CO2热泵原理
热泵的原理
热泵的原理
热泵是一种能够实现热量传递的装置，它通过运用机械能将低温区域的热量转移到高温区域。
热泵的工作原理基于热力学第一定律和第二定律，通过压缩和膨胀工作物质来实现热量传递。
热泵的工作原理可以分为四个基本过程：蒸发、压缩、冷凝和膨胀。
在蒸发过程中，低温区域的工作物质从液态转变为气态，并吸收周围的热量。
随后，工作物质被压缩到高温区域，在此过程中温度也随之升高。
在冷凝过程中，工作物质释放出热量，使得高温区域的热量升高。
最后，在膨胀过程中，工作物质通过扩大阀门的过程从高压区域进入低压区域，降温至低温点，准备进行下一轮的循环。
热泵的性能表现主要由其COP（Coefficient of Performance，
性能系数）来衡量，即在给定条件下，所得热量与所需输入的功率之比。
COP越高，热泵的能效性能就越好。
热泵主要应用在空调和供暖系统中。
在制冷模式下，热泵从室内吸收热量释放到室外，实现室内的降温。
在供暖模式下，热泵则相反地将热量从室外吸收并释放到室内，提供暖气。
总的来说，热泵利用机械能将热量从低温区域转移到高温区域，并以较低的能耗达到这一目的。
其工作原理基于热力学定律，通过蒸发、压缩、冷凝和膨胀过程实现热量的传递。
热泵的应用广泛且具有较高的能效性能，在能源节约和环保方面具有重要的作用。
二氧化碳热泵原理
二氧化碳热泵原理
CO₂热泵就是采用CO₂作为制冷剂的热泵或空调，普通热泵一般采用氟利昂作为制冷剂，两者的工作原理基本是一样的，都属于蒸汽压缩式，但也稍有不同，C O₂热泵属于超临界循环，即在冷凝器端，CO₂是不会被冷凝成液体的，而氟利昂冷媒在冷凝器端是被冷凝成液体再节流的。
热泵通常先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品位热能。
扩展资料：
热泵工作工质以前一般为氟利昂，但由于氟利昂对地球大气臭氧有破坏作用，为了保护地球的生态环境，除了提高热泵的制冷系数，有效利用能源以外，各国科学还致力于新型工质的开发，已有替代氟利昂的工质得到应用。
二氧化碳的电化学还原是一个利用电能将二氧化碳在电解池阴极还原而将氢氧根离子在电解池阳极氧化为氧气的过程，由于还原二氧化碳需要的活化能较高，这个过程需要加一定高电压后才能实现。
而在阴极发生的氢析出反应的程度随电压的增加而加大，会抑制了二氧化碳的还原，故二氧化碳的高效还原需要有合适的催化剂，以致二氧化碳的电化学还原往往是个电催化还原过程。
二氧化碳热泵技术
二氧化碳热泵技术摘要：CO2作为热泵工质在跨临界状态下循环，在气体冷却器中产生温度滑移，适合水的加热。
在分析了CO2跨临界循环特点的基础上指出，CO2可与传统的制冷剂及其替代物相竞争，具有较高的制热效率。
给出CO2热泵干燥系统的两种形式，并作简要分析。
指出CO2作为热泵工质面临的问题。
关键词：二氧化碳；跨临界循环；热泵热水器；热泵干燥1 CO2工质概述1.1 CO2工质发展史在1850年,Twing提出在蒸气压缩系统中采用CO2作为制冷剂并获英国专利。
1869年Lowe第一次成功使用CO2应用于商业制冷机,证实了CO2作为制冷剂的可能性。
1882年Linde设计开发了采用C02为工质的制冷机。
1884年Raydt设计的CO2压缩制冰系统获得了英国专利。
1884年Harrison也设计了一台采用CO2的制冷装置并获得了英国专利。
1886年Windhausen设计的CO2压缩机获得了英国专利,并于1890年开始投人生产。
随后C02制冷剂的使用有了快速的发展。
20世纪40年代在英国的船上广泛采用了CO2压缩机。
1931年,以R12为代表的CFCs制冷剂一经开发,便以其无毒、不可燃、不爆炸、无刺激性、适中的压力和较高的制冷效率,很快取代了CO2在制冷方面的位置,CO2逐渐不再被作为制冷剂使用,最后一艘使用CO2制冷机的船只在19 50年停止工作。
进人到20世纪末期,由于CFCs对于臭氧层和大气变暖的重要影响,为保护环境,实现CFCs替代成为全世界共同关注的问题。
世界范围内的CFCs替代进程在不断加快。
中国制冷空调行业的替代转换工作起始于上世纪90年代初。
前国际制冷学会主席G.Lorentzen在1989～1994年大力提倡使用自然工质,特别是对于CO2的研究与推广应用上起了很好的推动作用。
目前跨临界CO2热泵及其部件的开发研究已经成为制冷领域的热点之一[1]1.2 CO2工质的性质常温下,CO2是一种无色、无嗅的气体。
高效节能环保跨临界CO2 热泵技术
科技与创新┃Science and Technology&Innovation2020年第03期文章编号：2095－6835（2020）03－0080－02高效节能环保跨临界CO2热泵技术李林凤，王明，马瑞军，李宁，刘玉峰（北京大学包头创新研究院热能工程研究所，内蒙古包头014010）摘要：跨临界CO2热泵以CO2作为制冷剂，由回热器、气体冷却器、压缩机、蒸发器、气液分离器等各个部件组成，是一种新型的热资源回收利用的设施，具有效率高、运行成本低、应用范围广、稳定性和可靠性高、环保性良好等诸多优点，有着广阔的市场空间和应用前景。
关键词：跨临界；CO2热泵；节能；环保中图分类号：TU831文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.03.0311引言节能和环保是21世纪科技领域永不褪色两大议题。
余热回收是节约能源的一大重要途径，热泵技术在余热回收领域应用广泛，但受制冷剂的制约不能大范围推广应用，传统制冷剂如CFCs、HCFCs等对地球臭氧层造成破坏，导致温室效应比较严重，其在环保要求越来越严格的今天受到越来越多的限制。
因此，研发一种以高效、绿色环保为制冷剂工质的新型热泵技术是解决节能和环保问题的关键，其研究开发应用推广迫在眉睫。
自然制冷剂CO2作为传统制冷剂工质的替代物重新兴起[1]。
采用CO2工质作为制冷剂的跨临界热泵机组，因其对环境无污染、无破坏，系统运行稳定、设备紧凑并具有较高的系统能效比，作为一种高效、节能、环保的新型技术被广泛地开发和应用。
因此，跨临界CO2热泵机组具有较强的市场竞争力，有着广阔的市场空间和前景[2-3]。
2跨临界CO2热泵技术跨临界CO2热泵机组是一种热量转移装置，可以将从周围环境中吸取的热量传递给被加热的对象。
跨临界CO2热泵工作时，通过自身消耗一部分能量，把环境介质中储存的能量加以利用，对通过传热工质循环系统提高的温度进行利用，而整个热泵机组自身消耗的一部分能量占输出功的比例很小，因此，采用跨临界CO2热泵技术可以充分利用低品位能源，节约大量高品位能源。
CO2 冷热源系统在高速公路建设中的应用
摘要：二氧化碳空气源热泵是以C02作为冷媒，基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保的制冷制热技术。
系统利用压缩机做功，从自然界的空气中获取低品位热能，提供可被人们所用的高品位热能。
C02热泵由于改变了传统的燃煤、燃油供热模式，电能利用率较高，因此，它与常规热泵相比，除了制冷工质更加环保以外，还可以制取高温热水，比普通空气能热泵适用范围宽，可以在较低的环境温度下工作，扩大了热泵的应用领域；C02热泵的使用与当地地质条件无关，减少施工风险和缩短工期，扩展了热泵的应用范围。
它充分利用了可再生资源一一空气的能量，替代现有的燃煤、燃气、燃油或电锅炉等传统的供热方式，减少矿物能源的消耗，杜绝了温室气体、污染物的直接排放，具有显著的节能环保效果和经济效益。
1.技术概况二氧化碳空气源热泵是以CO2作为冷媒，基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能环保的制冷、制热技术。
系统利用压缩机做功，从自然界的空气中获取低品位热能,提供可被人们所用的高品位热能。
空气中的热量通过冷媒搬运到水中，用以冬季供暖、夏季制冷，同时可提供生活热水。
C02热泵机组可应用范围广，尤其适用于一些不方便接引热力管网的高速公路收费站及办公楼等建筑的采暖制冷与生活热水需求。
2 .技术原理Co2冷热源系统是由压缩机、气体冷却器、膨胀阀、蒸发器、储液器、回收罐组成的封闭回路。
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，经膨胀阀节流降压使温度下降，部分被液化，湿蒸汽进入蒸发器中汽化进入储液器，低压侧吸热量后成为过热蒸气进入压缩机升压提温，如此反复循环运动。
由于热泵系统采取冬夏季双工况运行，两季的运行工况及冷热负荷不同，造成系统中零部件的配置及工质的填充量不同。
通常冬季负荷小，夏季负荷大。
系统中回收罐的设计就是为了在冬季低负荷运行时回收夏季多余的工质。
本设计采用两组蒸发器并联设计，通过切换两组蒸发器来适应冬夏季的不同工况。
二氧化碳热泵供热技术介绍以及应用
微通道换热器
缠绕式换热器
二氧化碳热泵关键技术与创新
•技术点一、二氧化碳热泵关键部件设计 考虑到热泵系统运行时的高压和国内水质的状况，为保证效率和设备的 可靠性，我司采用单层套管式形式，管内为水管，外管为气管，材质选 用无缝不锈钢管以满足强度要求。
单层套管换热器
二氧化碳热泵关键技术与创新
•技术点一、二氧化碳热泵关键部件设计 回热器也被称为内部换热器，其功能是实现压缩机吸气与气冷出来的高 压气体之间的换热，以提高热泵的效率。可以选择的形式有钎焊板式换 热器、并联管式换热器、板翅式换热器等，我司设计为独特的多通道壳 管式换热器，高压侧多通道、低压侧单通道。
挪威奥斯陆市60m2建筑能耗分析
• 供热量需求占总耗能的53%
二氧化碳热泵特点与绿色经济
什么是二氧化碳热泵？ 二氧化碳热泵是以二氧化碳气体作为制冷工质的热泵。
为什么选择二氧化碳气体作为工质？ CO2不破坏大气臭氧层，ODP=0； CO2的全球气候变暖指数很小，GWP=1； CO2是天然工质，价格低廉，且无回收问题； 良好的安全性、化学稳定性； 在低温的条件下，也可以拥有很高的效率； 可以很轻松的获得90℃的高温热水。
注：太阳能热水器以每年阴雨天数120天计算，需辅助电加热。
二氧化碳热泵特点与绿色经济
日本是世界上二氧化碳热泵发展最快和应用最多的国家，据日 本热泵蓄热中心(HPTCJ )的2007 年研究报告表明,在日本采用热泵 技术可以削减10%的二氧化碳排放量，其中的2%是用二氧化碳热泵热 水器更换现有热水器的贡献。
二氧化碳热泵特点与绿色经济
4 3 1 ＋ ＝
Electricity Heat from the Air
HW Supply Energy
CO2热泵最优排气压力理论分析与试验
基金项目：国家海水鱼产业技术体系（编号：ＣＡＲＳ ４７）；上海市科委公共服务平台建设项目（编号：２０ＤＺ２２９２２００，１９ＤＺ２２８４０００）作者简介：刘孝厅，男，上海海洋大学在读硕士研究生。
通信作者：谢晶（１９６８—），女，上海海洋大学教授，博士。
Ｅ ｍａｉｌ：ｊｘｉｅ＠ｓｈｏｕ．ｅｄｕ．ｃｎ收稿日期：２０２２ １０ １７ 改回日期：２０２３ ０２ １５犇犗犐：１０．１３６５２／犼．狊狆犼狓．１００３．５７８８．２０２２．８０９２６［文章编号］１００３ ５７８８（２０２３）０５ ００７０ ０７ＣＯ２热泵最优排气压力理论分析与试验ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｏｐｔｉｍａｌｅｘｈａｕｓｔｐｒｅｓｓｕｒｅｆｏｒＣＯ２ｈｅａｔｐｕｍｐ刘孝厅１，２犔犐犝犡犻犪狅 狋犻狀犵１，２ 顾 众１，２犌犝犣犺狅狀犵１，２ 谢 晶１，２，３，４犡犐犈犑犻狀犵１，２，３，４（１．上海海洋大学食品学院，上海 ２０１３０６；２．上海冷链装备性能与节能评价专业技术服务平台，上海 ２０１３０６；３．上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海 ２０１３０６；４．食品科学与工程国家级实验教学示范中心〔上海海洋大学〕，上海 ２０１３０６）（１．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犉狅狅犱犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犛犺犪狀犵犺犪犻犗犮犲犪狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犛犺犪狀犵犺犪犻２０１３０６，犆犺犻狀犪；２．犛犺犪狀犵犺犪犻犘狉狅犳犲狊狊犻狅狀犪犾犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犛犲狉狏犻犮犲犘犾犪狋犳狅狉犿狅狀犆狅犾犱犆犺犪犻狀犈狇狌犻狆犿犲狀狋犘犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲犪狀犱犈狀犲狉犵狔犛犪狏犻狀犵犈狏犪犾狌犪狋犻狅狀，犛犺犪狀犵犺犪犻２０１３０６，犆犺犻狀犪；３．犛犺犪狀犵犺犪犻犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犚犲狊犲犪狉犮犺犆犲狀狋犲狉狅犳犃狇狌犪狋犻犮犘狉狅犱狌犮狋犘狉狅犮犲狊狊犻狀犵牔犘狉犲狊犲狉狏犪狋犻狅狀，犛犺犪狀犵犺犪犻２０１３０６，犆犺犻狀犪；４．犖犪狋犻狅狀犪犾犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾犜犲犪犮犺犻狀犵犇犲犿狅狀狊狋狉犪狋犻狅狀犆犲狀狋犲狉犳狅狉犉狅狅犱犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵〔犛犺犪狀犵犺犪犻犗犮犲犪狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔〕，犛犺犪狀犵犺犪犻２０１３０６，犆犺犻狀犪）摘要：目的：优化热泵系统性能，探讨二氧化碳系统在不同工况下的最优排气压力。
【热管理】纯电动汽车CO2热泵空调及整车热管理概述
【热管理】纯电动汽车CO2热泵空调及整车热管理概述摘要：随着“碳达峰”和“碳中和”目标的提出，交通运输业电气化的目标进一步加快。
其中电动汽车现在面临着由于低温采暖而造成的续航里程衰减严重和制冷剂选择等难题。
本文通过总结相关文献，综述了提高电动汽车续航里程的 CO2 热泵空调技术和电动汽车整车热管理系统。
在制冷剂选择上，分析了 R134a、R1234yf、R290、 CO2 四种新型制冷剂的优缺点；在CO2 循环系统中，介绍了基本跨临界CO2 循环系统的特点，重点阐述了对基本跨临界CO2循环系统的优化，其中包含带回热器的跨临界CO2循环系统及使用补气增焓技术的跨临界 CO2循环系统；对于热泵空调在电动汽车上的应用，分析了直接热泵的三换热器系统和二次回路系统的的工作模式和各自的特点；对于 CO2 热泵空调在整车热管理上，介绍了电动汽车乘员舱、动力电池和驱动电机热管理的需求，展示了直冷直热系统和二次回路系统的优缺点；最后总结指出 CO2 热泵空调系统将有效解决电动汽车冬季续航里程衰减严重的问题且能在整车热管理上发挥巨大作用，同时仍亟需在高温工况制冷、耐压、密封、控制和集成等问题上进一步探索。
由于传统燃油汽车消耗大量石油并排放汽车尾气，为了应对化石能源短缺、环境持续恶化等问题和达到“碳达峰”和“碳中和”的目标，发展新能源汽车是当前缓解两大难题的有效途径[1]。
随着科技革命与产业变革的不断推进，交通运输业电气化将是汽车产业的发展潮流和趋势，同时发展电动车是未来我国汽车工业产业结构调整与转型升级的重要战略举措[2]。
续航里程不足和难以提高是当前限制纯电动汽车发展的主要因素。
空调系统作为纯电动车仅次于电动机的耗能系统，其能耗的降低将对续航里程的提升至关重要，且空调系统的性能也已成为现代汽车消费者的基本要求。
不同于燃油车的是纯电动汽车由于没有内燃机，所以在冬季的乘员舱采暖无法使用内燃机的余热。
目前，电动汽车空调系统普遍是夏季时采用蒸汽压缩式空调制冷和冬季时利用电池对 PTC(Positive Temperature Coefficient,正温度系数)材料通电加热以满足乘员舱的采暖需求。
二氧化碳制冷和热泵循环
文章编号:ISSN1005-9180(2009)04-0042-07X二氧化碳制冷和热泵循环周子成(广东西屋康达空调有限公司,广东佛山528000)[摘要]二氧化碳制冷剂由于它的制热性能系数高和对大气的全球气候变暖潜能值小,现在获得了愈来愈多的应用,尤其是在热泵热水器和汽车空调领域。
本文论述二氧化碳制冷剂的各种制冷和热泵循环。
[关键词]二氧化碳;制冷;热泵;循环[中图分类号]TQ05115;TU833[文献标识码]AC arbon Dioxide C ooling and Heating C yclesZ HOU Zicheng(Guangdong Siukonda Air Conditioning Co1,Ltd1,Guangdong528000,China) Abstract:Owing to the hi gh coefficient of heating and low Global Worming Potential,The application of carbon dioxide refri gerant is more and more widely1Especially in the area of heat pu mp water heaters and car air conditioners1In this pa-per,the di fferent kinds of carbon diox ide refrigerant cooling and heating cycles are discussed1Keywords:Carbon Dioxide;Refrigeration;Heat pump;Cycle1引言二氧化碳(CO2)是一种不破坏大气臭氧层(ODP=0)和全球气候变暖指数很小(GW P=1)的天然制冷剂。
国际标准和国家标准中的编号是R744。
它安全、低毒、不燃烧、与润滑油和金属及非金属材料不起作用、高温下也不会分解成有害气体。
二氧化碳热泵原理
二氧化碳热泵原理
二氧化碳热泵是一种利用二氧化碳作为工质的热泵系统。
其工作原理是通过循环压缩制冷的过程中，将低温的热源（例如地下水、地下热能等）吸收的热量转移到高温的热源（例如供暖、热水等）。
具体来说，二氧化碳热泵的工作原理如下：
1. 压缩：二氧化碳热泵中的压缩机将低温低压的气体抽入并压缩成高温高压的气体。
这个过程会使气体的温度升高。
2. 冷凝：高温高压的气体经过冷凝器，与室外的低温环境进行热交换，使气体温度降低，从而释放热量。
3. 膨胀：经过冷凝器的气体变成低温低压的液体-气体混合物，通过膨胀阀进入蒸发器。
4. 蒸发：在蒸发器中，液体-气体混合物通过与室内的高温热
源进行热交换，吸收室内热源的热量。
在此过程中，二氧化碳的状态从液体转变为气体。
5. 循环：气体经过蒸发器后，又进入压缩机，循环进行上述的压缩、冷凝、膨胀和蒸发过程，以实现热能的传递。
通过上述循环工作原理，二氧化碳热泵可以从低温环境中提取热量，并在高温环境释放热量，实现热能的传递。
这种热泵系
统具有高效率、环保和节能的特点，被广泛应用于供暖、热水等领域。
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CO2跨临界循环热泵热水器实验研究李敏霞 龚文瑾 刘秋菊 马一太 鞠小雨天津大学热能研究所 300072Email: tjmxli@摘要：本文对CO2跨临界循环热泵热水器进行了实验研究，测定了压缩机功率，同时对热水器在不同工况下的工作情况进行了测试，发现在热水器在环境温度越高，其效率越高，在夏季，此热水器会有比较高的效率。
在出水温度为60o C 时，系统COP可达到3.0以上，但入水温度越高越不利于系统效率，因此适合于直流式供水系统。
如果CO2跨临界循环热泵热水器的制冷与热水功能同时利用，系统总效率可达5.0以上。
关键词：CO2跨临界循环，热泵热水器，COP1 引言CO2作为制冷剂具有独特的优势，加上目前的国际大环境，使得许多研究所和相关厂商对其工质系统作出了大量的深入的研究工作。
CO2跨临界循环气体冷却器所具有的较高排气温度和较大的温度滑移可与冷却介质的温升过程相匹配，以及气体冷却器出口温度越低，系统性能越好等特性，非常适用于热水系统。
CO2热泵热水器替代传统的电热水器可以削减CO2排放，据估算如果采用CO2热泵热水器代电热水器，每年可减少CO2排放量为几千万吨。
CO2热泵热水器从而得到了广泛和深远的发展，特别是在发达国家和地区。
20时世纪九十年代，挪威SINTEF能源研究所的G.Lorentzen 与Neksa Petter等人率先对CO2跨临界循环在热泵上的应用作了理论和实验上的研究。
研究表明，CO2跨临界循环不仅具有高的供热系数，而且系统紧凑，产生的热水温度高。
实验结果表明,在蒸发温度为0℃时，水温可以从9℃加热到60℃，其热泵系数可高达4.3。
同时，比起电热水器和燃气热水器，它的能耗可降低75％ [1、2]。
此外，他们发现CO2热泵系统比传统热泵热水器更为显著的优点是它易于提供90℃的热水。
日本是发展CO2热泵热水器最快的国家，它地处寒冷地带，全年中使用热水器的时间长。
据统计，在家庭中30%的能量为热水器所消耗。
早在1995 年，日本CRIEPI、东京电力公司和DENSO公司的M .Ssikawa、K.Kusakari[3、4]等人就开始合作研究CO2热泵系统,开发家用以CO2为工质的热泵热水器。
通过对性能的计算、相关的理论分析，搭建原形试验台进行试验研究，实现了热泵水器的商业化。
当时该机组经改善后,COP可大于3.0。
Sanyo公司研发出了高效多功能天然工质CO2热泵式加热器，其制热功率为7kW，可广泛应用于地板、浴室加热系统和除湿系统。
通过环境测试，储水罐加热COP值可达4.0。
此外他们还研制了寒带气候用天然工质CO2热泵式热水器，成功的解决了适用于CO2的新型压缩机和水－CO2热交换器等技术难题。
可使产品在室外温度为-20℃的情况下，仍能保持高达4.5kW的制热能力[5、6]。
相对其他发达国家，我国对CO2热泵的研究稍晚一些。
天津大学、上海交通大学、西安交通大学、合肥通用机械研究所等单位对此进行了多方面深入的研究。
本文对CO2跨临界循环热泵热水器进行了实验测试。
2 实验系统图1 显示了实验系统图，同时也是实验系统的采集界面。
整个系统工作的原理是低温低压的CO2工质经压缩机压缩变成高温高压的气体，然后进入气体冷却器与水进行换热，水吸收工质的热量变成热水提供给用户，高温高压CO2工质被冷却之后进入回热器，与蒸发器出口的低温低压的CO2换热，高温高压CO2工质继续被降温，而低温低压的CO2工质实现过热，降温后的高压CO 2工质经过电子膨胀阀节流降压变成低温低压的两相CO 2工质，进入蒸发器与空气进行换热，低温低压的两相CO 2工质吸热后变成气相，进入回热器与高温高压CO 2工质换热形成过热，进入压缩机进行压缩，形成一个循环。
实验是在热平衡室进行的，但只需蒸发器侧控制室内环境温度。
CO 2热泵热水器实验系统由以下几个部分(子系统)组成：热泵系统，空气系统，水系统，加热系统，数据测量系统以及数据采集系统。
热泵系统包括压缩机、蒸发器、气体冷却器、内部热交换器和电子膨胀阀。
压缩机是CO 2 涡旋式变频压缩机，排量4.0cm 3 /rev ，额定输入功率1.8KW 。
蒸发器为铜管铝片翅片管式换热器，气体冷却器为内外铜管管套式换热器，总管长12m ，其中制冷剂在内管流动，水在内管外流动，设计出水温度60o C 。
设计热量为5.5kW 。
内部热交换器采用内外铜管式换热器，其中内管为高压制冷剂，内管管外为低压制冷剂。
本实验台使用的是电子膨胀阀，其调节方式可分为单步调节和连续调节。
加热系统为蒸发器侧室内有加热器用来平衡蒸发器的吸收的热量，使通过蒸发器的空气保持一定的温度。
空气系统包括风机、整流板、喷管和管道组成，布置整流板使风能够均匀地通过蒸发器。
风机为变频风机，可调节风机流量。
水系统包括供水箱，回水箱，水泵和制冷水机。
制冷水机用来提供冷水，以降低供水温度和平衡热水的热量。
数据测量系统以及数据采集系统包括压力传感器，铂电阻、热电偶和压缩机功率计，风机功率表和和压差测量采用喷嘴前后压差的测量，采集模块和软件界面。
3.实验结果与讨论3.1压缩机效率对CO 2跨临界循环热泵热水器进行了测试，并对系统中的压缩机效率进行了分析。
图2表示了压Pressure ratio E f f i c i e n c y o f c o m p r e s s o r图1 CO 2 跨临界循环热泵热水器实验系统图2压缩机效率与压比的关系缩机效率与压缩机压比之间的关系。
从图中可以看出压缩机效率基本在64%左右，压比小效率就稍微高一些。
根据实验数据拟合了压缩机效率与压缩机压比之间的关系式，如公式1所示。
2121264946.116694.8755.10⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=P P PP η (1) 3.2 环境温度的影响热泵热水器在使用时环境温度总是在变化的，特别是夏季冬季环境温度的差别是非常大的。
如果当环境温度发生变化时，CO 2蒸发吸热量也会发生变化，从而导致系统运行效率及水出口温度的变化。
图3和图4给出了环境温度变化时，如水温度与流量保持不变的情况下，出水温度和系统的效率变化的情况。
环境温度高，蒸发温度高，出水温度以及效率都会增加，因此在夏季热水需求量最大的季节，此热水器的夏季的效率是比较高的。
3.3入水温度的影响图5和图6给出了入口水温对热泵热水器的影响的情况，随着入口水温的增加，出水温度提高，但效率下降，这是因为如水温度将影响系统气体冷却器的出口温度，而气体冷却器工质出口温度越高，系统效率则越低。
因此如果采用热泵热水器的气体冷却期采用储水罐沉浸式，则系统效率会随着水温的升高而下降。
如果采用带水泵循环式储水罐加套管式换热器形式，也会出现此问题，因此从节约能源的角度出发，CO 2跨临界循环热泵热水器应该采用直流式，不带储存装置。
除非用户利用夜间电价便宜，在夜间制热水储存，白天用，则可采用储水罐沉浸式，或者以制冷为主，产热水为辅的使用方式，采用储水装置。
3.4 制冷与热水相结合方式以改变水温实验数据进行分析，图7表示了改变水温情况下，蒸发温度变化与各温度之17.52124.52831.535Inlet temperature of water (o C) C O P hInlet temperature of water (o C)O u t l e t t e m p e r a t u r e o f w a t e r (o C )10121416182022242628Air temperature of evaporator side(oC) O u t l e t t e m p e r a t u r e o f w a t e r (o C )Air temperature of evaporator side(o C)C O P h图3改变环境温度情况下，热水器出水温度变化图4改变环境温度情况下，热水器COPh 的变化 图5改变入水情况下，热水器出水温度变化 图6改变如水温度情况下，热水器COPh 的变化间的关系，发现随着给水温度的上升，蒸发温度也上升。
虽然出水温度上升，空气的出口温度也会上升，当蒸发温度太高，会导致出口空气的除湿能力不足，从图7中可以看出在此条件下出口空气温度在12.4~17.3o C 之间，有两个工况如果进行供冷，还需要采取其他措施进行除湿。
图8显示制冷时的COP 以及供热水时的COPh 和制冷与热水相结合时COP total 的情况。
COP total l 由公式2计算得到。
发现如果制冷与热水都能被利用则系统总效率大于4.35，最大可达5.17，此时的热水出水温度为62o C ，冷空气出口温度为12.4 o C 。
从图8中也发现，蒸发温度越高反而效率越小，这是由于气体冷却器出口温度造成的。
当进水温度升高，蒸发温度升高的同时，气体冷却器的工质出口温度也升高，并导致产生的冷量与热量都减小，而压缩功率却稍有增加，最终导致系统效率下降。
因此采用制冷与热水相结合方式，并合理选择设计工况，会使系统总效率高达5.0以上。
⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=W Q Q COP c h total （2）4．结论1）在制取60o C 的热水时，CO 2跨临界循环热泵热水器的制热效率可达3.0以上。
2）在低入水温度情况下，CO 2跨临界循环热泵热水器使用效率虽蒸发温度升高而升高，因此在夏季，此热水器会有比较高的效率。
3）CO 2跨临界循环热泵热水器的入水温度太高会降低系统地效率，因此应采用直流式系统。
4）采用制冷与热水相结合方式，合理选择设计工况，会使CO 2跨临界循环热泵热水器系统总效率可达5.0以上。
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