在日本的火熱銷售，在增加了跨臨界二氧化碳熱泵系統(tǒng)壓力安全要求內(nèi)容的歐盟標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布后，歐盟地區(qū)銷售二氧化碳熱泵熱水器的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題得以解決，二氧化碳熱泵熱水器開始流入歐洲市場(chǎng)，同時(shí)，歐洲企業(yè)也一直進(jìn)行著二氧化碳跨臨界技術(shù)在熱泵應(yīng)用領(lǐng)域的研究開發(fā)工作，歐洲市場(chǎng)上除了二氧化碳汽車空調(diào)之外，采用二氧化碳跨臨界循環(huán)技術(shù)的家用冰箱、商用冷藏冷凍設(shè)備已經(jīng)投入市場(chǎng)多年，這一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和發(fā)布為二氧化碳熱泵熱水器在歐洲的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。而在美國(guó)市場(chǎng)，二氧化碳跨臨界系統(tǒng)的發(fā)展存在著一定的阻礙，有安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)規(guī)定了較高的爆破強(qiáng)度安全系數(shù)，導(dǎo)致這類系統(tǒng)的制造成本較高，還有新型制冷劑的競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)二氧化碳跨臨界系統(tǒng)產(chǎn)生了直接的影響，但由于美國(guó)采暖、制冷和空調(diào)工程師協(xié)會(huì)認(rèn)為，高壓的二氧化碳系統(tǒng)會(huì)使得工質(zhì)密度更高，其民間環(huán)保機(jī)構(gòu)仍舊積極地推進(jìn)二氧化碳系統(tǒng)在采暖熱泵領(lǐng)域的應(yīng)用。
至于中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)二氧化碳熱泵熱水器市場(chǎng)還處于起步階段，具有二氧化碳熱泵熱水器及其相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用的適宜條件，也有多家生產(chǎn)企業(yè)啟動(dòng)了二氧化碳跨臨界熱泵產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)項(xiàng)目，隨著企業(yè)技術(shù)實(shí)力的不斷提升，2011年，溫州會(huì)源節(jié)能科技有限公司終于成功研制出國(guó)內(nèi)首例二氧化碳熱泵熱水器，據(jù)悉，該款產(chǎn)品節(jié)能效果高達(dá)85%，溫州會(huì)源董事長(zhǎng)邵和勇介紹，“公司歷時(shí)兩年，攻克了壓力和控制系統(tǒng)兩大技術(shù)難題，自主研發(fā)出這款二氧化碳熱泵熱水器。但由于缺乏相應(yīng)的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目前該款熱水器還未能面市。” 國(guó)外的產(chǎn)品和技術(shù)也逐漸流入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，將帶動(dòng)國(guó)內(nèi)二氧化碳熱泵熱水器的發(fā)展。
二氧化碳熱泵壓縮機(jī)在國(guó)內(nèi)外企業(yè)先后推出
二氧化碳作為天然環(huán)保的制冷劑，由于其良好的低溫流動(dòng)性能和換熱特性，逐漸受到市場(chǎng)的青睞。于是，為了在壓縮機(jī)市場(chǎng)中搶占先機(jī)，越來(lái)越多的企業(yè)也參與到二氧化碳熱泵壓縮機(jī)的生產(chǎn)中來(lái)。
但是，正如前文所說(shuō)，二氧化碳在高壓下的安全問(wèn)題讓某些市場(chǎng)對(duì)其產(chǎn)生了些許質(zhì)疑，如何解決這個(gè)大難題就成了二氧化碳熱泵壓縮機(jī)企業(yè)的嚴(yán)格考驗(yàn)，目前二氧化碳熱泵壓縮機(jī)的生產(chǎn)與推廣主要集中在一些跨國(guó)企業(yè)，如丹佛斯、比澤爾、都凌以及艾默生等。這些知名跨國(guó)企業(yè)的精湛技術(shù)及其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的高要求一直引領(lǐng)著行業(yè)的發(fā)展，占據(jù)著主導(dǎo)地位。
丹佛斯的二氧化碳?xì)怏w冷卻器解決方案具有安裝調(diào)試簡(jiǎn)便、最大系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)，是最佳的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用解決和成本管控系統(tǒng)的解決方案。比澤爾作為最早推出二氧化碳制冷壓縮機(jī)的廠商，與客戶開發(fā)的最早的二氧化碳機(jī)組目前已經(jīng)安全運(yùn)行近20年。都凌開發(fā)出了世界上第一臺(tái)半封閉往復(fù)式二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，這種壓縮機(jī)能夠用在HPWH和輕型、中型商業(yè)制冷設(shè)備中。艾默生是全球首屈一指的制熱、空調(diào)和制冷解決方案提供者，艾默生的谷輪渦旋式壓縮機(jī)可用于低溫級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，是美國(guó)唯一一款達(dá)到UL規(guī)定對(duì)于高壓亞臨界二氧化碳級(jí)聯(lián)系統(tǒng)要求的壓縮機(jī)。
但隨著我國(guó)制冷市場(chǎng)的日漸成熟，本土品牌在引領(lǐng)行業(yè)風(fēng)向和產(chǎn)品研發(fā)上也奮起直追。中國(guó)現(xiàn)已有多家壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)已成功研制出二氧化碳跨臨界循環(huán)熱泵系統(tǒng)專用壓縮機(jī)。如上海日立、西安慶安、廣東美芝和廣東萬(wàn)和等，都順應(yīng)了這個(gè)潮流，紛紛推出二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，并為商業(yè)部門提供了二氧化碳解決方案。目前二氧化碳熱泵熱水器的核心配件標(biāo)準(zhǔn)——GB/T26181-2010《家用和類似用途CO2制冷劑熱泵熱水器用全封閉型電動(dòng)機(jī)-壓縮機(jī)》已經(jīng)發(fā)布，隨著此標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，二氧化碳熱泵壓縮機(jī)的研究將成為一個(gè)熱點(diǎn)，各種壓縮機(jī)，包括活塞式、螺桿式、渦旋式、滾動(dòng)活塞式及滑片式等多種機(jī)型雖然已經(jīng)開發(fā)出來(lái)，但許多技術(shù)性問(wèn)題將需要不斷的提高和完善。
據(jù)了解，二氧化碳熱泵系統(tǒng)能否安全可靠的運(yùn)行，與其基本材料的選擇，以及零件、儀表等承壓能力是否足夠強(qiáng)等也都有著莫大的關(guān)聯(lián)。溫州會(huì)源節(jié)能科技有限公司工程師林炳南表示，“只有合理選擇材料和管壁厚度，才能保證系統(tǒng)在給定的壓力下運(yùn)行的可靠性和安全性。一般的配件和材料都因承受不了二氧化碳熱泵的壓力要求，不得不淘汰掉，而二氧化碳熱泵需要的一些材料和配件因?yàn)樵趪?guó)內(nèi)還沒有市場(chǎng)需求，所以在國(guó)內(nèi)廠家?guī)缀鯖]有生產(chǎn)，只能自己研發(fā)相關(guān)零部件。”由此可見，二氧化碳熱泵壓縮機(jī)的問(wèn)題還需全方面的研發(fā)跟進(jìn)。