1.前言
饮料加工是个能耗大户。日前，据中国饮料工业协会透露，《饮料制造能耗限额》标准开始试行。 标准第一起草人、中国饮料工业协会高级工程师马泽生表示，节能环保应该是饮料行业应该紧抓不放的热点。新形势下行业竞争加剧，使饮料企业对饮料装备、原材料、包装等需求提出了更高的要求，高效、节能、降耗、清洁生产是必然的发展趋势。通过技术进步和自主创新来抓好节能环保工作，是企业发展的社会责任。
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，然后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。
2.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：

3.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。
机组的应用如下图所示：

4.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
制热量 kW 36.6 40.24
输入功率 kW 16.8 19.78
额定电流 kW 33.2 38.27
能效比 COP 2.18 2.03
高温侧排气温度 ℃ 110 108.7
热水进出水温度 ℃ 80/85 80.1/85.3
冻水进出水温度 ℃ 12/7 12.1/7.3
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。
5.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。