簡體中文
English
目前，常溫熱泵技術(shù)已基本成熟且市場化，為提高供熱溫度，滿足更多工業(yè)用戶的需求，近年來熱泵技術(shù)正向應(yīng)用范圍更廣的高溫熱泵方向發(fā)展。選擇合適的制冷劑一直是高溫熱泵技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵。為使高溫熱泵系統(tǒng)達到設(shè)定的工況要求，制冷劑需要滿足以下條件：
(1) 冷凝壓力低于2.5MPa，確保在系統(tǒng)部件承受范圍內(nèi)；
(2) 蒸發(fā)壓力高于0.1MPa，避免成負壓；
(3) 盡可能高的容積制熱量，避免因熱泵系統(tǒng)體積過大而增加成本；
(4) 應(yīng)用于熱泵系統(tǒng)中時，具有較高的COP(循環(huán)性能系數(shù))。
除此之外，高溫熱泵制冷劑還需要滿足環(huán)境友好性，對臭氧層無破壞、能降低溫室效應(yīng)，良好的安全性能，無毒，不可燃或弱可燃，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。現(xiàn)階段研究的制冷劑主要有自然工質(zhì)、氯氟烴(CFCs)、氫氯氟烴(HCFCs)、氫氟烴(HFCs)、氫氟烯烴(HPOs)、氫氯氟烯烴(HCFOS)及混合工質(zhì)等幾類。
一、自然工質(zhì)
熱泵工質(zhì)分為人造工質(zhì)和自然工質(zhì)，自然工質(zhì)中適用于高溫熱泵領(lǐng)域的主要有CO2、NH3、H2O及部分碳氫化合物。
CO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熱力性能好，單位容積制冷量高、與材料和潤滑油有良好的兼容性，作為自然工質(zhì)有很長的應(yīng)用歷史，自20世紀80年代末大力提倡使用自然工質(zhì)開始，又成為國內(nèi)外的研究熱點。
氨應(yīng)用于高溫熱泵系統(tǒng)中具有更高的效率單機熱負荷更大、節(jié)能效果十分顯著，因此被廣泛用于工業(yè)熱泵中，但氨具有一定的毒性，必須配備相應(yīng)的安全措施，對其使用造成了一定的限制。
自然工質(zhì)成本低廉、對環(huán)境友好，具有較大的研究價值，但自然工質(zhì)用于高溫熱泵時，由于在高溫下壓力較大，具有爆炸性，對相應(yīng)系統(tǒng)要求較高，而且其冷凝溫度較低，所以目前高溫熱泵工質(zhì)仍以人造工質(zhì)為主。
二、混合工質(zhì)
混合工質(zhì)是由兩種或兩種以上單工質(zhì)組成的混合物。由于能夠同時滿足高溫熱泵工質(zhì)各種要求的單工質(zhì)較少，為使各種單工質(zhì)優(yōu)勢互補，國內(nèi)外研究人員在混合工質(zhì)方面進行了積極地探索。
混合工質(zhì)多為非共沸混合物，利用非共沸混合工質(zhì)相變過程中的溫度滑移可以降低換熱時的熱量損失，有效提高制熱性能系數(shù)，但非共沸混合工質(zhì)在氣液共存時兩相的濃度不同，工質(zhì)發(fā)生泄漏或充注時容易導(dǎo)致工質(zhì)配比發(fā)生變化，這是制約其應(yīng)用和推廣的重要因素。
高溫熱泵技術(shù)對于節(jié)約能耗、降低溫室效應(yīng)具有十分重要的意義，而缺少合適的高溫熱泵工質(zhì)一直是制約高溫熱泵技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。隨著國際社會對環(huán)保要求的日益提高，CFC-114和HFC-245a等傳統(tǒng)工質(zhì)逐漸被限制使用。HFO-1234ze(Z)等低ODP和低GWP值的環(huán)保型工質(zhì)HFOs類物質(zhì)成為潛在的理想高溫熱泵工質(zhì)。此外，為使各種純工質(zhì)優(yōu)勢互補，混合工質(zhì)也被應(yīng)用于高溫熱泵系統(tǒng)中，為高溫熱泵工質(zhì)提供了更多選擇，但混合工質(zhì)應(yīng)用過程中存在的傳熱效率降低以及泄漏問題仍是影響其發(fā)展的重要因素，需進一步研究才能得以推廣。
