技術領域
本發明設計一種中高溫熱泵機組使用的工質,尤其涉及到一種作為冷凝溫度70-100℃的中高溫熱泵系統中使用的、完全不破壞臭氧層(即臭氧破壞潛能ODP=0)且溫室效應潛能GWP值很小的環保型混合工質。
背景技術
熱泵是一種利用能量使熱量從低位熱源流向高位熱源的裝置,包括了水源熱泵、地源熱泵和空氣源熱泵,分別可利用海水、污水、地下水、地表水、土壤,以及空氣源等低溫低品位熱能資源,采用逆卡諾循環原理,通過少量的電能消耗將低位熱能向高位熱能轉移,從而實現制熱或制冷的目的。熱泵技術高效節能、運行穩定、環境效益顯著,并且可以有效地利用廢水廢氣中的余熱資源,是一種非常有前景的節能技術。當前,熱泵技術正向中高溫(冷凝溫度為80-100℃)、高溫(冷凝溫度100℃以上)方向發展。
傳統的用于中高溫熱泵的工質為CFC11、CFC114等,但它們均屬于CFC類物質,其臭氧層破壞潛能(ODP)與溫室效應潛能(GWP)都很大,發達國家已于1996年禁用,發展中國家也于2010年禁用。
至今為止,已開發的臭氧層破壞潛能為零的商業化熱泵工質有R407c、R410a和R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)等HFC類制冷劑,但它們都有較高的溫室效應潛能,并且不可避免地存在熱工、循環性能等方面的缺陷,如R407c存在較大的溫度滑移,R407c與R410a等工質的空調-熱泵系統所能提供的熱水溫度僅為50-60℃(溫度再高會導致循環效率下降且增加不安全因素)等。最近幾年,歐盟已開始限制在汽車空調中使用GWP值大于150的制冷劑(而R134a的GWP值達到1300),因此最終此類熱泵工質也將會受到《京都協議書》的管制。
在熱泵干燥以及熱水供暖等領域,為了提高干燥效率以及防止細菌滋生、滿足供暖,往往需要提供80℃左右的熱源。因此,開發環境友好、熱力性能優異的中高溫熱泵新型工質尤為重要,特別是需要開發完全不破壞臭氧層(即ODP=0)且溫室效應潛能(即GWP)很小的環保型工質,具有重要的現實意義。
發明內容
本發明的目的是研究開發一種適用于中高溫熱泵機組的混合工質,使其不僅有較好的環境性能,完全不破壞臭氧層、溫室效應潛能較小,并且具有優異的熱工參數和熱工性能,工質本身還要安全、穩定。新工質還需與現有的R134a熱泵機組設備和其潤滑油相容,進行直接灌注使用。在利用常溫余熱(30-50℃)作為熱源的條件下,可以提供70-90℃的中高溫熱源。
本發明內容介紹:
依據環境性能優異的篩選條件和優勢互補的原則進行工質組元的組合,篩選得到了下述性能優良的中高溫熱泵混合工質。一種含有二甲醚和三氟碘甲烷的中高溫熱泵工質,其特征在于:該工質由二甲醚(DME),三氟碘甲烷(R13I1)和1,1-二氟乙烷(R152a)三種物質組成,各組分的質量百分比含量分別為:
二甲醚???????????????????25-75%
三氟碘甲烷???????????????15-45%
1,1-二氟乙烷??????????????10-50%
三種組分物質的質量百分比之和為100%。
本發明提供的混合工質的制備方法:將各組元物質按其指定的質量配比在常溫下進行液相狀態的物理混合即可。
上述組分中的二甲醚(DME或RE170),其分子式為CH3OCH3,摩爾質量為46.07,正常沸點為-24.8℃,臨界溫度為127.2℃,臨界壓力為5.34MPa,GWP值<3。
三氟碘甲烷(R13I1),其分子式為CF3I,摩爾質量為195.9,正常沸點為-21.83℃,臨界溫度為101.16℃,臨界壓力為3.953MPa,GWP值<1。
1,1-二氟乙烷(R152a),其分子式為CF2HCH3,摩爾質量為66.05,正常沸點為-24.02℃,臨界溫度為113.26℃,臨界壓力為4.52MPa,GWP值140。
本發明具有以下優點以及有益效果:
(1)符合環保要求:本發明的制冷劑組元的臭氧破壞潛能(ODP)均為0,其溫室效應潛能(GWP)也很低,可見其環境特性優異,符合保護臭氧層、減小溫室效應的要求。