[发明专利]混合工质及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合工质及其在制冷/制热方法或热泵系统中的应用。 

背景技术

热泵技术是通过热力循环，将不能直接利用的低品位热能(空气、土壤、地表水和浅层地下水中蕴藏的热能，以及工业余热、地热能、太阳能等)的品位提升到可直接利用的水平，同时消耗一部分高品位能(例如电能)。使用热泵技术比传统的加热方式效率更高，从而减少了温室气体的排放，降低了余热排放造成的热污染。为了满足工业对较高供热温度的要求，目前热泵技术正向中高温(冷凝露点温度为70-100℃)方向发展。而制约其发展的关键因素之一，就是缺乏适合的工质。以往曾作为中高温热泵系统所使用的工质有R11、R113、R114等，它们都是CFC物质，有较高的臭氧层破坏势(ODP)和温室效应(GWP)，发达国家已经禁用，而发展中国家也将面临禁用。 

目前在热泵系统中使用较多的工质是HCFC22或其替代物R407c、R410以及R134a。对于使用R22、R407c和R410a的现有热泵系统，能够提供热水的最高温度为50-55℃(对应于冷凝露点温度为55-60℃)；而对于使用R134a的现有热泵系统，能够提供热水的最高温度为55-60℃(对应于冷凝露点温度为60-65℃)。如果进一步提高该温度，不但会降低系统性能，而且还会因工质的排气压力和排气温度超过现有热泵系统的安全极限而造成事故。 

因此，现有技术希望开发一种工质，其适合于提供70-100℃的冷凝露点温度，可以直接使用于现有的热泵系统，而无排气压力和排气温度过高等安全问题。 

发明内容

针对现有技术的这一现状，本发明的发明人对目前已知的各种热泵用工质及其组合进行了深入而广泛的研究，在兼综合考虑了工质的易获得性、成本、毒性和在已有热泵系统(压缩机)中的适用性等因素之后， 获得了如下的特定组合，并由此完成了本发明。 

即，本发明涉及一种混合工质，其由1-98质量％的1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)、1-71质量％的五氟乙烷(R125)以及4-98质量％的1，1，1，3，3-五氟丙烷(R245fa)构成，其中各组元的质量百分比之和为100％。 

该混合工质是一种非共沸混合工质。 

本发明涉及的混合工质适合于单独或者与适当的润滑油组合而作为热泵系统的工质使用，尤其适用于冷凝露点温度为70～100℃的中高温热泵系统。 

本发明还涉及利用该混合工质的制冷/制热方法。 

发明效果 

本发明涉及的混合工质具有以下优点： 

1.组元全部是HFC，因此其ODP等于零，不会破坏臭氧层。 

2.在70-100℃的冷凝露点温度范围内，排气压力不超过26bar(绝对压力)，低于常规压缩机的排气压力上限。因此，本发明的混合工质可以直接应用已有的R134a或R404a压缩机，无需为此设计新的压缩机，由此降低操作和使用成本。 

3.单级循环性能优良。在30℃的蒸发露点温度、90℃的冷凝露点温度、10℃过热度和2℃的过冷度的规定工况下，排气温度最高为120℃左右，未超过常规压缩机的排气温度上限。因此，本发明的混合工质可以直接应用已有的压缩机，即使有必要，也无需采取特殊的措施(常规措施即可)来降低该排气温度，由此降低操作和使用成本。 

4.常压沸点适当。因此，在停机时，不会因为在系统中产生负压而导致空气和湿气进入系统而影响热泵系统的正常运行。 

5.容积制热量大。因此，在相同制热量下可以减少压缩机的尺寸，从而降低热泵设备成本。 

6.各组元容易获得，成本低廉，并且毒性低，不可燃。 

具体实施方式

本发明涉及一种混合工质，其组元构成为：1-98质量％的1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)、1-71质量％的五氟乙烷(R125)以及4-98质量％ 的1，1，1，3，3-五氟丙烷(R245fa)，其中各组元的质量百分比之和为100％。 

各组元的基本参数如表1所示。 

表1