CO2系统压缩机应用分析
根据BSRIA/JARN的研究,2007年全球压缩机市场的总价值为211亿美元。其中,往复式压缩机市场约为119亿美元,旋转式压缩机市场约为49亿美元,涡旋压缩机市场为34亿美元,螺杆式压缩机市场为7亿美元,离心式压缩机市场约为2亿美元。
节能和环保是压缩机行业的两大主题。日本政府规定了取暖和制冷设备的平均COP值,还发布了日本版的RoHS(关于在电子电器产品中限制使用某些有害物质指令)。日本销售的所有房间空调器都采用了R410A制冷剂。日本厂商在开发压缩机的高效直流变频技术方面走在世界的前列。欧盟公布了WEEE指令(关于报废电子电气设备指令)和RoHS指令。美国环保署制定了新的制造标准,并于2006年1月开始生效。这一标准要求低于6.5万Btu/h的家用空调必须达到季节能效比(SEER)13或更高的数值。从2010年起,HCFCs将不允许在美国生产的新设备上使用。
这种情况下,环保型制冷剂的应用一直是暖通空调和制冷业的热门话题。近年来在这一领域中最紧迫的主题是开发CO2压缩机。CO2压缩机可应用于车用空调。车用空调是跨零界CO2制冷的一个最重要的应用领域。日本、美国以及欧洲的研究机构和厂商在这方面十分积极。欧洲公司如丹佛斯和Bock已经研制出车用空调的CO2压缩机。日本公司如Denso则开始小批量生产这种产品。上海交通大学也与一些公司合作,研制车用空调的CO2压缩机。
热泵热水器(HPWH)是CO2压缩机应用的另一块领域。CO2热泵热水器优势之一就是能把水加热到90摄氏度,而采用普通制冷剂的传统热泵热水器系统在相同情况下只能把水加热到55℃。此外,CO2热泵热水器的COP值可达4.9。
CO2热泵热水器在日本发展迅速。2005年,包括三洋、大金、日立、东芝开利、Melco和松下在内的9家日本公司联合研制的ECOCUTE系列CO2热泵热水器出货量达21万台。预计2008年的出货量将达到35万台。
三洋在旋转式CO2压缩机研发方面做得非常出色。其产品实现了高效率、低噪声、低振动和高耐受性。此外,这类产品采用二级压缩机制和内部中压系统,能经受住高压力的CO2。三洋还把变速CO2压缩机商业化,用于900W~2200W系列的家用热泵热水器。最近,三洋的400W和500W输出功率的单速制冷系统和500W输出功率的变速系统也已经商业化。现在,三洋正在增强其产品的安全性以用于各种设备(如商业制冷机、冷冻机和售货机等)。Denso、大金、松下、Melco和日立都开发了自己的CO2压缩机,用于热泵热水器产品。
过去几年,丹佛斯成功开发了一个CO2往复式压缩机平台,主要满足轻型商业设备的要求,如冰酒套(bottlecooler)。与压缩机同步开发的CO2冷却器也采用了机械扩展装置。这种阀门优化了操作过程,在各种环境和气温条件下都可运行。与此同时,这种阀门成为内部释放器,增加了CO2系统的安全性。
Dorin开发出世界上第一台半封压往复式CO2压缩机。这种压缩机能够用在HPWH和轻型、中型商业制冷设备中。功率从0.75kW到15kW不等的电机能够以中速和高速模式运转(1450rpm和2900rpm)。压缩机的直径从18mm到34mm不等。










