CN1740263A - 臭氧破坏潜能为零的热泵混合工质 - Google Patents
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Abstract
臭氧破坏潜能为零的热泵混合工质，涉及一种中高温水源热泵机组使用的混合制冷工质。该工质含有1，1，1，2－四氟乙烷、1，1，1，2，3，3，3－七氟丙烷和1，1，1，2，3，3－六氟丙烷三种物质；也可在上述三种组分中加入丁烷后组成四元混合工质。其制备方法是将上述各种组分按其相应的配比在液相状态下进行物理混合。本发明不破坏臭氧层，符合环境保护要求；无毒、不可燃，其热工性能及热工参数均较好，可直接用于HFC－134a热泵机组中，压缩机与系统中的主要部件无需改动；应用该混合制冷工质的热泵机组可提供80℃左右的中高温热水。
Description
技术领域
本发明涉及一种中高温水源热泵机组使用的混合制冷工质，特别涉及一种完全不破坏臭氧层(即臭氧破坏潜能ODP＝0)的热泵工质。
背景技术
水源热泵技术是利用地热水、地下水、地表水(河水、湖水、海水)、工业废水等低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的电能输入使低位热能向高位热能转移，从而实现供热供冷的一种节能环保技术。水源热泵具有高效节能、运行稳定可靠、环境效益显著、一机多用等特点。由于水源热泵具有较高的效率、又几乎不受各个季节环境温度的影响、可以有效利用余热能源等特点，因此是目前制冷、空调行业的一个主要研究方向。
以往通常用作水源热泵的中高温工质为CFC-11和CFC-114等。但由于CFC-11和CFC-114均属CFC类物质，其臭氧损耗潜值ODP分别为1.0和0.85，对大气臭氧层有严重的破坏作用，而且它们的温室效应影响也很大，其温室效应潜能值GWP分别为4600和9800，发达国家已于1996年禁用，而发展中国家也将于2010年禁用。所以，开发对环境友好的水源热泵中高温工质是十分必要的，特别是需要完全不破坏臭氧层(即ODP＝0)的热泵工质。
为了满足暖气片供暖和防止病菌(如军团菌等)在生活热水中滋生，往往需要提供80℃左右的热水。
目前现有的热泵工质，或出水温度过低(氟里昂-22和1，1，1，2-四氟乙烷)，或对大气臭氧层有破坏作用(即ODP不为零)，或出水温度过高，以至于使原有压缩机无法正常工作。所以，急需完全不破坏臭氧层并能够使用现有压缩机提供80℃左右热水的热泵工质。
发明内容
本发明旨在研究开发适用于中高温水源热泵机组的混合新工质，使其既能不破坏臭氧层，且满足减少温室效应的环保要求；又具有较好的热工参数和热工性能，安全、可靠；并与现有的HFC-134a冷水机组设备和冷冻油相容，可直接充灌，在直接利用中常温水源(40℃左右)条件下，可提供80℃左右的中高温热水。
本发明的技术力案如下：
本发明提供的一种臭氧破坏潜能为零的热泵混合工质，其特征在于：该混合工质含1，1，1，2-四氟乙烷、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷和1，1，1，2，3，3-六氟丙烷三种物质，各组分的质量百分此含量分别为：
1，1，1，2-四氟乙烷 10～80％
1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷 5～80％
1，1，1，2，3，3-六氟丙烷 15～80％。
还可以在上述三种组分中加入丁烷，其组分的质量百分比含量分别为：
1，1，1，2-四氟乙烷 10～80％
1，1，1，2，3，3，3-七氟内烷 5～80％
1，1，1，2，3，3-六氟丙烷 13～80％
丁烷 2～10％
本发明提供的制冷工质，其制备力法是将上述各种组分按其相应的配比在液相状态下进行物理混合即可。
上述组分中的1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)，其分子式为CH2FCF3，摩尔质量为102.03，正常沸点为-26.1℃，临界温度为101.1℃，临界压力为4.06MPa。
1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)，其分子式为CF3CHFCF3，摩尔质量为170.03，正常沸点为-15.6℃，临界温度为102.8℃，临界压力为2.98MPa。
1.1，1，2，3，3-六氟丙烷(HFC-236ea)，其分子式为CHF2CHFCF3，摩尔质量为152.04，正常沸点为6.2℃，临界温度为139.3℃，临界压力为3.50MPa。
丁烷(HC-600)，其分子式为CH3CH2CH2CH3，摩尔质量为58.12，正常沸点为-0.5℃，临界温度为152.0℃，临界压力为3.80MPa。
本发明具有以下优点及有益效果：
a.环境性能：
本发明的制冷剂其臭氧破坏潜能(ODP)均为零，其温室效应系数(GWP)也较低，近似HFC-134a。本发明完全符合保护臭氧层，减少温室效应的环境保护要求。
b.热工参数：
HFC-134a制冷剂在常温热泵工况(蒸发温度27℃、冷凝温度71℃、过冷温度5℃和过热温度5℃)下，蒸发压力为706.2MPa、冷凝压力为2168.3MPa、压缩比为3.07、排气温度为87.9℃。而本发明用于中高温设计工况(蒸发温度40℃、冷凝温度83℃、过冷温度2℃和过热温度10℃)时，蒸发压力和冷凝压力均与HFC-134a在中常温热泵工况下的相近。说明了本发明可直接充灌于原HFC-134a的系统，而不需改动其它部件，就可提供较高的出水温度(80℃左右)。
c.热工性能：
本发明在上述设计工况下的供热COP为4.8左右、容积供热量为5100kJ/m3左右，热工性能较好。
综上所述，本发明不破坏臭氧层，可降低温室效应影响，符合环保要求；且无毒、不可燃，热工性能及热工参数均较好，可直接利用HFC-134a热泵系统提供中高温热水(80℃左右)，压缩机与系统中的主要部件不需改动，生产线不需改造。
具体实施方式
实施例1：将10％的HFC-134a、10％的HFC-227ea与80％的HFC-236ea在液相下进行物理混合。
实施例2：将45％的HFC-134a、25％的HFC-227ea与30％的HFC-236ea在液相下进行物理混合。
实施例3：将80％的HFC-134a、5％的HFC-227ea与15％的HFC-236ea在液相下进行物理混合。
实施例4：将10％的HFC-134a、5％的HFC-227ea、80％的HFC-236ea与5％的HC-600在液相下进行物理混合。
实施例5：将53％的HFC-134a、20％的HFC-227ea、20％的HFC-236ea与7％的HC-600在液相下进行物理混合。
实施例6：将80％的HFC-134a、5％的HFC-227ea、13％的HFC-236ea与2％的HC-600在液相下进行物理混合。
在设计工况下，即蒸发温度40℃、冷凝温度83℃、过冷温度2℃和过热温度10℃下，将上述实施例制冷工质的热工性能列于表1中。表1中还列出了HFC-134a的参数，以兹此较。
由表1可见，与HFC-134a相比，冷凝压力低，排气温度相当，供热工况下的COP和供热量相当，说明完全可以利用现有的HFC-134a热泵压缩机组成热泵机组，在中常温水源条件下(40℃左右)可以提供80℃左右的热水。此外，从表1还可看出，本发明的制冷剂的ODP值全部为零，GWP低于或近似HFC-134a。值得注意的是，由于加入了HC-600，本专利中提出的四元制冷工质的GWP值比相应的三元制冷工质小。因此，综合环境性能较好。
表1 实施例热工性能和环境性质
| 实施例 | 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例6 | HFCl34a |
| 蒸发压力kPa | 419.5 | 728.1 | 902.8 | 423.4 | 795.6 | 915.8 | 1018.2 |
| 冷凝压力kPa | 1338.4 | 2129.2 | 2545.6 | 1333.6 | 2255.9 | 2562.9 | 2802.4 |
| 压此 | 3.19 | 2.92 | 2.82 | 3.15 | 2.84 | 2.80 | 2.75 |
| 排气温度℃ | 93.3 | 98.6 | 102.1 | 93.6 | 99.2 | 101.9 | 103.2 |
| 供热COP | 4.97 | 4.74 | 4.69 | 4.98 | 4.70 | 4.67 | 4.62 |
| 供热量kJ/kg | 130.07 | 126.15 | 138.64 | 139.72 | 135.98 | 139.62 | 142.15 |
| 容积供热量kJ/m3 | 3250.4 | 4956.5 | 5924.9 | 3256.7 | 5216.6 | 5936.0 | 6470.0 |
| ODP | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| GWP | 1104 | 1586 | 1317 | 883 | 1344 | 1276 | 1300 |
Claims (2)
1.一种臭氧破坏潜能为零的热泵混合工质，其特征在于：该混合工质合有1，1，1，2-四氟乙烷、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷和1，1，1，2，3，3-六氟丙烷三种物质，各组分的质量百分比含量分别为：
1，1，1，2-四氟乙烷 10～80％
1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷 5～80％
1，1，1，2，3，3-六氟丙烷 15～80％。
2.按照权利要求1所述臭氧破坏潜能为零的热泵混合工质，其特征在于：所述混合工质还含有丁烷，其各组分的质量百分比含量分别为：
1，1，1，2-四氟乙烷 10～80％
1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷 5～80％
1，1，1，2，3，3-六氟丙烷 13～80％
丁烷 2～10％。
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