深入研究热泵热水器领域的工 质替代和部件优化，采用环保新工质，为提高蓄热效率、机组性能和新产品的产 业化提供可靠的理论依据。

1 成果简介由于能源的危机，中国面临着巨大的节能压力，要求我们大力发展节能减排的产业。近几年来，国内出现了很多水源热泵， 地热源热泵，空气源热泵等多种回收低品位热源的热泵技术，经验表明，这些技术得到了很好的推广，同时具有较强的适应性。但是对于废水和污水等工业和生活的废热，却没有很好的利用。企业和家庭的生活污水中含有大量的废热，现阶段，这些热量被大量直接排走，造成了巨大浪费。 本技术成果综合了空气源和废热水源等热泵的优点，具有从空气和废水中同时吸收热量的功能，同时加入了自循环和相关控制装置，换热充分，使热水器的热水温度能够稳定，同时最大限度的利用废弃能源，达到最高的系统能效比 COP（ =系统制热量/系统耗电量），系统 COP最高可达 10。系统样机如下图：图 1 余热利用高能效比热泵热水器样机 图 2 系统能效比随时间变化曲线 图 2 是实验系统运行时的系统能效比随时间的变化曲线，当系统稳定后，系统可长时间运行在高能效比（ COP=10）的工况下，系统能效比 COP 为 6~10 左右，相比电加热热水器和锅炉洗浴，节省电耗 80~90%，节省煤耗 80~90%， 应用前景广阔。本技术申报国家发明专利和实用新型专利。2 应用说明此系统可充分利用低品位热能，如废水热、地热、工业废热、交通工具废气余热等低温热源，适用范围较广。热水器采用自循环温控和液位控制系统，变频控制压缩机系统，确保热水达到指定温度才出热水，随着运行时间增加，热水温度恒定。热水温度 40~60℃。 热水器可用于洗浴中心或者商业酒店等场所，也可用在家庭洗浴和厨房使用。

-35°C超低温制热高效节能热泵专用压缩机，超低温工况下比传统采暖方式节能50%绿色零排放，无漏电、燃爆等安全隐患系统集成控制，全自动运行，无需专人维护

风能是一种清洁、无污染的可再生的能源。在目前常规能源比较紧张的情况下，风能的高效利用对于人类的发展具有重要的历史意义。目前，风能的利用方式主要是风力发电、风力提水和风力致热，与风力发电及风力提水相比，风力致热能量转换效率高、设备简单、成本低，很容易被接受，风能致热也将具有良好的应用前景。 本课题组在研究搅拌式风力致热技术的基础上研制了一种搅拌式风能热水机装置，该装置安装简便、成本低、致热效率高，并针对此风能热水机进行了一系列改良实验，研制了多种风况变化适应性强、成本降低的风能热水机装置。项目“风能热水机装置的研制”采用室外搭建风力机搅拌实验装置和室内模拟的方式进行了风能热水机装置的性能研究，包括风能热水机装置的设计研发及启动性能、致热性能研究，在自然变工况下高效率利用风能致热，成果进入国家科技成果库。相关发明专利5项，获得第二十五届上海市优秀发明选拔赛优秀发明奖，相关装置在第十五届工博会进行展出。相关技术在河北中科环保有限公司等得到应用。

酒店/洗浴场所一般应用: 多功能(热水、制冷、制热废热回收)自由组合选择; 夏季高校制冷同时洗浴热水(热水免费) ; 冬季高效回收污水热量产洗浴热水(耗能极低) ; 过渡季节根据实际冷热需分配热量

废水源热道热水机组，是本公司核心产品之一，该系列产品可回收废水余热，加热冷水或空气，热量被反复回收能够重新用于洗浴、生产工艺和热风烘干等，该系统利用强化换热技术、同池换水技术、废污水防堵塞技术、自动清洗技术和效率零衰减技术，使得设备广泛应用于酸碱腐蚀强和脏污的废污水和流体的余热回收再利用， 在印染、电镀、化工、洗浴等领域有广泛的用途，该系列高温产品能够以废热为热源，产生95C高温热水。 该系列产品适应能力强，能效高，制热速度快，能够变废为宝，减少废热污染。

世界能源和环境问题的日益严峻使人类对可再生能源和清洁能源的利用空前关注，太阳能的热利用便是可再生能源利用的良好途径。传统的太阳能热利用以家庭方式为主，存在诸多发展限制，因而发展规模化的太阳能热利用技术是未来太阳能利用的趋势。太阳能规模化热利用的最大障碍是其获取受制于气候因素，不能全天候稳定供热，因而必须寻求可靠、经济、环保的辅助能源，以实现热量的稳定供给。燃煤、燃油、燃气、电热等辅助供热方式均存在经济性、环保等限制因素，难以较好地满足使用要求。本项目以高效、环保的空气源热泵技术作为太阳能系统的辅助热源，开发出了『模块化太阳能热泵中央热水系统』成套产品，有效解决了传统太阳能规模化热利用的不稳定及经济性双重瓶颈问题，实现了全天候稳定供热。本产品是一种综合利用太阳能和空气热能，生产和供应50～60℃生活及生产用热水的集中供热成套装置，主要用于宾馆、酒店、健身房、营业性洗浴场所、厂矿和学校集体宿舍、住宅小区等的24小时生活热水集中供应，以及食品、医药、轻纺、化工等生产过程的产品预热或包装洗涤等热水供给。该装置的能量来源约为太阳辐射70％、空气热能20％，电能10％，年综合能效比高达8～12。 本项目的主要技术创新性和领先性在于：①综合经济指标先进，年均综合能效比达8～12，工程规模越大投资的经济性优势越明显。②环境保护方面的优势，本产品90％的能量来源于太阳能和空气能，仅消耗约10％的电能，没有任何环境危害，且初级能源利用率很高。③气候适应能力方面的优势，普通热泵一般难以较好胜任5℃以下的环境温度，本项目产品可胜任-15℃的环境温度并在此温度下保持较高的效率。④技术含量方面的优势，本项目产品采用模块化设计，可根据工程需要随意组合，整个“中央热水系统”只需采用一个控制仪就可实现系统中全部机组和设备控制，实现无人职守自动工作，并具有机组保护、故障诊断、远程监控等功能，用户使用极为简单、方便。 随着我国城市化建设进程的加快及人民生活水平的提高，中央热水工程的发展极为迅速，市场需求急剧增长。太阳能热泵中央热水系统以其远超过其他热水生产方式的经济性优势近年来受到了市场的高度瞩目，我国建设部及许多城市已经颁布了在新建建筑物中使用太阳能的鼓励性政策，江苏、广东等地还通过立法强制推行，这都是本项目发展的有力背景，该项目已经受到了众多厂家的关注。该产品以工程成套的方式销售和安装，市场售价约为每吨产水2～3万元，毛利率约为30％，年产量5000吨，连通工程安装及附属设备产值总计约1～1.5亿，产品可覆盖约4～6个省份，并带动经销商层面利润约500～800万元，目前产品市场需求处于迅速攀升阶段，具有良好发展前景。

跨临界 CO2 热泵系统可广泛应用于生活热水供应、采暖和工业干燥等诸多领域，同时在环境保护方面有很大的优势，且节能效果较好。随着国家政策的倾斜，我国对 CO2 热泵技术研究的不断深入, CO2 热泵热水器在我国将会有很好的发展前景。目前，西安交通大学与万宝、美的、格力等公司均有热泵热水器及其压缩机方面的合作项目。 随着人们对环境问题日益关注，自然工质作为制冷剂的研究方向逐渐成为制冷行业新的研究热点。由于 CO2 具有较好的热物理性质，因此 CO2 作为制冷剂的制冷、制热技术也在逐步走向成熟。对 CO2 压缩机的研究主要是一些国外压缩机生产企业，比如日本的 SANYO、MYCOM、DAINKIN 公司，意大利的 DORIN 公司等国际知名公司。而对于跨临界 CO2 热泵热水器的研究，日本的多家公司走在了世界的前列，并于 2001 年将小型家用 CO2 热泵热水器投入了市场。而对于商用 CO2 热泵热水器的研究和开发，在国内外尚未有成熟机型的出现。

本发明公开了一种基于相变储能的热泵空调及生活热水联合系统，利用两种相变材料在不同温度区间的储能耦合热泵空调及太阳能热水。该联合系统包括热泵空调单元、相变储能单元和太阳能热水单元；热泵空调单元包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、换热器，相变储能单元包括高温相变室、低温相变室、绝热层、进出口切换管路，太阳能热水单元包括太阳能集热器、电辅热、储水箱。该系统在夏季供冷，冬季供热，常年需生活热水的场所，通过相变储能单元内同时对高温与低温的储能与释能，实现在时间上转移热泵空调单元产生的能量，达到对用电量‘削峰填

该热水器把二氧化碳热泵热水器与太阳能热水器结合起来，提供四种制取热水模式：太阳能加热系统单独制取热水、太阳能加热系统与跨临界二氧化碳热泵系统同时制取热水、跨临界二氧化碳热泵系统单独制取热水、太阳能或电加热。辅助加热蒸发器跨临界二氧化碳热泵系统制取热水，可以满足各种不同的气候区全年有效的工作。 另外，本热水器充分利用跨临界二氧化碳热泵热水器的优点，即使在严寒地区，也可以制取50~C、90℃的热水。达到了节能、环保的效果。 例如，在阳光充足、太阳辐射强度很大的时段，太阳能加热系统单独制取热水即可满足需求；在阳光充足、太阳辐射强度不是很大的时段，可启动跨临界二氧化碳热泵系统作为太阳能加热系统的辅助，两系统同时制取热水；在阳光不充足及没有阳光的时段，太阳能系统无法有效工作，跨临界二氧化碳热泵系统单独运行制取热水；在寒冷的冬季，运行跨临界二氧化碳热泵系统，有充足阳光时，利用太阳能加热系统加热蒸发器；阳光不充足时，利用电加热器加热蒸发器，从而防止了蒸发器在低温条件下结霜的问题。特别是严寒地区，可以利用太阳能加热系统加热跨临界二氧化碳热泵系统的蒸发器，达到有效融霜的目的，保证了跨临界二氧化碳热泵系统在低温下的稳定运行。