一、技術定義與工作原理

二氧化碳熱泵（CO?熱泵）是以二氧化碳（R-744）為制冷劑的熱泵系統(tǒng)，其核心通過跨臨界循環(huán)實現(xiàn)高效熱能轉移。與傳統(tǒng)熱泵不同，二氧化碳在跨臨界循環(huán)中保持超臨界狀態(tài)（臨界溫度31.1℃，臨界壓力7.37MPa），高壓側壓力可達8-14MPa，放熱時通過氣體冷卻器而非冷凝器完成熱量釋放。

工作原理

壓縮：壓縮機將低溫低壓的CO?氣體壓縮至高溫高壓超臨界狀態(tài)（溫度可達80-100℃）。

放熱：高溫CO?在氣體冷卻器中與冷水或空氣換熱，輸出55-95℃高溫熱水或熱風。

膨脹：經膨脹閥后，CO?變?yōu)榈蜏氐蛪簹庖夯旌衔镞M入蒸發(fā)器。

吸熱：在蒸發(fā)器中吸收環(huán)境熱量后，CO?重新進入壓縮機循環(huán)。

二、應用場景

建筑供暖與熱水供應

住宅與商業(yè)建筑：可在-45℃低溫下穩(wěn)定制熱，為寒冷地區(qū)提供集中供暖或分戶采暖，末端兼容散熱器、地暖等多種形式。

大型公共設施：如北京八達嶺長城站供暖項目，采用一德CO?熱泵系統(tǒng)，運行環(huán)溫低至-20℃，室內溫度平均可達23℃，系統(tǒng)運行穩(wěn)定節(jié)能。

工業(yè)與農業(yè)領域

工業(yè)余熱回收：回收石化、食品加工等行業(yè)的低品位廢熱，轉化為高品位熱能用于生產流程。

農業(yè)溫控：維持大棚恒溫，提升農作物產量；冷鏈運輸中用于冷藏保鮮。

交通運輸

新能源汽車：大眾ID系列車型搭載CO?熱泵空調，低溫環(huán)境下提升電池續(xù)航能力。

三、核心優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

優(yōu)勢

環(huán)保性：ODP（臭氧破壞潛能）為0，GWP（全球變暖潛能）僅1，遠低于傳統(tǒng)制冷劑（如R410A的GWP=2080）。

高效節(jié)能：低溫環(huán)境下COP（能效比）仍可達2以上，制熱效率是傳統(tǒng)熱泵的1.5-2倍。

高溫輸出：可穩(wěn)定供應90℃以上熱水，滿足工業(yè)高溫需求。

挑戰(zhàn)

高壓系統(tǒng)要求：需采用不銹鋼管道、專用閥門等耐壓材料，成本為常規(guī)系統(tǒng)的2-3倍。

技術復雜性：需精確控制壓力與溫度，對傳感器、控制器精度要求極高。

維護成本：高壓部件易疲勞損壞，需頻繁檢測密封性和材料強度。

四、市場前景與發(fā)展趨勢

政策驅動

中國"雙碳"目標推動煤改電政策，CO?熱泵被納入《國家重點推廣的低碳技術目錄》。

歐洲通過《基加利修正案》限制高GWP制冷劑，加速CO?熱泵替代進程。

市場規(guī)模

全球：預計2032年CO?熱泵熱水器市場規(guī)模將達30.8億美元，年復合增長率6.9%。

中國：2024年中國空氣源熱泵市場規(guī)模達420億元，同比增長超30%;預計2030年將突破4000億元，年復合增長率(CAGR)超15%。

技術創(chuàng)新方向

多能耦合：與太陽能、地熱能結合，構建零碳園區(qū)綜合供能系統(tǒng)。

二氧化碳熱泵憑借環(huán)保性、高效性和廣泛適用性，成為能源轉型中的關鍵技術。盡管面臨高壓技術門檻和成本挑戰(zhàn)，但政策支持與產業(yè)鏈成熟將推動其大規(guī)模應用。未來，隨著跨臨界循環(huán)優(yōu)化和材料創(chuàng)新，CO?熱泵有望在建筑、工業(yè)、交通等領域全面替代傳統(tǒng)高碳能源設備，助力全球碳中和目標實現(xiàn)。

一德集團經過多年的發(fā)展，已建立了完整的熱泵產業(yè)鏈，并且擁有自己的核心部件以及主要配件工廠，產品橫跨供熱、熱水、空調、制冷、余熱回收、新能源汽車等領域。

一德致力于為家庭和商業(yè)應用提供高效節(jié)能的解決方案，產品涉及商用CO?熱泵系列機型、復疊CO?熱泵機組系列、戶用空氣源熱泵系列、CO?熱泵熱水器、工業(yè)用高溫、超高溫熱泵、水源熱泵、低碳清潔熱源站等類別。

在新能源領域，一德為行業(yè)用戶提供基于CO?熱泵技術的光熱一體、地熱、余熱回收、工業(yè)高溫制熱、原油加熱等能碳一體化熱能綜合利用解決方案。產品廣泛應用于鐵路站房、石油化工、礦產冶煉、基礎設施、教育院校、部隊營房、高速公路、園區(qū)場站等行業(yè)市場。