摘要：二氧化碳空氣源熱泵是以CO2作為冷媒，基于逆卡諾循環原理建立起來的一種節能、環保的制冷制熱技術。系統利用壓縮機做功，從自然界的空氣中獲取低品位熱能，提供可被人們所用的高品位熱能。CO2熱泵由于改變了傳統的燃煤、燃油供熱模式，電能利用率較高，因此，它與常規熱泵相比，除了制冷工質更加環保以外，還可以制取高溫熱水，比普通空氣能熱泵適用范圍寬，可以在較低的環境溫度下工作，擴大了熱泵的應用領域；CO2熱泵的使用與當地地質條件無關，減少施工風險和縮短工期，擴展了熱泵的應用范圍。它充分利用了可再生資源——空氣的能量，替代現有的燃煤、燃氣、燃油或電鍋爐等傳統的供熱方式，減少礦物能源的消耗，杜絕了溫室氣體、污染物的直接排放，具有顯著的節能環保效果和經濟效益。1.技術概況二氧化碳空氣源熱泵是以

CO2

作為冷媒，基于逆卡諾循環原理建立起來的一種節能環保的制冷、制熱技術。系統利用壓縮機做功，從自然界的空氣中獲取低品位熱能，提供可被人們所用的高品位熱能。空氣中的熱量通過冷媒搬運到水中，用以冬季供暖、夏季制冷，同時可提供生活熱水。CO2

熱泵機組可應用范圍廣，尤其適用于一些不方便接引熱力管網的高速公路收費站及辦公樓等建筑的采暖制冷與生活熱水需求。2.技術原理

CO2

冷熱源系統是由壓縮機、氣體冷卻器、膨脹閥、蒸發器、儲液器、回收罐組成的封閉回路。低溫低壓的CO2

氣體在壓縮機中壓縮至超臨界然后進入氣體冷卻器中被冷卻介質（水或空氣）冷卻，離開氣體冷卻器后，經膨脹閥節流降壓使溫度下降，部分被液化，濕蒸汽進入蒸發器中汽化進入儲液器，低壓側吸熱量后成為過熱蒸氣進入壓縮機升壓提溫，如此反復循環運動。由于熱泵系統采取冬夏季雙工況運行，兩季的運行工況及冷熱負荷不同，造成系統中零部件的配置及工質的填充量不同。通常冬季負荷小，夏季負荷大。系統中回收罐的設計就是為了在冬季低負荷運行時回收夏季多余的工質。本設計采用兩組蒸發器并聯設計，通過切換兩組蒸發器來適應冬夏季的不同工況。夏季負荷大，同時使用兩組蒸發器。冬季負荷小，使用一組蒸發器，另一組作為回收罐使用，這樣很好地滿足了冬夏季工況的差異，實現了蒸發器最大效率的使用。蒸發器和儲液器一體化設計，不但減少了占地空間，而且節約了材料成本。其技術原理見圖1。圖

1技術原理圖3.技術創新點普通的空氣能熱泵和地源熱泵等制冷

/供熱設備都曾先后使用氟利昂作為制冷劑，如R12、R22、R407A、R407C等。氟利昂制冷劑被證明對環境有破壞作用，一是對大氣臭氧層的破壞，二是具有溫室效應。根據《京都議定書》要求，R12已經停止使用，其他氟利昂類制冷劑到2020年已停止使用。因此，CO2

制冷劑的應用顯得十分及時和重要。

CO2

制冷劑在熱泵系統中作為工質其優點為

：（1）CO2

制冷劑是地球本身就有的氣體，是一種天然物質，綠色環保，無回收問題

；（2）具有良好的安全性和化學穩定性，高溫下不分解

；（3）具有良好的熱力學特性，導熱系數高；（4）單位容積制冷量高，設備尺寸可顯著減小，節省材料

；（5）在低溫環境條件下，也可以擁有很高的效率

；（6）可以輕松獲得70℃~90℃的高溫熱水。中國的高等學校較早注意

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跨循環的原理，進行基礎研究和應用基礎研究，國家在自然科學基金、博士點基金、863支撐計劃等對CO2

跨循環熱泵技術給予充分的重視，已經有很多企業針對

CO2跨循環熱泵技術進行試制和研發。4.技術應用情況該技術屬于空調領域，適用于采暖、制冷、通風等人工環境領域。國內對

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冷熱源系統的研究起步較晚，目前天津大學、上海交通大學、西安交通大學已先后開始了理論和試驗研究工作，并且建立了

CO2

冷熱源系統模擬試驗臺，但是由于其工作壓力高、零配件成本高等特點，目前仍存在著許多待突破和待改進的地方。目前國內有3~5家CO2

冷熱源系統生產企業，CO2

冷熱源系統市場容量約占熱泵市場1%~2%份額。廊涿高速鹿泉服務區

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空氣源熱泵替代燃煤鍋爐綜合節能改造項目，供暖面積

2950m2。一個供暖期的運行數據如表1所示，經濟效益如表2所示。表

1鹿泉服務區一個供暖期降碳數據表2鹿泉服務區一個供暖期經濟效益數據5.節能降碳效益測算評價5.1節能低碳效益CO2

冷熱源系統利用了可再生資源——空氣的能量，替代現有的燃煤、燃氣、燃油或電鍋爐等傳統的供熱方式，減少礦物能源的消耗，杜絕了溫室氣體、污染物的直接排放，具有顯著的節能環保效果和經濟效益。尤其對我國工業、供熱具有重大意義，其應用潛力巨大，發展前景非常可觀。5.2社會效益CO2

冷熱源系統由于改變了傳統的燃煤、燃油供熱模式，電能利用率較高，因此，它與常規熱泵相比除了制冷工質更加環保以外，還可以制取高溫熱水，比普通空氣能熱泵適用范圍寬，可以在較低的環境溫度下工作，擴大了熱泵的應用領域

；應用范圍廣，與當地地質條件無關，減少施工