1. 技术名称

热泵喷气增焓转子式变频压缩机技术

2. 适用范围

北方低温寒冷地区住宅和商用建筑的采暖热泵， 解决低环境温度下系统制热衰减的问题， 产品能力单台可以做到16HP， 但冷媒特性要求环境温度不低于-30℃， 否则机组无法正常运转。

3. 技术内容

3.1 技术原理

技术成果通过开发热泵采暖专用压缩机， 热泵喷气增焓转子式变频压缩机依托热泵技术和喷气增焓技术， 形成适合大规模产业化的“R410A/R32+喷气增焓+变频” 技术模式。 喷气增焓的系统结构原理如下： 从冷凝器( 使用侧) 出来的液态制冷剂分为两路， 主路为制冷剂回路进入经济器， 与支路换热后经过节流直接进入蒸发器( 室外热源侧)， 辅路为补气回路， 节流后与主路在经济器内换热， 冷媒闪发为气态， 通过辅路进入压缩机泵体中， 与原有的冷媒混合， 增加了压缩机中的冷媒质量流量， 实现制热量的提升。

图 1 喷气增焓的系统结构原理

3.2 主要创新点

( 1) 特殊设计喷射管结构， 采用中间板喷气路径， 实现对上下气缸的交替喷气， 增加低温环境工况下系统的制热量和制热能效， 同时降低冷媒的排气温度， 提高可靠性。 相比于普通压缩机， 补气回路的增加使系统和压缩机结构更复杂， 通过采用 DLC 叶片、 球墨铸铁曲轴、 合金活塞等部品材质的提升保证可靠性， 通过超精加工减小间隙、 降低油循环量技术保证性能。

( 2) 为满足低温环境下 65℃出水的苛刻要求， 低温采暖转子式压缩机长时间处在大压比负载下， 轴受比较恶劣， 为了满足可靠性的要求， 对重要的摩擦部品进行特殊的表面处理。 为满足部分商用采暖、 热水项目的要求， 开发大规格转子式压缩机， 采用多支撑结构确保压缩机在高速高负荷时轴系的可靠性和稳定性， 并且自润滑轴承、 主动供油到多支撑部位， 确保润滑。

4. 节能与温室气体减排效果

作为供暖机组核心动力零部件， 转子式压缩机采用喷气增焓技术进行优化， 在名义制热工况下， 能效提升 12.8%， 系统名义制热能效平均在 2.1 以上， 理论上可节省原煤消耗总量的50%以上。 以北方 100m2 的住户在环境温度-12℃使用为例， 采暖季一般运行时间平均 4 个月， 燃煤总消耗量约为 2t( 相当于1.8t 标准煤)， 在低温工况下能效 2.1 以上， 相当于 857kg 标准煤， 节省 943kg 标准煤， 减少 CO2 排放 2470kg； 按年销量 20万台计算， 节煤量 18.86 万 t/a， CO2 减排 49.4 万 t/a。

5. 技术示范情况

该技术成果已在多家客户处匹配， 共安装 100 万余台。 以北方某项目为例， 采用该产品搭载机组在北方试点运行， 2017年稳定运行一个采暖季， 低温名义工况下性能 2.41， 节省燃煤1053kg 标准煤/台， 减少 CO2 排放量 2759kg/台。

6. 投资估算

与普通转子式压缩机相比新增喷气管， 部分零部件结构更新， 需要投入和改造设备来满足热泵采暖压缩机的特殊要求，如偏心精磨抛光机改造、 总装总成流水线改造、 焓差室系统试验设备改造等。

以产能 20 万台/月的采暖压缩机( 大规格) 生产线投资改造为例， 技术产品寿命 10 年， 初期投资 1400 万元， 生产线运行费用 850 万元/月。

7. 投资回收期

以产量 20 万台的采暖压缩机生产线投资改造为例， 回收期约 6 个月。

8. 技术成果转化推广前景

该技术为全球首家推出的热泵喷气增焓转子式变频压缩机， 拥有完全的自主知识产权， 已申请并获得专利几十项。 当前热泵仅占采暖行业市场容量份额 1%左右， 采用喷气增焓的转子式压缩机则更少。 随着国家节能减排工作不断深入， 清洁能源供暖是未来发展趋势。 低温热泵产品技术应用会稳定发展，未来有较大的推广空间