周子成

1 引 言

众所周知，天然制冷剂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（GWP=1）的环境友好型制冷剂。

CO2具有特别低的临界温度 （31.1℃）和高的临界压力 （7.38MPa）。因此，通常CO2热泵系统的工作压力比常规热泵高5至10倍以上，即在蒸发器吸热时 2.0至 4.0MPa，冷却器放热时 8.0至13MPa。由于低的临界温度，大多数CO2热泵是在跨临界循环运作，在超临界压力 （P＞7.38MPa）以上放热和在亚临界压力下蒸发。与常规的亚临界热泵循环不同，热量不是在冷凝器中工质凝结时放出，而是在换热器 （气体冷却器）中高压CO2气体被冷却时放出。

20世纪80年代末期，挪威科学家劳伦曾（Gustav Loerentzen）教授及其合作者发明了用于热泵热水器的CO2热泵技术，并获得了跨临界CO2循环专利。后来被称为Shecco技术。2001年日本电装（Denso）公司第一个制造出基于Shecco技术的热泵热水器产品。现在采用这类CO2跨临界热泵循环的产品 （商标为 “Eco Cute”）已被许多日本公司推向国内市场，其中有：三洋 （Sanyo）、前川 （Mycom）、依托密克 （Itomic）、日立 （Hitachi）、大金（Daikin）、松下 （Panasonic）、三菱电机 （Mitsubishi Electric，即Melco）、柯罗那 （Corona）、和东芝开利（Toshiba Carrier）等公司。部分公司已将产品推向国际市场，如德国、法国、英国等。

图1表示了日本生产的家用CO2热泵热水器的逐年产量和累计产量。

从图可看出，到2007年已累计产量超过100万台，2009年已超过200万台，到2010年累计产量已达到280万台。日本电力公司联合会的计划目标是到2020年实现累计产量达到1000万台。

近年来，极大多数日本生产的空气源热泵热水器，使用的最低环境温度都在-15℃到-25℃。表1列出了日本主要的空气源热泵热水器性能参数。……