一种热泵环保工质

本发明属于制冷与高温热泵，具体涉及一种热泵环保工质。

背景技术：

1、

2、

3、热泵是一种可以利用余热将其转化为高品位热能，从而实现能源节约和提高能源利用率的有效技术，其可以在有合适的低位热源的条件下替代锅炉提供热能，并利用余热采集、区域供热网、大规模跨季节储热、长距离输热，为工业和建筑提供所需的各类热量，以满足建筑供暖、生活热水和各类工农业生产过程的热量需求，合理利用该项技术将大大减少整个国家化石燃料的消耗，从而助力碳中和目标的实现。有效利用余热和电力供热或制冷在建筑、工业、环境、农业领域都有巨大应用潜力，故在节能减排中扮演重要角色。热泵适用性的边界的开放将产生很多新的适合应用热泵的领域，并加快全面电气化的进程。目前，提高技术节能是国家的重点发展方向，高效节能且契合时代与政策背景的热泵技术是用热领域实现零碳排放的最好技术路径，其在国内外都具有广阔发展前景，对提高高温热泵工质的循环性能和可持续性的研究亟待突破。

4、热泵性能的影响因素众多，其中工质循环性能对其影响最大。近年国际社会对工质的环保性要求越来越高，2019年12月，欧盟委员会正式发布了《欧洲绿色协议》。这些政策都表明国际社会对热泵工质的环保性将提出更严格要求，因而寻找环保性突出且综合性能优良的工质迫在眉睫。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热泵环保工质，适用于供暖、原油加热、工业保温、生产用热等应用高温热泵的场所，与常用的高温热泵工质r245fa进行对比，在循环性能与环保性上都优于r245fa，可作为新型环保高温热泵工质投入使用。本发明的环保工质消耗臭氧潜能值（odp）小于0.0001，全球变暖潜值（gwp）很低。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种热泵环保工质，包括r600a(异丁烷)、r1233zd(e)(反式1-氯-3，3，3-三氟丙烯)和r13i1（三氟碘甲烷）组成的三元混合物或r600a(异丁烷)、r1233zd(e)(反式1-氯-3，3，3-三氟丙烯)、r13i1（三氟碘甲烷）和r245ca（1，1，2，2，3-五氟丙烷）组成的四元混合物或r600a(异丁烷)、r1233zd(e)(反式1-氯-3，3，3-三氟丙烯)、r13i1（三氟碘甲烷）、r245ca（1，1，2，2，3-五氟丙烷）和r1234ze(z)（顺式1，3，3，3，-四氟丙烯）组成的五元混合物；

4、所述三元混合物包括如下质量百分数的组份：1%~35%的r600a、36%~98%的r1233zd(e)和1%~29%的r13i1；

5、所述四元混合物包括如下质量百分数的组份：1%~35%的r600a、1%~96%的r1233zd(e)、2%~30%的r13i1和1%~34%的r245ca或1%~88%的r600a、1%~89%的r1233zd(e)、1%~50%的r13i1以及1%~59%的r1234ze(z)；

6、所述五元混合物包括如下质量百分数的组份：1%~55%的r600a、1%~83%的r1233zd(e)、1%~46%的r13i1、1%~36%的r245ca以及1%~87%的r1234ze(z)。

7、进一步地，所述三元混合物，包括如下质量百分数的组份：1%~34%的r600a，65%~98%的r1233zd(e)和1%~25%的r13i1。

8、进一步地，所述三元混合物，包括如下质量百分数的组份：23%~35%的r600a，36%~69%的r1233zd(e)和11%~29%的r13i1。

9、进一步地，所述三元混合物，包括如下质量百分数的组份：1%~4%的r600a，92%~97%的r1233zd(e)和2%~7%的r13i1。

10、进一步地，所述三元混合物，包括如下质量百分数的组份：23%~31%的r600a，48%~57%的r1233zd(e)和12%~29%的r13i1。

11、进一步地，所述三元混合物，包括如下质量百分数的组份：23%~27%的r600a，48%~53%的r1233zd(e)和21%~29%的r13i1。

12、进一步地，所述四元混合物，包括如下质量百分数的组份：22%~35%的r600a、15%~65%的r1233zd(e)、5%~30%的r13i1以及1%~20%的r245ca。

13、进一步地，所述四元混合物，包括如下质量百分数的组份：23%~31%的r600a、33%~57%的r1233zd(e)、15%~28%的r13i1以及1%~8%的r245ca。

14、进一步地，所述四元混合物，包括如下质量百分数的组份：23%~26%的r600a、47%~51%的r1233zd(e)、22%~28%的r13i1以及1%~5%的r245ca。

15、进一步地，所述四元混合物，包括如下质量百分数的组份：1%~48%的r600a、38%~89%的r1233zd(e)、2%~35%的r13i1以及1%~40%的r1234ze(z)。

16、进一步地，所述四元混合物，包括如下质量百分数的组份：21%~31%的r600a、45%~68%的r1233zd(e)、2%~35%的r13i1以及1%~13%的r1234ze(z)。

17、进一步地，所述四元混合物，包括如下质量百分数的组份：1%~21%的r600a、68%~83%的r1233zd(e)、2%~11%的r13i1以及13%~36%的r1234ze(z)。

18、进一步地，所述四元混合物，包括如下质量百分数的组份：24%~29%的r600a、45%~49%的r1233zd(e)、26%~30%的r13i1以及1%~5%的r1234ze(z)。

19、进一步地，所述四元混合物，包括如下质量百分数的组份：2%~6%的r600a、76%~82%的r1233zd(e)、3%~8%的r13i1以及13%~17%的r1234ze(z)。

20、进一步地，所述五元混合物，包括如下质量百分数的组份：1%~21%的r600a、52%~83%的r1233zd(e)、2%~38%的r13i1、1%~21%的r245ca以及5%~24%的r1234ze(z)。

21、进一步地，所述五元混合物，包括如下质量百分数的组份：21%~55%的r600a，1%~52%的r1233zd(e)、2%~38%的r13i1、1%~21%的r245ca以及24%~58%的r1234ze(z)。

22、进一步地，所述五元混合物，包括如下质量百分数的组份：2%~6%的r600a、75%~79%的r1233zd(e)、4%~11%的r13i1、3%~8%的r245ca以及8%~13%的r1234ze(z)。

23、进一步地，所述五元混合物，包括如下质量百分数的组份：27%~32%的r600a、4%~9%的r1233zd(e)、4%~11%的r13i1、3%~8%的r245ca以及42%~47%的r1234ze(z)。

24、所述工质的制备方法为各组分按目标配比在常温下进行物理混合即可，且各组分之和为100%。

25、所述工质应用于高温热泵系统中，制热温度可达100℃以上。

26、本发明的有益效果如下：

27、1. 混合物各组分及该新型混合物的gwp均低于r245fa，具有明显的环保优势。

28、2. 循环性能优良，新工质的单位容积制热量远高于r245fa，可大大减少压缩机的体积并提高能源利用率，符合节能减排的需求。

29、3. 给出的新混合工质温度滑移值都小于7℃，绝大部分属于非共沸混合物，可实现传热过程中温度匹配，缩小相变过程中的传热温差、减小冷凝器和蒸发器的传热不可逆损失使制冷循环的效率得以提高；混合工质压缩比低，容积效率升高，并且实际压缩过程偏离等熵程度小，使压缩机的实际耗功减小，效率提高。

30、4. 新混合工质中含有大比例不可燃制冷剂及高效阻燃剂，可以预估具有不可燃性，而且大部分优选比例相比于r245fa系统的充灌量降低，降低了制冷剂泄漏的风险。