热泵热水器制冷剂工质性能研究_刘小军
制冷工况下热泵的性能分析
制冷工况下热泵的性能分析冯明芳，林柏（中核兰州铀浓缩有限公司，甘肃兰州730065）【摘要】四期主工艺热泵作为06c1厂房内耗能最大的设备，研究热泵系统的节能运行问题逐渐成为热泵领域的一个研究热点。
本文结合理论分析与现场试验对影响热泵性能的温度等因素进行分析，得到降低冷凝器进口水温等措施对热泵系统的制冷性能有一定提高，它为四期制冷热泵优化运行方式提供了参考，同时达到了热泵节能降耗的目的。
关键词：热泵；制冷性能；节能降耗；运行方式中图分类号：TH38文献标识码：BDOI：10.12147/ki.1671-3508.2023.07.038Performance Analysis of Heat Pump under Refrigeration ConditionsFeng Mingfang，Lin Bai（CNNC Lanzhou Uranium Enrichment Co.,Ltd.,Lanzhou,Gansu730065,CHN）【Abstract】As the equipment with the largest energy consumption in06c1plant,the research on the energy-saving operation of the heat pump system has gradually become a research hot⁃spot in the field of heat pump.In this paper,the factors such as temperature that affect the per⁃formance of heat pump are analyzed by combining theoretical analysis and field test,and it is found that measures such as reducing the inlet water temperature of the condenser can improve the cooling performance of the heat pump system to a certain extent.It provides a reference for the optimal operation mode of the four-phase refrigeration heat pump,and also achieves the purpose of energy saving and consumption reduction of the heat pump.Key words:heat pump；refrigeration performance；energy saving and consumption reduction；operation mode1选题的背景和意义如今，能源短缺已成为全人类共同面临的重大问题，随着人们节能环保观念的日益增强，世界各国对节能工作都给与了高度的重视，节能也提到了科研工作的重要地位[1]。
热泵系统R22新替代工质的研究
热泵系统R22新替代工质的研究西安航天神舟建筑设计院张进陕西福兴环保节能技术有限公司张锦西部抗震建筑设计院刘颖摘要：本文介绍了热泵新工质替代的一些最新研究动态，包括热泵系统部件的改进、R22新型替代工质R410a 、R290、R417a的应用、系统循环的改进，并与原制冷工质进行对比，这些研究成果对我国节能和环保方面具有重要的参考价值。
关键词：热泵，R22，新制冷工质Research of new substitute refrigerant of Heat pumps SystemBy Zhang Jin，Zhang Jin，LiuYingAbstract: In this paper,the new research achievements of heat pump heating water system are described, including the improvements of the components of heat pumps system, the adoption of new substitute refrigerantand the improvement of heat pump cycle. In addition, the development trend of heat pump in the future are put forward. These research achievements would provide useful guidance for the advanced research of heat pump in our country.Key words: heat pump, R22，new substitute refrigerant１前言热泵系统是一种先进的制热方式，在采暖、空调和制取生活热水方面其他方法在能源利用上存在明显缺点。
R290直热式水源热泵热水器的实验研究
第28卷第3期2017年6月中原工学院学报JOURNAL OF ZH ONGYUAN UNIVERSITY OF TECH NOLOGYVol. 28No. 3Jun.,2017文章编号=1671 —6906 (2017) 03 —0070 —04R290直热式水源热泵热水器的实验研究范晓伟，张红林，巨福军，唐向阳，王团结(中原工学院，郑州450007)摘要：为了研究R290工质在热泵热水器系统中的应用可行性，在R22水源热泵实验台上用R290工质进行了直接充灌式替代的实验研究。
研究结果表明：与R22系统相比，名义工况下R290系统的制热性能系数COP h提高了 3. 1%，其最佳充灌量仅为R22系统的43. 8%，冷凝压力、功率和排气温度均较低；在变工况条件下，R290系统的COP h高于 R22系统，冷凝压力和排气温度较R22系统均明显降低。
关键词：R290;水源热泵热水器；充灌量；循环性能中图分类号：T U833.1 文献标志码：A DOI:10. 3969/j.issn. 1671 —6906. 2017. 03. 016当今世界能源危机愈演愈烈[1]，节能减排已成为我 国经济可持续发展的当务之急，热栗技术因高效节能和 减排效果显著受到了人们的青睐[2]。
但是，热栗系统的 传统工质R22、R134a、R41〇A和R407C等对环境有着 不可逆的影响:破坏臭氧层、加剧温室效应。
因此，寻找 新型环保工质的工作刻不容缓。
目前，众多国内外学者 已开展了寻找新型环保工质的相关研究。
Teng T P等 研究了 R290工质用于窗式空调机的循环性能，其实验 表明，R290系统的能效比(EER)较R22系统高出20%，而充灌量只有R22系统的50%〜55%[3]。
JoudiK A等 对工质R290、R407C和R410A用于分体式空调的循环 性能进行实验研究，发现R290工质的性能最优[4]。
G6rny K等基于样品磨损体积模型，对R290、R134a 工质分别与不同压缩机润滑油混合后实际工质的润滑 能力进行了评估[5]。
多种制冷剂热泵循环性能的对比分析
多种制冷剂热泵循环性能的对比分析制冷剂热泵是一种能够将低温热能转换为高温热能的系统，广泛应用于制冷、供暖、空调等领域。
不同的制冷剂对热泵的循环性能会产生不同的影响。
本文将对几种常见的制冷剂热泵进行对比分析。
首先，制冷剂的选择对热泵的性能有很大影响。
在常见的热泵制冷剂中，最常见的是氨、氟利昂和碳二氟化合物。
氨是一种环保的制冷剂，但它具有腐蚀性和毒性，需要特殊设计和操作。
氟利昂是一种广泛应用的制冷剂，具有良好的热传导性能，但它对臭氧层有破坏作用。
碳二氟化合物是一种近年来发展起来的新型制冷剂，它对环境影响小，但热传导性能较差。
因此，在选择制冷剂时需要综合考虑其环境影响和热传导性能。
其次，不同制冷剂的物理性质也会影响热泵的性能。
例如，制冷剂的沸点和凝固点会影响制冷剂在循环中的相变过程，进而影响系统的制冷效果。
制冷剂的密度和比热容对热泵的传热性能有重要影响。
具有较高密度的制冷剂可以提高传热效率，而具有较高比热容的制冷剂可以提高热泵的制热功率。
此外，制冷剂的化学稳定性和可靠性也是需要考虑的因素。
制冷剂在循环过程中可能会发生分解、腐蚀和泄漏等问题，而这些问题会影响热泵的运行效果和寿命。
因此，在选择制冷剂时，需要综合考虑其化学稳定性和可靠性。
最后，制冷剂的价格和供应情况也是需要考虑的因素。
不同制冷剂的价格差异较大，且供应情况也存在不确定性。
因此，在选择制冷剂时，需要综合考虑其成本和供应保障情况。
综上所述，不同制冷剂对热泵的循环性能会产生不同的影响，包括对环境的影响、热传导性能、物理性质、化学稳定性和可靠性等方面。
在选择制冷剂时，需要综合考虑以上因素，以达到最佳的循环性能。
同时，随着环境保护意识的提高，未来有可能出现更环保和高效的制冷剂，这将进一步推动制冷剂热泵领域的发展。
制冷剂对空气源热泵性能的影响
制冷剂对空气源热泵性能的影响摘要：随着科技的进步，人们的生活水平逐渐提高，也随着不可再生资源一点点被消耗，人们的环保意识也在提高。
在供暖方面，我们希望有一种新型且节能的供暖方式来代替传统的供暖方式以减少资源的消耗。
空气源热泵作为一种无污染且安装方便的供暖方式近几年得到广泛应用。
但在低温下此供暖方式却存在着制热效率低下，排气温度过高，严重时热泵无法运行等诸多问题。
本文针对上述所涉及到的问题，通过阅读文献查找资料，对低温空气源热泵进行性能研究，分析影响低温空气源热泵性能的因素并指出改进方法以及总结与低温空气源热泵相关的研究成果，本文具体比较了部分制冷剂在不同循环方式下的性能，分析了结霜问题对热泵性能的影响并提出了除霜措施以及适合低温工况下热泵运行的循环方式，寻求低温工况下更好的解决方案。
关键词：低温空气源热泵；改进方法；解决方案一、引言中国的能源需求仍在增加，过去十年我国能源消耗增长54.6%，目前以煤炭为主的能源结构无法改变。
我国在2017年的能源消耗中，煤炭占60%，石油占19%，可再生能源占12%，天然气占7%，核能占2%。
我国的能源结构存在一定问题，煤炭使用率过高，导致环境问题突出。
因此我国能源结构需要进一步提高清洁能源的比重。
目前我国北方供暖以燃煤为主，散煤因价格较低成为冬季供暖的重要燃料。
其中生活用煤占总用煤的九成以上。
据炉具行业不完全统计，2015年制造的炉具有七成以上是劣质低效率的，这使人们供暖所需燃煤量越来越多。
散煤的不充分燃烧会生成对大气环境有害的气体，如氮氧化物，硫氧化物等，因为没有控制污染物排放的装置，在污染物排放方面，民用燃煤污染物排放量远远高于工业和电厂锅炉的污染物排放量，造成冬季严重的大气污染。
二、制冷剂的性质不同的制冷剂有着不同的热力性质，并且同种制冷剂在不同的热力循环下性能也有所不同。
在进行各种制冷剂热力循环分析前，先简单介绍一下几种常见的制冷剂。
2.1 R22R22属HCFC类物质，也是目前使用最广泛的中低温制冷剂。
空气源热泵热水器的季节性能优化与制冷剂流量特性研究
我国的建筑能耗占全国总能耗近 30%， 并继续增加。 城市民用建筑仅洗澡热水用
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上海交通大学硕士学位论文
上海交通大学 硕士学位论文 空气源热泵热水器的季节性能优化与制冷剂流量特性研究 姓名：张洁 申请学位级别：硕士 专业：制冷与低温工程 指导教师：王如竹 20061201
上海交通大学硕士学位论文
摘 要
空气源热泵热水系统的季节性能优化与制冷剂流量特性研究 摘 要
随着经济的发展和人们生活水平的提高，城乡居民生活热水的需求 量越来越大，形成了一个量大面广的热水消费市场。作为一种高效节能 装置，空气源热泵热水器将在国际市场中占据着重要的位置。利用空气 源热泵热水器生产生活热水不仅可以有效节约能源，而且能够“移峰填 谷” ，缓解电网紧张状况，因此在国内市场有着广阔的发展空间和应用前 景。 本文对空气源热泵热水器性能优化以及流量特性做了深入研究。介 绍了空气源热泵热水器的工作原理和过程，对理想的热泵循环建立了数 学模型，同时也讨论了实际热泵循环中一些因素对热泵循环性能的影响， 如液体过冷、蒸汽过热、热交换及压力损失、不凝性气体等对热泵吸热 量、系统性能（COP） 、压缩机耗功等的作用；运用热力学第二定律，对 空气源热泵热水系统进行了热力学分析，并提出了改善零部件性能的方 法。 在此基础上，研究了空气源热泵热水器季节性能优化的原理及方法， 并搭建一套测试实验台。对热力膨胀阀作为节流机构的热泵热水器系统 进行了优化计算，除改变冷凝盘管的长度外，调整系统中的制冷剂充注 量和膨胀阀开度对系统性能参数 COP 也有明显的提高，并且稳定性得到 了改善。文中通过样条插值的方法，给出了充注量和膨胀阀开度两个关 键变量对系统 COP 影响的曲面图，指出系统优化以 COP 为主要参考量的 同时，也应对系统的稳定性和安全性给予充分的重视。
多种制冷剂热泵循环性能的对比分析
随着我国社会的高速发展和人民生活水平的提高，经济发展与环境保护的矛盾也日益突出。
为减少采暖燃煤使用量、改善空气环境、提高能源使用效率，我国北方开始推广“煤改电”、“煤改气”等一系列政策。
北京怀柔区实施“煤改电”政策后，在电价方面将取消阶梯电价，并且在采暖期最低可享受0.1元/度的优惠电价；在采暖设备方面，对空气源热泵按照实际供热面积每平米200元补贴。
基于节能环保的环境要求和供热采暖的生活需求，采暖用空气源热泵代替传统锅炉已成为一种发展较快的趋势。
1 研究现状1.1热泵发展近况近年来国内外众多高校、研究机构和企业都一直致力于解决热泵在全年长期运行中的问题，尤其是在低温工况下运行的问题。
早在2003年，清华同方就宣称将某热泵产品进行技术革新，使得该产品的工作环境从（-8～7）℃扩大到（-15～45）℃。
2006年，南京工业大学的学者王伟设计并搭建了一台可单双级切换的压缩空气源热泵热水器，制冷剂选用R134a，得到双级压缩热泵热水器在-20℃的环境下运行COP能保持在1.5左右，相对于电热水器有较明显的优势。
广东长菱空调气冷机公司陈俊骥设计搭建一套采用中间喷射的涡旋热泵热水器并进行了实验，实验表明：该系统能在-20℃～43℃的环境温度下正常运行，制取热水的水温达到65℃；在-15℃的环境温度以下，该设备COP依然能保持在2.0以上。
国外对低温空气源热泵热水器的研究主要集中在日本、美国和一些西欧国家。
美国学者Wang X等在2009年以R410A 为工质建立一个11kW的实验台，比较了经济器和闪发器对制冷制热的影响，得出结论：外界环境为46.1℃时，闪发蒸汽喷射相对于单级系统制冷量和制冷系数分别提高14%和4%；外界环境为-17.8℃时，制热量和制热系数分别提高30%和20%。
1.2热泵循环研究进展基于热泵技术的发展要求，许多国内外学者对不同的热泵循环进行了理论对比分析，也根据不同的循环理论进行实验研究。
应用于热泵热水器的工质性能对比研究
寻 找各种 新材 料 来 提 高 热 效率 ， 少 热损 失 以达 到 减 节 能 目的 。虽 然 也取 得 很 多成 果 ，不 过现 在 看来 ，
ｐｏ ｅ・ ｒｖ ｓ
［ ｙｗｏ ｄ ］ Ｈｅｔ ｕ ｔｒ ｅｔ ； Ｒｅ ｉｅａｉｎ； Ｔ ｅｒ ｌｕａｉｎ Ｃ ｎｒｓａ ａｙｉ Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｐ ｍｐｗａ ａ ｒ ｅｈ ｅ ｆｇ ｒｔ ｒ ｏ ｈ ｏ ｃ ｃ ｌ ｏ ； ｏ ｔ ｔ ｌｓ ｙ ａ ｔ ａ ｎ ｓ
１ 前言
随着能源在世界经济 发展 中的作用愈加凸现 ， 节能 已成为一个热 门的话题和研究方 向。 目前卫生 热水能耗在建筑 能耗中的比例越来越大 ， 建筑 卫生 热水 节 能 日益 受 到重视 。在 热 水 器 行业 ，用 户热 水 能耗 的节约途径主要是采用新型高效热水器， 提高 热水 器 的效 率 。人 们 一 直致 力 于 发展 各 种 新技 术 ，
要从这些方面继续 改进 比较 困难 （ 当然这 并不代表 这方面的改进不重要） ．各种燃气 热水器 的效率一
般 都 已达 ８ ％ 右 ，有 的甚 至 已达 ８ ％ ０左 ５ ，进 一 步 提
高效率较难 ，最 多还有 ５ 的节 能潜力。近年来 ， ％ 些 上海 居 民选 用 了 电热 水器 ，热 效 率 已高达 ９％ ５ ，进 一 步 提 高 更难 。这 就 引发 了我们 对 ０ ～９ ％
热泵系统研究及其制冷性能优化
热泵系统研究及其制冷性能优化随着社会的发展，低碳环保的理念逐渐深入人心。
热泵系统作为一种节能环保的空调制冷方式，逐渐得到了人们的青睐。
然而，其制冷性能也成为人们关注的焦点。
本文将从热泵系统的研究角度出发，探讨热泵系统制冷性能优化的方法和手段。
一、热泵系统研究热泵系统最初是由热能源与热能负载之间的温度差驱动的热泵，用于取暖。
随着技术的发展和完善，热泵系统在制冷方面也得到了广泛应用。
热泵制冷系统采用循环工质对低温热源进行吸收，经压缩提高温度，使空气达到制冷目的。
热泵系统的特点是制冷能耗低，运行成本低，环保节能。
热泵系统的研究与发展关键在于如何提高其制冷效率。
研究表明，热泵系统的制冷效率受到多种因素的影响。
其中，工质种类和循环方式是最主要的因素。
工质种类主要有三种，分别为制冷工质、传热工质和混合工质。
其中，制冷工质的性能直接影响热泵系统的整体制冷效率。
循环方式有单级循环和多级循环两种。
多级循环的热泵系统在制冷效率上有比单级循环更大的优势。
二、热泵系统制冷性能优化为了提高热泵系统的性能和制冷效率，热泵系统制冷性能优化是必要的。
在这方面，有几种优化方案可以采用。
1. 工质选型优化工质的选择对热泵系统的性能起着至关重要的作用。
制冷工质的选择应该以综合性能考虑，包括环保性能、热物理性能和经济性能。
传热工质在冷却系统中的应用主要是改善换热器的传热性能和防止结垢。
混合工质的优点是在满足冷却需求的同时，还可以利用传热工质的优点，提高热泵系统的性能，但也要注意其工作高压和耐腐蚀性。
2. 循环选型优化循环选型优化主要是针对多级循环热泵系统。
多级循环热泵系统比单级循环热泵系统在制冷效率上更具优势。
但多级循环热泵系统的复杂性也更高，需要实现优化。
在多级循环热泵系统中，可以采用串联式、并联式、间接串联式等多种循环方式。
不同的循环方式有着不同的应用场景和适用条件。
根据具体情况选择不同的循环方式，可以达到更加优化的制冷效果。
3. 设备参数优化设备参数的优化包括制冷剂质量流量、冷凝器和蒸发器的尺寸、压缩机效率等方面。
制冷剂R32特性及其用于空气源热泵热水器的理论循环分析
ｈｉ ｈｅ ｈｅ ｅ ｉ ａ ｇ ｒｔ ｏｒ ｔｃ ｌＣＯＰ ｎ ｏｌ ｍ ｅ ｈ ａ ｉ ａ ａ ｉｙ Ｉ ｈ ａ ｄ ｖ ｕ ｅ ｔｎｇ ｃ ｐ ｃｔ ． ｔｓ ｏｗｓｔ ｔＲ３２ ｉ ｏｄ ｒ ｆ ｉ ｒ ｈａ ｓ ａｇｏ ｅ ｒｇｅ —
ａ ｏ ｉ ｏ ｃ ａ ｍ ｐ ｗ ａ ｅ ａ ｅ ｙ ｔ ｍ ． ｎｔｆ ｒ ａ ｒ ｓ ｕｒ ｅ ｈｅ ｔｐｕ ｔ ｒ ｈｅ ｔ ｒｓ ｓ ｅ Ｋ ＥＹ Ｏ ＲＤＳ ａｒ ｓ ｒ ｅ ｈｅ ｔ ｐｕ ｐ ｗ ａ ｅ ａ ｅ ； ｈ ｏ ｅ ｉａ ｙ ｌ ｎａｙｓｓ； ｔ ｅ ｍ ｏｄ — Ｗ ｉ ｏｕ ｃ ａ ｍ ｔ ｒ ｈｅ ｔ ｒ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｃ ｃｅ ａ ｌ ｉ ｈｒ ｙ ｎａ ｉ ｏ ｒｉ ｓ ｆｏｗ ｒ ｅ ｔｅ ｍ ｃｐｒ ｐｅ ｔｅ ； ｌ ｐ ｏｐ ｒ ｉｓ； ｐ ｒｏｒ ａ ｅ ｉ ｅ ｒ ｆ ｉ ｅ ａ ｔ Ｒ３ ｅ ｆ ｍ ｎｃ ｎｄ ｘ； ｅ ｒｇ ｒ ｎ ； ２
摘 要 介 绍 Ｒ３ Ｒ２ ２， ２和 Ｒ４ ７ ０ Ｃ以及 Ｒ４ ０ 四种 制 冷 剂 的 流 动 特性 和热 力 学 特 性 ， 对 采 用这 ４种 制 冷 １Ａ 并
剂 的 空气 源 热 泵 热 水 器 进行 理论 循 环 分 析 。从 计 算 结 果 可 以看 出 ， 采 用 其 他 ３种 制 冷 剂 的 系 统 对 比 ， 与 采
显 得 非 常 迫 切 ［ ］ 我 国热 泵 热 水 器 采 用 的 制 冷 剂 ２ 。 主 要 为 Ｒ ２ 部 分 采 用 Ｒ ３ａ ２， １ ４ ；日 本 主 要 采 用 Ｒ １ Ａ 和 Ｃ ； 洲 主 要 采 用 Ｒ １ Ａ， ４ ７ 和 ４０ Ｏ２ 欧 ４０ Ｒ ０Ｃ
基本设施 。生活热水 的用 量也成为衡 量舒 适性 的一 个重要指标 。有关数据表 明 ， 欧美 国家 冷 、 热水使 用
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图 １ 热泵热水器运行循环图
理论计算结果列表如下： 过渡工况：取 Ｔ０ ＝ ３������ ５℃ ，Ｔｋ ＝ ５２������ ３℃ ，过冷度 ２５℃ ，过热度 ３������ ５℃ ，制冷量为 １������ ４８ｋＷ 压缩机等 熵效率取 ０������ ５６，压缩机散热损失 ２６％ 。
２２４
表 ２ 过渡工况下热力计算
工质
Ｒ２２
Ｒ１３４ａ
Ｒ２９０
Ｒ４１０Ａ
Ｒ６００ａ
容积（ ｍ３ ／ ｈ）
１������ ５９
２������ ０７
１������ ８５
１������ ０８
５������ ０３
图 ２ 新型制冷剂 Ｒｍｉｘ 压 － 焓图 ２２５
其基本热力学参数为：
表 ８ Ｒｍｉｘ 制冷剂物理参数
临界 临界 液体
分子
工质
３������ １ Ｒ６００ａ 制冷剂介绍 目前市场上冰箱系统普遍采用 Ｒ６００ａ 制冷剂， 目前冰箱测试工况为蒸发温度 － ２３������ ３℃，冷凝温度
工质
蒸发 压力 （ ｂａｒ）
冷凝 压力 （ ｂａｒ）
压缩 功
（ ｋＷ）
制热 系数
压比
排气 温度 （℃）
５４������ ４℃，该蒸发温度对应热泵热水器环境温度约为 －
表 ４ 冬季工况下热力计算
工质
蒸发 压力 （ ｂａｒ）
冷凝 压力 （ ｂａｒ）
压缩 功
（ ｋＷ）
制热 系数
压比
排气 温度 （℃）
Ｒ２２ ３������ ５４ Ｒ１３４ａ ２������ ００７ Ｒ２９０ ３������ ４２５ Ｒ４１０Ａ ５������ ７５９
１７������ ４９５ １１������ ７４ １５������ ４８８ ２７������ ３３
３������ ６１ ３������ ７２ ３������ ６７ ３������ ５２
３������ ６８ ４������ ２ ３������ ４３ ３������ ５９
９１������ ４ ７０������ ８ ６８������ ２ ８５������ ８
夏季工况：取 Ｔ０ ＝ １９������ ９℃ ，Ｔｋ ＝ ５１������ ３℃ ，过冷 度 ３℃ ，过热度 ３������ ５℃ ，制冷量 ２������ １９６ｋＷ，压缩机等 熵效率取 ０������ ５７，压缩机散热 ２６％ 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｏｆ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｒ２２、 Ｒ１３４ａ， Ｒ２９０ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｉｎ ｆｕｌｌ⁃ｙｅａｒ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｂｙ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｃｙｃｌｅ ｄｉａｇｒａｍ． Ａｎｄ ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｉｘｅｄ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｔｈａｔ ｗｈｅｔｈｅｒ ｉｔ ｗａｓ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｆｏｒ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｗａｔｅｒ ｈｅａｔｅｒ ｏｒ ｎｏｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ������ｓ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ． Ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｉｘｅｄ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｗａｔｅｒ ｔｅｍｐｅｒ⁃ ａｔｕｒｅ ｈｅａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｓｙｓｔｅｍ．
５������ ０３４ ５������ ０８９ ５������ ００５ ４������ ６６
２������ ２０６ ２������ ３９ ２������ １２ ２������ １８
７６������ ５ ６４������ １ ６２������ ３ ７３������ ４
冬季工况：取 Ｔ０ ＝ － １０℃ ，Ｔｋ ＝ ４５������ ５℃ ，过冷 度 １１℃ ，过热度 ３������ ５℃ ，制冷量为 １������ ０４７ｋＷ，压缩 机等熵效率取 ０������ ５７，压缩机散热 ４０％ 。
还需要兼顾低温下高出水温度的要求，现采用新
型制冷剂 Ｒｍｉｘ，该制冷剂采用某种单位制冷量比 从表 ６ 可以看出 Ｒ６００ａ 在冬季低温工况下能 较大的制冷剂与 Ｒ６００ａ 按 照 一 定 的 比 例 混 合 而 效优势非常明显，但是压比偏高，因此压缩机回油 成，其压焓图如图 ２。 需要慎重考核。
表 ７ 冬季工况压缩机排气容积
关键词：热泵热水器 新型混合制冷剂 高水温
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ Ｕｓｅｄ ｆｏｒ Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ Ｗａｔｅｒ Ｈｅａｔｅｒ
Ｌｉｕ Ｘｉａｏｊｕｎ， Ｃｈａｎｇ Ｚｈｉｘｉｎ， Ｗａｎｇ Ｆｅｉ ［ Ａ������ Ｏ������ Ｓｍｉｔｈ （ Ｃｈｉｎａ） Ｗａｔｅｒ Ｈｅａｔｅｒ Ｃｏ． Ｌｔｄ． ， ２１００３８］
表 ３ 夏季工况下热力计算
工质
蒸发 压力 （ ｂａｒ）
冷凝 压力 （ ｂａｒ）
压缩 功
（ ｋＷ）
制热 系数
压比
排气 温度 （℃）
Ｒ２２ Ｒ１３４ａ Ｒ２９０ Ｒ４１０Ａ
９������ ０７ ５������ ６９ ８������ ３ １４������ ３
２０������ ００８ ０������ ５１５８ １３������ ６１２ ０������ ５１０７ １７������ ６ ０������ ５２０４ ３１������ ２４ ０������ ５６９６
Ｒ６００ａ １������ ０８９ ６������ １８ ０������ ４７６９ ３������ ０６ ５������ ６７ ６２
１０℃左右，其压缩机制冷能效能够达到 ２������ ０ 左右，换
算为制热能效约为 ２������ ６ 左右，而目前市场上热泵热水
３������ ２ 新型混合制冷剂 Ｒｍｉｘ 介绍
１８１０ ０������ ０５５
１４３０ ０
２０
０
２１００ ０
２������ ２ 制冷剂热力计算 下面对以上四种制冷剂进行热泵系统热力计算。 现选取 Ｒ２２、Ｒ１３４ａ、Ｒ２９０、Ｒ４１０Ａ 三种工质， 考虑一定的过冷度和过热度，对过渡季、夏季和冬 季三种典型工况进行热力计算，系统的理论循环 如图 １ 所示，
而且机组 ＣＯＰ 也偏低。 因此选择一种合适的制冷 剂使得冬季低温下热泵热水器能效的提高成为热 泵热水器发展的一个重大的课题。
２ 几种制冷剂的能效对比计算
２������ １ 制冷剂物性参数 目前市场上热泵热水器采用的制冷剂主要有 Ｒ２２、Ｒ１３４ａ、Ｒ２９０、Ｒ４１０Ａ 等制冷剂。 从表 １ 可以看出，Ｒ２９０ 的分子量最小，因此 在热 泵 热 水 器 中 该 制 冷 剂 的 充 注 量 最 少， 而 Ｒ１３４ａ 的临界温度最高，因此该制冷剂作为热泵 热水器获 得 的 热 水 出 水 温 度 最 高， 而 Ｒ４１０Ａ 的
从上述表格可以看出， Ｒ１３４ａ 制冷剂热泵能 效优势最明显，但是其压缩比最大，在低温工况下 不利于 实 现 热 泵 高 出 水 温 度。 Ｒ２２ 排 气 温 度 最 高，不利于实现热泵高水温，Ｒ２９０ 压缩比及临界 温度最合适实现热泵热水器的高出水温度。
３ 新型制冷剂的能效计算
表 ６ 冬季工况下热力计算
表 １ 热泵热水器制冷剂物理参数
临界 临界 液体
分子
工质
压力 温度 密度 ＧＷＰ ＯＤＰ
量
（ ＭＰａ） （ ℃ ） （ ｇ ／ ｃｍ３ ）
Ｒ２２ ８６������ ４７ ４������ ９９ ９６������ ２ １������ １７４ Ｒ１３４ａ １０２������ ３ ４������ ０６７ １０１������ １ １������ ２０７ Ｒ２９０ ４４������ ０９６ ４������ ２４ ９６������ ６７ ０������ ４９２ Ｒ４１０Ａ ７２������ ５７ ４������ ９５ ７２������ ５ １������ ０３８
热泵热水器制冷剂工质性能研究
刘小军 常智新 王菲
［ 艾欧史密斯（ 中国） 热水器有限公司，２１００００］
摘 要：本文利用利用热力循环图对 Ｒ２２、Ｒ１３４ａ，Ｒ２９０ 制冷剂在全年运行工况下进行了热力计算对比；同时对新型
混合制冷剂进行了理论热力计算，从压缩机可靠性运行的角度探索了其运用到热泵热水器的可行性。 理论计算结果表 明，在低环温条件下，新型制冷剂对提高热泵制热高水温有极大的优势。
０������ ４８４ ０������ ３７５ ０������ ４９ ０５������ １２
２������ ７７ ２������ ７９ ２������ ８ ２������ ６６
４������ ９４ ５������ ８５ ４������ ５２ ４������ ７４
８０������ ４ ５９������ ５ ５９������ ８ ７６������ ５
量
（ ＭＰａ） （ ℃ ） （ ｇ ／ ｃｍ３ ）
以冬季制冷量为 １������ ０４７ｋＷ 计算，压缩机排气容积 对比如表 ７。
为了实现即能够提高热泵热水器低温能效， 又能将压缩机排气容积缩小至合适的大小，同时
Ｒ６００ａ ５８������ １２ ３������ ６５
１３５
０������ ５６
２０
０
第一作者简介：刘小军（１９８５������ ３ ～ ） ，男，毕业于中国海洋大学工程热物理专业，现就职于艾欧史密斯（ 中国） 热水器有限公 司） ，主要从事热泵热水器制冷系统研究。