Hot water with a clean conscience | Alfa Laval

无愧于心的热水

二氧化碳热泵热水器正在帮助日本减少其二氧化碳足迹并帮助其公民降低能源成本。由于清洁能源在每个人的议程中占据重要位置,世界其他地区似乎也都准备冒险尝试一下。

日期 2022-01-27 作者 Paul Redstone

日本人喜欢泡热水澡是众人皆知的。事实上,热水占日本国内能源消耗总量的近 30%,对日本履行《京都议定书》义务的能力产生了重大影响。作为回应,日本提出了二氧化碳热泵热水器——一种可以显着减少家庭能源消耗和二氧化碳排放的解决方案。

该解决方案包括一个热泵和一个热水储存单元。它的特别之处在于它用二氧化碳作为制冷剂。作为一种天然冷却剂,二氧化碳的 GWP(全球变暖潜能值)系数低于传统的 CFC 制冷剂。这也是回收常见废弃物的绝佳方式。

日本政府坚信二氧化碳热泵,并将其视为履行其京都议定书义务的重要贡献,根据该义务,日本必须在未来五年内将二氧化碳排放量与 1990或1991 年的水平相比减少 6%。政府正在提供赠款,帮助住户购买二氧化碳热泵热水器,目标是到 2010 财年伊始,安装数量达到 520 万台。通过实施该计划,日本将在 2018 年之前实现其二氧化碳减排总目标的 10% 以上。

但同样的减排要求正在迅速蔓延到日本以外,在欧洲,这一设备已经售出超过 600,000 台。随着对高效能源需求的增加和二氧化碳排放要求变得越来越严格,全球市场潜力巨大。

二氧化碳热泵热水器将加热到90摄氏度所用的能量,比传统电热水器要节省65%左右。以这种方式加热水也比使用日本的城市燃气系统便宜 80% 左右。此外,不通过燃烧化石燃料的方式来加热水,产生的二氧化碳排放量可以减半。

二氧化碳热泵热水器由热泵和热水储存单元组成。两个组件串联,使得二氧化碳气体制冷剂在系统周围循环。该系统每使用一单位的电力,就能从环境空气温度中获取两个单位的能量,但它却可以产生超过三个单位的热水能量。通过热交换器从外部空气中收集制冷剂的能量。离心式风扇通常用于提供气流。使用气体压缩机在 10 MPa 的压力下将二氧化碳加热到大约 100 摄氏度,此时它变成了超临界流体。

来自加热的制冷剂的能量然后通过热交换器转移到水中,从而产生热水。这个阶段的水温在 5 摄氏度以上是合适的。喷射器或膨胀阀用于降低制冷剂的压力,使其冷却并恢复为二氧化碳气体。

目前约有 25 家公司在日本生产二氧化碳热泵热水器,其安装量在 2009 年 10 月下旬已达到 200 万台。许多公司现在正计划在欧洲和世界其他地区推出他们的设备。

更广阔的市场

阿法拉伐面向二氧化碳热泵热水器市场的主要产品是 APX10 钎焊板式换热器。它非常适合这个注重价格和空间的市场,它可以替代更大、更复杂和更昂贵的热交换器。但 OEM 部门和业务中心 BHE 的总经理 Peter Nobel 表示,二氧化碳热泵热水器市场只是更广阔的市场中的一小部分。

“这在日本是一个非常大的市场,在欧洲和美国也有潜力,在那里,更节能的新房建筑为二氧化碳热泵提供了潜力,”他说。 “但二氧化碳相关产品有更广泛的应用。我们正在开发可处理更大容量的二氧化碳应用的热交换器,市场对此很感兴趣。应用包括超市的冷藏运输和制冷系统。”

Nobel说,这些应用的发展很可能受到减少对环境的影响的政治压力的推动。

他还表示,阿法拉伐在这方面可以做出很大贡献。

“我们对传热有深入的了解,并围绕应用领域提供广泛的服务和支持,”他说。 “我们在设计工作和原型制作方面也有着很多的经验。”