在瓶装饮料生产过程中，高温热能需求广泛，涵盖清洗、灭菌、预热及浓缩等多个环节。传统加热方式（如燃气锅炉或电加热）不仅能耗高，还伴随碳排放与运行成本压力。高温热泵技术以其卓越的节能性和稳定性，正成为行业绿色升级的优选方案。

在饮料无菌灌装生产线上，需要使用高温热水（75℃～90℃）对包装清洗杀菌，同时还需要使用低温冷冻水（5℃～20℃）对包装进行冷却定型，冷热量是具有一定互补性的。传统工艺中，加热靠燃油蒸汽锅炉，制冷靠冷水机，除了采用板换进行了部分热回收外，没有更多的节能措施，使用复叠式水源高温热泵机组，可以同时实现高温制热与低温制冷功能，应用于无菌饮料前处理设备。

系统工作原理

就制冷/热泵机组而言，任何系统的单一制冷剂都有其固定的运行范围（指制冷剂的冷凝温度与蒸发温度区间），若实际的运行工况超出了合理范围，都会引起机组的保护报警乃至故障停机。采用双系统的复叠式设计，两个系统分别冲灌两种不同的制冷剂，其中A制冷剂可运行在高冷凝温度区间，而另一制冷剂B可运行于低蒸发温度区间；两系统通过中间蒸发冷凝器的热平衡实现热量传递，从而达到整个机组的稳定运行，在以A制冷剂高冷凝温度产生高温热水的同时，也实现了以B制冷剂低蒸发温度产生低温冻水。系统如下图所示：

复叠式水源高温热泵机组特点

①、机组分中温侧和高温侧两个不同的系统，两个独立系统通过复叠换热技术、双制冷剂耦合换热技术和水系统耦合技术整合于一体，通过复叠换热技术和双制冷剂耦合换热技术把热水进一步提升到85℃，并能在80℃进水、85℃出水这一工况长期、稳定运行。

②、在制取高温热水的同时产出最低7℃的冻水，满足饮料罐装过程冷却工艺的要求；

③、项目产品水体为热源，机组运行稳定、安全，可以实现水体的循环利用，运行过程无任何有害物质排放，是一种清洁环保的制热方式；

④、机组采用智能化控制，维护简单。

实验验证

使用中央空调冷（热）水机组综合性能测试台，对复叠式水源高温热泵样机进行测试，样机的型号为80HW-36WH，中温侧制冷剂使用R22，高温侧制冷剂使用R124a，测试的结果与理论计算的结果对比如下表：

项目 理论计算值 实际测试值

由上表对比可知，机组制热量比理论计算值大10%，输入功率比理论计算值大17%，电流比理论计算值大15%，COP比理论计算值小5%，排气温度基本一致，考虑到压缩机的效率及管路和阀件的压降损失等，上述结果仍在合理范围内。

结论

对于饮料包装行业，使用复叠式水源高温热泵机组，在制取85℃的高温热水时，可以免费获得7℃的冷冻水，机组综合能效比高达3.0，节能效果非常显著。