专利名称：一种适用于常温水源热泵的四元中高温制冷工质的制作方法
技术领域：
本发明属于一种制冷剂，涉及一种适用于常温水源热泵的四元中高温制冷混合工质。
背景技术：
水源热泵技术是利用地热水、地下水、地表水(河水、湖水、海水)、工业废水等低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的电能输入使低位热能向高位热能转移，从而实现供热供冷的一种节能环保技术。水源热泵具有高效节能、运行稳定可靠、环境效益显著、一机多用等特点。由于水源热泵具有较高的效率、又几乎不受各个季节环境温度的影响、可以有效利用余热能源等特点，因此是目前制冷、空调行业的一个主要研究方向。
以往通常用作水源热泵的中高温工质为CFC-11和CFC-114等。但由于CFC-11和CFC-114均属CFC类物质，其臭氧损耗潜值ODP分别为1.0和0.85，对大气臭氧层有严重的破坏作用，而且它们的温室效应影响也很大，其温室效应潜能值GWP分别为4600和9800，发达国家已于1996年禁用，而发展中国家也将于2010年禁用。所以，开发对环境友好的水源热泵中高温工质是十分必要的。
目前，水源热泵所用工质大多为氟里昂-22(HCFC-22)和1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)，但不能提供很高的出水温度。水源热泵若用于区域供暖，往往需要提供70℃左右的热水，制冷工质在冷凝器内的冷凝温度一般需在75℃以上。而通常空调热泵冷水机组常用的HCFC-22提供的热水最高只能到50～55℃，HFC-134a机组提供的热水是60～65℃，再高则冷凝压力过高，循环性能恶化，严重影响热泵机组的设备、系统和管路的配置，而且常用的供暖末端设备，即散热器的散热量随热水温度的降低而降低。因此需要采用正常沸点相对较高的制冷工质，即所谓中高温工质，以保证合适的供热效果，同时又兼顾空调效果。
发明内容
本发明旨在研究开发一种适用于常温水源热泵机组的中高温新工质，使其既能符合保护臭氧层，减少温室效应的环境保护要求；又具有较好的热工参数和热工性能，安全、可靠，并与现有的HFC-134a冷水机组设备和冷冻油相容，可直接充灌，在直接利用常温水源(30℃左右)条件下，提供较高的出水温度(70℃左右)。
本发明提供的这种制冷工质，其特征在于该制冷工质含有1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷(HCFC-124)、异丁烷(HC-600a)和1，1-二氟乙烷(HFC-152a)四种组分，所述四种组分的质量百分比含量分别为1，1，1，2-四氟乙烷 10-90％1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷6-85％
异丁烷 1-5％％1，1-二氟乙烷3-30％％本发明提供的制冷工质，其制备方法是将上述各种组分按其相应的配比在液相状态下进行物理混合即可。
上述组分中的1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)，其分子式为CH2FCF3，摩尔质量为102.03，正常沸点为-26.1℃，临界温度为101.1℃，临界压力为4.06MPa。
1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷(HCFC-124)，其分子式为CHClFCF3，摩尔质量为136.48，正常沸点为-11.96℃，临界温度为122.28℃，临界压力为3.624MPa。
异丁烷(HC-600a)，其分子式为CH(CH3)2CH3，摩尔质量为58.12，正常沸点为-11.61℃，临界温度为134.7℃，临界压力为4.124MPa。
1，1-二氟乙烷(HFC-152a)，其分子式为CH3CHF2，摩尔质量为66.05，正常沸点为-24.0℃，临界温度为113.3℃，临界压力为4.52MPa。
本发明具有以下优点及有益效果a.环境性能本发明的制冷剂的臭氧破坏潜能(ODP)很小，接近于零，其温室效应系数(GWP)也很小，低于HFC-134a。本发明完全符合保护臭氧层，减少温室效应的环境保护要求。
b.热工参数HFC-134a制冷剂在常温热泵工况(蒸发温度27℃、冷凝温度71℃、过冷温度5℃和过热温度5℃)下，蒸发压力为706.2MPa、冷凝压力为2168.3MPa、压缩比为3.07、排气温度为87.9℃。而本发明用于中高温设计工况(蒸发温度25℃、冷凝温度75℃、过冷温度5℃和过热温度5℃)时，蒸发压力和冷凝压力均与HFC-134a在常温热泵工况下的相近，说明本发明可直接充灌于原HFC-134a的系统，而不需改动其它部件，就可提供较高的出水温度(70℃左右)。另外，本发明的设计工况蒸发温度25℃，则表明可直接利用常温水源(30℃左右)，在非设计工况可利用更低温的水源，并可运行制冷空调工况。
c.热工性能本发明在上述设计工况下的供热COP为4.5左右、容积供热量为5000kJ/m3左右，热工性能较好。
综上所述，本发明基本不破坏臭氧层，可降低温室效应影响，符合环保要求；且无毒、不可燃，热工性能及热工参数均较好，可直接利用HFC-134a热泵系统提供中高温热水(70℃左右)，压缩机与系统中的主要部件不需改动，生产线不需改造。
具体实施例方式
实施例1将10％的HFC-134a、85％的HCFC-124、2％的HC-600a与3％的HFC-152a在液相下进行物理混合。
实施例2将90％的HFC-134a、6％的HCFC-124、1％的HC-600a与3％的HFC-152a在液相下进行物理混合。
实施例3将35％的HFC-134a、30％的HCFC-124、5％的HC-600a与30％的HFC-152a在液相下进行物理混合。
实施例4将60％的HFC-134a、30％的HCFC-124、2％的HC-600a与8％的HFC-152a在液相下进行物理混合。
在设计工况下，即蒸发温度25℃、冷凝温度75℃、过冷温度5℃和过热温度5℃下，将上述实施例制冷工质的热工性能列于表1中。表1中还列出了HFC-134a的参数，以兹比较。由表1可见，与HFC-134a相比，冷凝压力低，排气温度相当，供热工况下的COP和供热量相当，容积供热量除例1外也大体相当，说明完全可以利用现有的HFC-134a热泵机组，在常温水源条件下(30℃左右)可以提供70℃左右的热水，用于供暖或其它需要70℃左右热水的应用场合，克服和解决了HFC-134a热泵机组在常温水源(30℃左右)下无法提供70℃左右热水的缺陷。此外，从表1还可看出，本发明的制冷剂的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，综合环境性能较好。
表1实施例热工性能和环境性质
权利要求
1.一种适用于常温水源热泵的四元中高温制冷工质，其特征在于该制冷工质含有1，1，1，2-四氟乙烷、1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷、异丁烷和1，1-二氟乙烷四种组分，其质量百分比含量分别为1，1，1，2-四氟乙烷 10-90％1-氯-1，2，2，2-四氟乙烷6-85％异丁烷 1-5％1，1-二氟乙烷 3-30％。
全文摘要
一种适用于常温水源热泵的四元中高温制冷工质，涉及一种可提供70℃左右中高温热水的制冷剂。该制冷剂含有10－90％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％的异丁烷(HC－600a)和3－30％的1，1－二氟乙烷(HFC－152a)四种物质。本发明完全符合环境保护要求，无毒、不可燃，其热工性能及热工参数均较好，除了可直接利用30℃左右的常温水源外，还可直接用于HFC－134a热泵机组中，压缩机与系统中的主要部件无需改动。冬天向用户提供70℃左右的热水，夏天满足用户空调需要。
文档编号C09K5/00GK1493642SQ0314976
公开日2004年5月5日 申请日期2003年8月5日 优先权日2003年8月5日
发明者史琳, 朱明善, 韩礼钟, 朱秋兰, 董明, 史 琳 申请人:清华大学, 北京清源世纪科技有限公司