專利名稱：一種適用于常溫水源熱泵的四元中高溫制冷工質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種制冷劑，涉及一種適用于常溫水源熱泵的四元中高溫制冷混合工質(zhì)。
背景技術(shù)：
水源熱泵技術(shù)是利用地?zé)崴?、地下水、地表?河水、湖水、海水)、工業(yè)廢水等低溫低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的電能輸入使低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)供熱供冷的一種節(jié)能環(huán)保技術(shù)。水源熱泵具有高效節(jié)能、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、環(huán)境效益顯著、一機(jī)多用等特點(diǎn)。由于水源熱泵具有較高的效率、又幾乎不受各個(gè)季節(jié)環(huán)境溫度的影響、可以有效利用余熱能源等特點(diǎn)，因此是目前制冷、空調(diào)行業(yè)的一個(gè)主要研究方向。
以往通常用作水源熱泵的中高溫工質(zhì)為CFC-11和CFC-114等。但由于CFC-11和CFC-114均屬CFC類物質(zhì)，其臭氧損耗潛值ODP分別為1.0和0.85，對(duì)大氣臭氧層有嚴(yán)重的破壞作用，而且它們的溫室效應(yīng)影響也很大，其溫室效應(yīng)潛能值GWP分別為4600和9800，發(fā)達(dá)國(guó)家已于1996年禁用，而發(fā)展中國(guó)家也將于2010年禁用。所以，開發(fā)對(duì)環(huán)境友好的水源熱泵中高溫工質(zhì)是十分必要的。
目前，水源熱泵所用工質(zhì)大多為氟里昂-22(HCFC-22)和1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)，但不能提供很高的出水溫度。水源熱泵若用于區(qū)域供暖，往往需要提供70℃左右的熱水，制冷工質(zhì)在冷凝器內(nèi)的冷凝溫度一般需在75℃以上。而通常空調(diào)熱泵冷水機(jī)組常用的HCFC-22提供的熱水最高只能到50～55℃，HFC-134a機(jī)組提供的熱水是60～65℃，再高則冷凝壓力過高，循環(huán)性能惡化，嚴(yán)重影響熱泵機(jī)組的設(shè)備、系統(tǒng)和管路的配置，而且常用的供暖末端設(shè)備，即散熱器的散熱量隨熱水溫度的降低而降低。因此需要采用正常沸點(diǎn)相對(duì)較高的制冷工質(zhì)，即所謂中高溫工質(zhì)，以保證合適的供熱效果，同時(shí)又兼顧空調(diào)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在研究開發(fā)一種適用于常溫水源熱泵機(jī)組的中高溫新工質(zhì)，使其既能符合保護(hù)臭氧層，減少溫室效應(yīng)的環(huán)境保護(hù)要求；又具有較好的熱工參數(shù)和熱工性能，安全、可靠，并與現(xiàn)有的HFC-134a冷水機(jī)組設(shè)備和冷凍油相容，可直接充灌，在直接利用常溫水源(30℃左右)條件下，提供較高的出水溫度(70℃左右)。
本發(fā)明提供的這種制冷工質(zhì)，其特征在于該制冷工質(zhì)含有1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷(HCFC-124)、異丁烷(HC-600a)和1，1-二氟乙烷(HFC-152a)四種組分，所述四種組分的質(zhì)量百分比含量分別為1，1，1，2-四氟乙烷 10-90％1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷6-85％
異丁烷 1-5％％1，1-二氟乙烷3-30％％本發(fā)明提供的制冷工質(zhì)，其制備方法是將上述各種組分按其相應(yīng)的配比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合即可。
上述組分中的1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)，其分子式為CH2FCF3，摩爾質(zhì)量為102.03，正常沸點(diǎn)為-26.1℃，臨界溫度為101.1℃，臨界壓力為4.06MPa。
1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷(HCFC-124)，其分子式為CHClFCF3，摩爾質(zhì)量為136.48，正常沸點(diǎn)為-11.96℃，臨界溫度為122.28℃，臨界壓力為3.624MPa。
異丁烷(HC-600a)，其分子式為CH(CH3)2CH3，摩爾質(zhì)量為58.12，正常沸點(diǎn)為-11.61℃，臨界溫度為134.7℃，臨界壓力為4.124MPa。
1，1-二氟乙烷(HFC-152a)，其分子式為CH3CHF2，摩爾質(zhì)量為66.05，正常沸點(diǎn)為-24.0℃，臨界溫度為113.3℃，臨界壓力為4.52MPa。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果a.環(huán)境性能本發(fā)明的制冷劑的臭氧破壞潛能(ODP)很小，接近于零，其溫室效應(yīng)系數(shù)(GWP)也很小，低于HFC-134a。本發(fā)明完全符合保護(hù)臭氧層，減少溫室效應(yīng)的環(huán)境保護(hù)要求。
b.熱工參數(shù)HFC-134a制冷劑在常溫?zé)岜霉r(蒸發(fā)溫度27℃、冷凝溫度71℃、過冷溫度5℃和過熱溫度5℃)下，蒸發(fā)壓力為706.2MPa、冷凝壓力為2168.3MPa、壓縮比為3.07、排氣溫度為87.9℃。而本發(fā)明用于中高溫設(shè)計(jì)工況(蒸發(fā)溫度25℃、冷凝溫度75℃、過冷溫度5℃和過熱溫度5℃)時(shí)，蒸發(fā)壓力和冷凝壓力均與HFC-134a在常溫?zé)岜霉r下的相近，說明本發(fā)明可直接充灌于原HFC-134a的系統(tǒng)，而不需改動(dòng)其它部件，就可提供較高的出水溫度(70℃左右)。另外，本發(fā)明的設(shè)計(jì)工況蒸發(fā)溫度25℃，則表明可直接利用常溫水源(30℃左右)，在非設(shè)計(jì)工況可利用更低溫的水源，并可運(yùn)行制冷空調(diào)工況。
c.熱工性能本發(fā)明在上述設(shè)計(jì)工況下的供熱COP為4.5左右、容積供熱量為5000kJ/m3左右，熱工性能較好。
綜上所述，本發(fā)明基本不破壞臭氧層，可降低溫室效應(yīng)影響，符合環(huán)保要求；且無(wú)毒、不可燃，熱工性能及熱工參數(shù)均較好，可直接利用HFC-134a熱泵系統(tǒng)提供中高溫?zé)崴?70℃左右)，壓縮機(jī)與系統(tǒng)中的主要部件不需改動(dòng)，生產(chǎn)線不需改造。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將10％的HFC-134a、85％的HCFC-124、2％的HC-600a與3％的HFC-152a在液相下進(jìn)行物理混合。
實(shí)施例2將90％的HFC-134a、6％的HCFC-124、1％的HC-600a與3％的HFC-152a在液相下進(jìn)行物理混合。
實(shí)施例3將35％的HFC-134a、30％的HCFC-124、5％的HC-600a與30％的HFC-152a在液相下進(jìn)行物理混合。
實(shí)施例4將60％的HFC-134a、30％的HCFC-124、2％的HC-600a與8％的HFC-152a在液相下進(jìn)行物理混合。
在設(shè)計(jì)工況下，即蒸發(fā)溫度25℃、冷凝溫度75℃、過冷溫度5℃和過熱溫度5℃下，將上述實(shí)施例制冷工質(zhì)的熱工性能列于表1中。表1中還列出了HFC-134a的參數(shù)，以茲比較。由表1可見，與HFC-134a相比，冷凝壓力低，排氣溫度相當(dāng)，供熱工況下的COP和供熱量相當(dāng)，容積供熱量除例1外也大體相當(dāng)，說明完全可以利用現(xiàn)有的HFC-134a熱泵機(jī)組，在常溫水源條件下(30℃左右)可以提供70℃左右的熱水，用于供暖或其它需要70℃左右熱水的應(yīng)用場(chǎng)合，克服和解決了HFC-134a熱泵機(jī)組在常溫水源(30℃左右)下無(wú)法提供70℃左右熱水的缺陷。此外，從表1還可看出，本發(fā)明的制冷劑的GWP均低于HFC-134a，除例2外，均比HFC-134a的GWP值低50％-75％，而ODP值也均在零附近，因此，綜合環(huán)境性能較好。
表1實(shí)施例熱工性能和環(huán)境性質(zhì)

權(quán)利要求
1.一種適用于常溫水源熱泵的四元中高溫制冷工質(zhì)，其特征在于該制冷工質(zhì)含有1，1，1，2-四氟乙烷、1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷、異丁烷和1，1-二氟乙烷四種組分，其質(zhì)量百分比含量分別為1，1，1，2-四氟乙烷 10-90％1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷6-85％異丁烷 1-5％1，1-二氟乙烷 3-30％。
全文摘要
一種適用于常溫水源熱泵的四元中高溫制冷工質(zhì)，涉及一種可提供70℃左右中高溫?zé)崴闹评鋭?。該制冷劑含?0－90％的1，1，1，2－四氟乙烷(HFC－134a)、6－85％的1－氯－1，2，2，2－四氟乙烷(HCFC－124)、1－5％的異丁烷(HC－600a)和3－30％的1，1－二氟乙烷(HFC－152a)四種物質(zhì)。本發(fā)明完全符合環(huán)境保護(hù)要求，無(wú)毒、不可燃，其熱工性能及熱工參數(shù)均較好，除了可直接利用30℃左右的常溫水源外，還可直接用于HFC－134a熱泵機(jī)組中，壓縮機(jī)與系統(tǒng)中的主要部件無(wú)需改動(dòng)。冬天向用戶提供70℃左右的熱水，夏天滿足用戶空調(diào)需要。
文檔編號(hào)C09K5/00GK1493642SQ0314976
公開日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月5日
發(fā)明者史琳, 朱明善, 韓禮鐘, 朱秋蘭, 董明, 史 琳 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 北京清源世紀(jì)科技有限公司