永磁同步变频离心式热泵技术

一、所属行业：暖通行业

二、适用范围：轻工行业、民用住宅集中供热、厂房工业基地采暖、大型综合商用楼宇供热。

三、技术内容： 

（一）基本原理

采用了双级压缩循环系统，通过变频调速与导叶联合进行负荷调节的蒸汽压缩制冷循环机组，高温高压的液态冷媒经两次节流后变为低温低压冷媒液体，进入蒸发器，被冷冻水（热源侧）加热，蒸发为蒸汽，然后被吸入压缩机，高速电机直驱叶轮对冷媒做功，使其压力、温度提高，然后通过冷凝器向冷却水（使用侧）放热，吸收热量后的冷却水通过管道引到用户侧，从而达到人工制热的目的。

（二）关键技术

1）“高压比”离心压缩机设计技术

通过 “高压比”离心压缩机设计，通过双级压缩实现 4.2以上的压比，更可通过三级压缩循环实现高达6.8 的压比，完全适用于水、地源、工业废热等不同热源类型，并满足地板、暖气片、空调采暖等采暖形式的要求。

2）“双工况”优化设计技术

针对机组同时满足夏季制冷与冬季采暖的“双工况”要求，改变传统以制冷或制热工况为单一设计点的方法，研制了兼顾制冷工况低压比大流量及制热工况高压比小流量的“全自由曲面”叶轮与低稠度叶片扩压器，避免压缩机效率的明显衰减。辅以双级压缩中间补气增焓的循环设计，以及多路孔板并联电子膨胀阀的可调节流控制，实现了压缩机“双工况”下高效运行。

3）高速电机直驱双级叶轮

永磁同步变频电机直驱双级叶轮做功，取消了传统离心机必须的增速齿轮，降低压缩机的机械损失，降低了压缩机噪声。

4）四象限可控整流技术

四象限机载变频器采用 PWM 可控整流技术，谐波电流小，满载时网侧THD 小于5%，功率因数达0.998; 针对压缩机全频率运行范围进行效率优化设计，采用BOOST 升压技术稳定提升主流母线电压，扩大恒转矩运行范围，变频器效率达97%。

 (三) 工艺流程：

 

图1：机组流程图

四、技术鉴定情况：

中国建筑科学研究院建筑能源与环境检测中心检测；已授权发明专利6 项，实用新型专利46 项。

五、典型用户及投资效益及主要技术指标： 

永磁同步变频离心式热泵技术具有完全的自主知识产权，填补了国内外研究与产品的空白，具有以下技术创新与技术特点：

1）机组能效及应用在系统工程中性能高：

① 以石家庄某生产基地为检测工程，由中国建筑科学研究院建筑能源与环境检测中心进行检测，热泵机组负荷率在97%、88%、76%下的平均性能系数COP 分别为6.38、6.58、7.00。国空质检（委）字（2014）第G04 号、国空质检（委）字（2014）第G05 号、国空质检（委）字（2014）第G06 号。

② 以丽景湾小区工程为检测工程，由中国建筑科学研究院建筑能源与环境检测中心进行检测，采暖系统平均能效数值为4.35，机组的平均性能系数为5.69。国空质检（委）字（2014）第G05 号。。

六、推广前景和节能潜力：

目前已推广的工程共 5 个，则可形成的节能量约为600×5=3000tce/a，减少二氧化碳排放3000×2.64=7920tCO2/a。预计2015 年推广工程到15 个，则节能量为9000 tce/a，减少二氧化碳排放23760 tCO2/a。预计2020 年行业内推广比例为35%，则节能量为5.1 万tce/a，减少二氧化碳排放13.46 万tCO2/a。