[发明专利]一种中高温热泵混合工质

说明书

本发明公开了一种中高温热泵混合工质，适合作为冷凝温度为60～110℃的中高温热泵系统的制冷剂。该组混合工质由HFC‑134、HFC‑152a和润滑相容剂按不同的质量比例组成的三元混合物。其制备方法是，将上述各种组元按指定的配比在常温下进行物理混合，得到相应的混合工质。本发明工质不破坏臭氧层，符合环保要求；热工参数适宜，循环性能优良，既可采用HFC‑134a空调压缩机优化设计新工质中高温热泵系统，又可将新工质直接应用于原HFC‑134a空调机组，将原空调机组转换为新工质中高温热泵机组。

技术领域

本发明属于热泵或制冷、空调系统中的制冷剂，具体涉及一种中高温热泵混合工质。

背景技术

热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低位热能，经过电能做功，提供可被人们所用的高位热能的装置。近年全球热泵技术快速发展，日本和欧洲等已是热泵技术发达地区。中国热泵市场处于起步阶段，但随空气质量(如雾霾)、环保等问题日益突出，热泵市场将快速发展。中高温热泵主要应用于蔬菜快速脱水、烟草熏蒸；相比于传统的烧煤或者锅炉加热，高温热泵安全环保，可自动化。为满足工业要求，热泵技术正向中高温(冷凝温度为70～100℃)，高温(冷凝温度高于100℃)热泵方向发展。制约中高温热泵技术发展的关键问题之一，就是缺乏适合的循环工质。

以往通常用热泵的工质为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。

目前，热泵所用工质大多为1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)，但不能提供很高的出水温度。通常空调热泵冷水机组用的HFC-134a机组提供热水是60～65℃，再高则冷凝压力过高，循环性能恶化，严重影响热泵机组的设备、系统和管路的配置。因此需要采用正常沸点相对较高的制冷工质，即所谓中高温工质，以保证合适的供热效果，同时又兼顾空调效果。

制冷剂和润滑油必须在系统中循环而在宽的温度范围内不经受相分离。典型地，制冷剂和润滑油具有其中它们经受相分离的低温和高温区域。过度的可混溶性可能是有问题的。例如，在润滑剂中的高浓度的制冷剂可大大降低该润滑剂的粘度，不利地影响该润滑剂润滑并且保护传热装置的部件的能力，导致该装置的增加的磨损、缩短的寿命和更低的性能。润滑剂中溶解的制冷剂在其从压缩机的一个区域流向另一个区域(例如，低温至高温区域)时也可引起润滑剂混合物的发泡和鼓泡。此外，溶解在润滑剂中的制冷剂基本上被捕获并且从循环中取出，由此降低系统的能力。因为制冷润滑剂的有效运行不仅要求合适的润滑特性和适当的粘度，而且还要求与制冷剂的适当相容性，在制冷剂上的变化时常需要润滑剂上的相应变化。

EP0422182披露了通过季戊四醇和C6-8一元羧酸的缩合制备的润滑剂，这些润滑剂与以下高度或完全氟化的烃几乎完全可混溶：例如1,1,1,2-四氟乙烷(通常被称为HFC-134a)、二氟甲烷(HFC-32)、三氟甲烷(HFC-23)、五氟乙烷(HFC-125)、1,1,2,2-四氟乙烷(HFC-134)、1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)和类似物。类似的润滑剂还被披露于美国专利号5,964,581中。

尽管将润滑剂加入到系统中用于润滑压缩机的移动部件，但是润滑剂还起到热流体的作用，影响能力和效率。例如，润滑剂可以通过改变传热系数、降低达到操作温度需要的压力、并且增加压力降来影响能力。润滑剂还通过改变压缩机的等熵效率影响效率，这将提高或降低对于给定排放压力的排放温度。目前商业上与制冷剂如R-410A一起使用的润滑剂未必是在所有使用条件下相容的R-32和HFC/HFO共混物，引起对系统中不充分的润滑、差的回油、以及过量润滑剂滞留(hold-up)的可能性的关注。