1热泵热水机组一般由压缩机、冷凝器、过滤器、膨胀阀、蒸发器等部件组成。
ODS淘汰行动的推进实施，蒙特利尔议定书正对大气臭氧层的恢复和全球性的环境保护发挥着显著而重要的作用。2007年9月在加拿大蒙特利尔召开的蒙特利尔议定书第19次缔约方大会上，国际社会又进一步达成了对于加速淘汰氢氯氟烃（ HCFCs）的决定。与此前的规定相比，蒙特利尔议定书对于氢氯氟烃（HCFCs）的总体淘汰目标提前了大约10年的时间。将这个*新的淘汰时间表世界各国加快了R22的替代步伐，欧洲国家已基本禁用了HCFC，美国也规定在新生产制冷设备中禁止使用R22。我国已加入WTO组织，我国制冷空调企业也将面临这些发达国家绿色产品的巨大压力，在工质替代问题上必须跟上发达国家的步伐。因此， R22的替代工作任务已十分紧迫。
2以R22为工质的热泵热水机组
目前中国市场上的机组大多采用R22工质，产品也相对成熟。现对以R22为工质的一次循环加热式空气源机组，根据国家标准GB /T21362？
2008？商业或工业用及类似用途的热泵热水机的名义工况，从热力学理论分析和试验测试两方面进行分析研究。
2. 1理论设计计算
根据名义工况，机组的冷凝温度T c = 56 ，机组的蒸发温度T v = 10 ，过冷度T sc = 10 ，吸气过热度T sh = 5.根据低温工况，机组的冷凝温度T c = 56 ，机组的蒸发温度T v = - 2 ，过冷度T sc = 10 ，吸气过热度T sh = 5.则理论循环每个状态点的参数及COP、压比的计算。
以R22为工质的机组受压缩机的限制，无法制取65以上的高温热水，目前市场上的多数R22压缩机其安全工作的冷凝温度*高仅为65.且当机组运行在高冷凝压力下时，其排气温度会非常高，从而导致压缩机润滑油的碳化，影响压缩机的使用寿命。
2. 2样机试验
以一台名义制热量45 kW，名义消耗功率为11. 5 kW的机组为例，该机组以R22为工质， R22的充注量为20 kg.对该机组按照国标GB /T 21362？ 2008的要求中一次加热式热泵热水机的试验方法对其进行测试。名义工况下实测COP与理论COP的比值为0. 681，低温工况下实测COP与理论COP的比值为0. 529.
2. 3样机的除霜控制
机组在冬季运行时，不可避免的要面临冬季运行结霜的问题，机组要解决除霜问题，主要从两个方面着手一是改进翅片换热器的结构设计，延缓结霜速度，二是结霜后能有效的除霜。机组通过在翅片换热器底部增加3排过冷管段，用以减缓结霜的速度，同时机组采用了反向运行的方式，通过四通阀换向，将运行模式切换，直接将压缩机的高温高压制冷剂蒸气通到翅片换热器管热中，以达到快速有效的除霜目的。因此翅片换热器的设计压力需要能承受压缩机排气的高压。
3制冷剂R744与R22的热物性比较
（ 1） R22无色无味，不燃、不爆，毒性小，对金属无腐蚀，使用安全。标准蒸发温度为- 40. 8 ，凝固温度为- 160 ，具有较好的热力性质和热物理性质。它在常温和普通低温范围内压力比较适中，单位容积制冷量大，传热性能虽然不如氨，但是比某些氟利昂工质（如R134a）强，溶水性差，在润滑油中有限溶解。
（ 2）常温下， R744是一种无色无味的气体，具有非常稳定的化学性质，既不可燃也不助燃。其相对分子质量为44. 01，临界压力为7. 3773M Pa，临界温度为304. 1 K，三相点温度为216. 6 K，三相点压力为0. 51795MPa，在标准大气压下，其升华温度为195. 0 K，升华潜热为573. 27kJ /kg，具有较大的单位容积制冷量。
R744的ODP = 0， GWP = 1，具有优良的经济性，且无回收问题；良好的安全性和化学稳定性，CO2安全无毒，不可燃，适应各种润滑油及常用机械零部件材料，即便在高温下也不分解产生有害气体；具有与制冷循环和设备相适应的热力学性质， CO2的蒸发潜热较大，单位容积制冷量相当高；具有良好的输运和传热性质， CO2优良的流动和传热特性，可显著减小压缩机与系统的尺寸，使整个系统非常紧凑。
R22与R744两种工质的物性对比。
4以R744为工质的热泵热水机组
R744是热泵系统工质替代中*有潜力的天然工质之一。CO2跨临界系统气体冷却器端的温度滑移可以与变温热源较好的匹配，它在热泵热水器方面的应用具有其它供热方式无法比拟的优势。
4. 1理论热力学设计计算
根据国标GB/T 21362？ 2008标准中热泵热水机（器）的名义制热工况。根据名义工况，机组的气体冷却器出口温度T c = 16 ，机组的蒸发温度T v = 10 ，吸气过热度T sh = 5 ，排气压力P d = 9. 5MPa，根据低温工况，机组的气体冷却器出口温度T c = 16 ，机组的蒸发温度T v = - 2 ，吸气过热度T sh = 5 ，排气压力P d = 9. 5M Pa，则R744的理论循环，每个状态点的参数及COP、压比的计算。
从理论分析可以得到以下结论，跨临界R744循环，其热泵运行下由于其温度滑移的特性，使之可以与水很好地进行换热，其制热效果显著，且其压比较小，压缩机的功耗要低。R744具有很高的单位容积制冷量，即相同冷量的机组，其R744的充注量要远少于R22，则机组的管路设计时，可以减小管径，使机组结构紧凑，节省许多材料；但R744的运行压力非常高，需要增加管壁厚度，且需要重新设计各能承高压的零部件。
4. 2试验结果测试
以一台日本某公司的名义制热量40 kW，名义消耗功率为10 kW的机组为例，该机组以R744为工质， R744的充注量为9 kg（远小于以R22为工质的机组）。机组还是按照GB /T 21362？ 2008的标准工况和一次加热式热泵热水机组的试验方法，进行试验。试验结果。
名义工况下实测COP与理论COP的比值为0. 628，低温工况下实测COP与理论COP的比值为0. 596.且机组能实现65以上的高出水温度。
4. 3除霜控制
以R744为工质的机组的压力非常高，其除霜的方法也与以R22为工质的机组的除霜方法不同，翅片换热器的设计压力要远小于排气压力的，因此，不能采用反向运转的除霜方式， 12M Pa的排气压力直接进入到翅片换热器中，会给换热器带来不可避免的损伤，如果讲翅片换热器的设计压力提高到能承受12M Pa的压力，那么换热管的壁厚需要大大提高，一方面壁厚加大会增加热阻，降低换热系数，需要增加换热面积来保证换热量，增加成本另一方面也给翅片换热器的胀管工艺带来极大问题，现有的模具无法满足大壁厚的铜管的胀管，需要重新设计模具。因此R744的除霜控制，是通过旁通减压的方式，通过一段由电磁阀控制的且串有一段毛细管的旁通管路，除霜时将电磁阀打开，并通过毛细管降低压力至换热器的设计压力以下，用较高温度的R744工质进入翅片换热器进行除霜。
5结语
通过对R774和R22的物性比较，以及理论循环的对比，并以相近热量的机组样机的试验结果作为依据，可以发现以R744为工质的热泵热水机组COP比以R22为工质的热泵热水机组约高5. 6%，并且以R744为工质的热泵热水机组可以实现65以上的高出水温度。R744与水具有很好的逆向换热效果，其跨临界循环可以很好的应用于热泵热水机组产品。作为一种环保工作，R744在热泵热水机组产品中能成为一种很好的替代工质。
