[发明专利]一种热泵混合工质的应用

说明书

本发明公开一种热泵混合工质的应用，所述热泵混合工质以摩尔百分比计，包括：45～85％低沸点组分，15～55％高沸点组分；所述低沸点组分为二氧化碳；所述高沸点组分为1,1,1,3,3‑五氟丙烷；所述热泵混合工质应用在环境温度为‑40～20℃、制热温度为30℃以上的热泵中。本发明所述热泵混合工质可以在保证工质安全性的前提下提升工质的临界温度(相较于CO₂)，降低系统的运行排气压力和压比，进而减少节流损失，提高系统的运行效率，降低系统的投资和运行成本。

技术领域

本发明涉及大沸程混合工质的应用领域，具体涉及一种热泵混合工质的应用。

背景技术

我国建筑能耗在全国能耗中占比大，而建筑能耗中很大比例为采暖能耗。相较于传统的燃烧和电采暖方式，使用热泵采暖具有高效和环保性。但传统的氯氟烃类(CFCs)和氢氯氟烃类(HCFCs)热泵工质会破坏大气臭氧层，已被各国禁止使用；而氢氟烃类(HFCs)热泵工质虽然臭氧消耗潜能值(ODP)为0，但其中大多数具有较大的温室效应潜能值(GWP)，也将逐渐被削减使用，并退出市场。基于环保的要求，二氧化碳(CO₂)等自然工质受到研究者的青睐。

CO₂具有较好的传热和热力性能，而且无毒、不可燃，ODP为0，GWP为1，安全环保。但其临界温度较低(约为31℃)，应用于热泵系统时，运行压力高，使得系统需进行耐高压设计，增加成本的同时也无法消除安全隐患。另一方面，CO₂应用于热泵时，其在气体冷却器(类似常规工质冷凝器)出口的温度高于临界温度时不能液化，节流过程的损失非常大，热泵的效率会急剧衰减，所以CO₂并不适用于冷凝入口水温高的中高温热泵系统。

HFCs类工质普遍具有较高GWP，其中GWP较低(小于700)的工质如HFC-32和HFC-152a等均具有可燃性，在实际使用过程中泄露容易造成安全隐患。1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)也是HFCs类工质，但不可燃。其GWP为820，ODP为0，环保性也较好，但在低环境温度下单位容积制热量小，仍然不能单独用于热泵系统。

混合工质具有物性互补的特点，将CO₂与HFC-245fa混合，或者再添加少量中间沸点组分，既能使混合工质GWP小于HFC-245fa，又能保证工质的安全性(不可燃)，并且能利用大沸程混合工质(指冷凝和蒸发相变过程的泡点和露点温度之差，即温度滑移大于30℃的非共沸混合工质)在两相区的温度滑移特性，采用回热循环提高系统效率，能很好地实现兼顾高效、环保和安全可靠的中高温热泵制热，具有极大的应用潜力。

现有技术中，CN104817999B公开了一种包含四氟丙烯和二氧化碳的组合物，由1～40wt％的二氧化碳、66～99wt％的四氟丙烯和其余组分(包括1,1,1,3,3-五氟丙烷)组成，主要用作可喷雾组合物，也可用作传热组合物，其主要成分为二氧化碳和四氟丙烯，并且四氟丙烯质量分数在60％以上，而本申请中四氟丙烯质量分数在36.5％以下，所以本申请与该专利涉及的是两种不同的混合物。

CN107974239B公开了一种含四氟丙烯的组合物，用作制冷和热泵工质、发泡剂或者阻燃剂等，由5～99wt％的四氟丙烯和选自1,1,1,3,3-五氟丙烷、CO₂及其他组元中一种或多种组成，其用作传热组合物时优选浓度范围为卤代烯烃质量分数在50％以上，但未记载不同组合物与二氧化碳的浓度配比。且其实施例1对系统性能的证明中，仅对表1所列4种制冷剂组合物在空调名义工况下的制冷性能进行了计算，但表1并没有给出这些制冷剂组合物的组分和比例范围。因此，其中的“相对COP、相对容量和排气温度”的计算结果指代模糊，不具有可复现性，因此并不具有支撑作用更是无法支撑该专利公开的其它众多组合物在此工况下的制冷性能。