專利名稱：一種適用于常溫水源熱泵的二元中高溫制冷工質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷劑，尤其涉及一種適用于常溫水源熱泵的二元中高溫制冷工質(zhì)。
背景技術(shù)：
水源熱泵技術(shù)是利用地熱水、地下水、地表水(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、運行穩(wěn)定可靠、環(huán)境效益顯著、一機多用等特點。由于水源熱泵具有較高的效率、又幾乎不受各個季節(jié)環(huán)境溫度的影響、可以有效利用余熱能源等特點，因此是目前制冷、空調(diào)行業(yè)的一個主要研究方向。
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，對大氣臭氧層有嚴重的破壞作用，而且它們的溫室效應影響也很大，其溫室效應潛能值GWP分別為4600和9800，發(fā)達國家已于1996年禁用，而發(fā)展中國家也將于2010年禁用。所以，開發(fā)對環(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?？照{(diào)熱泵冷水機組常用的HCFC-22提供的熱水最高只能到50～55℃，HFC-134a機組提供的熱水是60～65℃，再高則冷凝壓力過高，循環(huán)性能惡化，嚴重影響熱泵機組的設(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相對較高的制冷工質(zhì)，即所謂中高溫工質(zhì)，以保證合適的供熱效果，同時又兼顧空調(diào)效果。
在公開號CN1425735A的專利申請中，公開HFC-134a/HCFC-124/HCFC-142b(質(zhì)量百分比分別為5-50％，30-90％和0-60％)，其中的HCFC-142b的含量為選擇性組分，當HCFC-142b為零時，所公開的專利申請的制冷劑，因其蒸發(fā)溫度是40℃，考慮換熱溫差，只適用于45℃以上的水源，無法適用于常溫水源熱泵機組；此外，該公開的專利申請的制冷劑，只是用于HCFC-22的熱泵機組，而不能直接使用原HFC-134a熱泵機組。

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組的中高溫新工質(zhì)，使其既能符合保護臭氧層，減少溫室效應的環(huán)境保護要求；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，可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)和1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷(HCFC-124)兩種組分，其質(zhì)量百分比含量分別為1，1，1，2-四氟乙烷 71-95％1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷5-29％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的配比在液相狀態(tài)下進行物理混合即可。
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，正常沸點為-11.96℃，臨界溫度為122.28℃，臨界壓力為3.624MPa。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果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，其溫室效應系數(shù)(GWP)也很小，低于HFC-134a。本發(fā)明完全符合保護臭氧層，減少溫室效應的環(huán)境保護要求。
b.熱工參數(shù)HFC-134a制冷劑在常溫熱泵工況(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，蒸發(fā)壓力和冷凝壓力均與HFC-134a在常溫熱泵工況下的相近。說明了本發(fā)明可直接充灌于原HFC-134a的系統(tǒng)，而不需改動其它部件，就可提供較高的出水溫度(70℃左右)。另外，本發(fā)明的設(shè)計工況蒸發(fā)溫度25℃，則表明可直接利用常溫水源，在非設(shè)計工況可利用更低溫的水源，并可運行制冷空調(diào)工況。
c.熱工性能本發(fā)明在上述設(shè)計工況下的供熱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，可降低溫室效應影響，符合環(huán)保要求；且無毒、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)提供中高溫熱水(70℃左右)，壓縮機與系統(tǒng)中的主要部件不需改動，生產(chǎn)線不需改造。
本發(fā)明與公開號CN1425735A的專利申請中所提供的制冷劑相比，由于其組分的含量不同，且發(fā)生了較大變化，使得由原來只適用于45℃以上的水源變?yōu)槟軌蜻m用于30℃左右的常溫水源，從而獲得了突出性的和意想不到的效果；同時該公開的專利申請的制冷劑，只是用于HCFC-22的熱泵機組，而本發(fā)明的制冷劑則直接使用原HFC-134a熱泵機組，這也是完全不同的。
具體實施例方式
下面的實施例將對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例1將71％的HFC-134a與29％的HCFC-124在液相下進行物理混合。
實施例2將80％的HFC-134a與20％的HCFC-124在液相下進行物理混合。
實施例3將95％的HFC-134a與5％的HCFC-124在液相下進行物理混合。
在設(shè)計工況下，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，供熱工況下的COP和供熱量相當，容積供熱量大體相當，說明完全可以利用現(xiàn)有的HFC-134a熱泵機組，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℃左右熱水的應用場合，克服和解決了HFC-134a熱泵機組在常溫水源(30℃左右)下無法提供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，而ODP值也均在零附近，因此，綜合環(huán)境性能較好。
表1實施例熱工性能和環(huán)境性質(zhì)

權(quán)利要求
1.一種適用于常溫水源熱泵的二元中高溫制冷工質(zhì)，其特征在于該制冷工質(zhì)含有1，1，1，2-四氟乙烷和1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷兩種組分，其質(zhì)量百分比含量分別為1，1，1，2-四氟乙烷 71-95％1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷5-29％。
全文摘要
一種適用于常溫水源熱泵的二元中高溫制冷工質(zhì)，涉及一種可提供中高溫熱水的制冷劑。該制冷劑含有1，1，1，2－四氟乙烷(HFC－134a)和1－氯－1，2，2，2－四氟乙烷(HCFC－124)兩種組分。本發(fā)明完全符合環(huán)境保護要求，無毒、不可燃，其熱工性能及熱工參數(shù)均較好，除了可直接利用常溫水源(30℃左右)外，還可直接用于HFC－134a熱泵機組中，壓縮機與系統(tǒng)中的主要部件無需改動。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C09K5/04GK1493643SQ0314976
公開日2004年5月5日 申請日期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 申請人:清華大學, 北京清源世紀科技有限公司