[發明專利]使用最終級聯段中的包含Z-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的工作流體在級聯熱泵中產生供熱

無效

• 申請號: 201380039615.9
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN104487163A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: K.康托馬里斯
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: B01J8/20
• 分類號: B01J8/20;B01J19/24;C07C21/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒雪梅;李炳愛

技術領域

本公開涉及使用包含Z-1，1，1，4，4，4-六氟-2-丁烯的工作流體在級聯熱泵系統中產生供熱的熱泵法以及設備。

背景技術

產生供熱的常規方法，包括燃燒化石燃料和電阻發熱，具有增加操作成本和能量效率相對較低的缺點。熱泵提供了對這些方法的改進。

熱泵通過在蒸發器處工作流體的蒸發從一些可用來源提取低溫熱量，將工作流體蒸汽壓縮至更高的壓力和溫度，并且通過在冷凝器處冷凝工作流體蒸汽提供高溫熱量。家用熱泵使用工作流體諸如R410A向居室提供空氣調節和供熱。使用容積式壓縮機或離心式壓縮機的高溫熱泵使用多種工作流體，諸如HFC-134a、HFC-245fa和CFC-114等。

高溫熱泵的工作流體的選擇受預期應用所需最高冷凝器操作溫度和所得冷凝器壓力的限制。工作流體必須在最高系統溫度下是化學穩定的。最高冷凝器溫度下的工作流體蒸汽壓一定不超過可用壓縮機或換熱器的可行工作壓力。為進行亞臨界工作，工作流體的臨界溫度必須超過最高冷凝器操作溫度。

能量成本、全球變暖和其它環境影響增加，結合通過化石燃料和電阻供熱運轉的供熱系統的相對低的能量效率，使得熱泵成為有吸引力的另選的替代工藝。HFC-134a、HFC-245fa和CFC-114具有高全球變暖潛能，并且CFC-114還具有高臭氧損耗潛勢。需要用于高溫熱泵的低全球變暖潛能、低臭氧損耗潛勢的工作流體。能夠在較高冷凝器溫度下使設計用于CFC-114或HFC-245fa的現有熱泵設備運轉，同時仍獲得足夠熱容量的流體將是尤其有利的。

發明內容

在高溫熱泵中使用Z-HFO-1336mzz提高了這些熱泵的能力，因為它允許在比當前類型系統中所用的工作流體可達到的冷凝器溫度更高的冷凝器溫度下操作。用HFC-245fa和CFC-114達到的冷凝器溫度是當前系統可達到的最高溫度。

本文公開了一種用于在具有下級聯段和上級聯段的級聯熱泵中產生供熱的方法，所述方法包括在上級聯段中的冷凝器中將包含Z-1，1，1，4，4，4-六氟-2-丁烯的蒸汽工作流體冷凝，從而產生液體工作流體；其中所述下級聯段包含選自下列的工作流體：CO₂、N₂O、E-HFO-1234ye、HFC-1243zf、HFC-125、HFC-143a、HFC-152a、HFC-161以及它們的混合物；或其與HFC-134a、HFC-32、HFO-1234yf或反式-HFO-1234ze的混合物。

本文還公開了一種級聯熱泵設備，其在上級聯段中包含含有Z-1，1，1，4，4，4-六氟-2-丁烯的工作流體，并且在下級聯段中包含選自下列的工作流體：CO₂、N₂O、E-HFO-1234ye、HFC-1243zf、HFC-125、HFC-143a、HFC-152a、HFC-161以及它們的混合物；或其與HFC-134a、HFC-32、HFO-1234yf或反式-HFO-1234ze的混合物。

附圖說明

圖1為溢流式蒸發器熱泵設備的一個實施例的示意圖，所述設備利用Z-1，1，1，4，4，4-六氟-2-丁烯作為工作流體。

圖2為直接膨脹式熱泵設備的一個實施例的示意圖，所述設備利用Z-1，1，1，4，4，4-六氟-2-丁烯作為工作流體。

圖3為級聯熱泵系統的示意圖，所述系統使用Z-1，1，1，4，4，4-六氟-2-丁烯作為工作流體。

具體實施方式

在提出下述實施例的詳情之前，定義或闡明一些術語。

全球變暖潛能(GWP)是由大氣排放一千克特定溫室氣體(諸如制冷劑或工作流體)與排放一千克二氧化碳相比而得的評估相對全球變暖影響的指數。計算不同時間范圍的GWP，顯示指定氣體的大氣壽命效應。100年時間范圍的GWP是通常所參考的值。本文所報導GWP的任何值均基于100年時間范圍。

“The?Scientific?Assessment?of?Ozone?Depletion，2002，A?report?of?the?World?Meteorological?Association's?Global?Ozone?Research?and?Monitoring?Project”第1.4.4部分，第1.28-1.31頁(參見該部分的第一段)中定義了臭氧損耗潛勢(ODP)。ODP代表一種化合物(諸如制冷劑或工作流體)相對于相同質量的三氯氟甲烷(CFC-11)在平流層中導致的臭氧消耗程度。