混合制冷剂可使热泵温度达200ºC

       最新发现，通过改变制冷剂混合物的组成，可以使热泵从不同的热源生成不同的温度，同时提高效率高达25%。

　　这项新技术在食品、化工和制药行业的工艺热电气化方面显示出特别的前景。

　　瑞士研究人员认为，现有的工业热泵通常是为特定的工业应用和温度定制的昂贵设备。

　　在传统的热泵中，可实现的温度和温度曲线主要由制冷剂的选择决定。

　　热泵的所有组件从蒸发器和压缩机到冷凝器和膨胀阀，都根据这种制冷剂进行了定制。

　　如果一个工厂需要为多种应用提供不同温度的热量，目前只能通过使用多台热泵，每台热泵使用不同的制冷剂来实现。

　　这既昂贵又不方便，因此热泵在工业领域未能取得进展。

　　研究人员声称，他们现在开发出一种解决方案，可以使热泵以低成本灵活地产生高达200ºC的各种温度。

　　他们提出了一个更好的解决方案，即使用的是混合制冷剂，而不是单一制冷剂。这使热泵能够利用不同的热源并生成不同的温度曲线。

　　制冷剂混合物的组成可以根据不同的应用进行变化。

　　因此，企业在需要不同温度时，不必重新设计整个热泵，只需调整混合物即可。

　　这些测试最初是为低GWP的HFO和HCFO制冷剂设计的，这些制冷剂提供了广泛的临界温度范围。

　　例如，R1234yf的临界温度为94.7ºC，而R1336mzz(Z)的临界温度为171.4ºC。

　　此外，由于HFO和HCFO制冷剂不需要像易燃制冷剂那样采取安全预防措施，因此它们适合在普通实验室环境中进行探索性混合测试。

　　然而，考虑到环境问题以及欧盟可能在不久的将来禁止某些HFO和HCFO制冷剂，研究人员还将对其他流体进行类似的实验，其中也包括天然制冷剂。

　　这种混合物由传统制冷剂和另一种成分组成。热泵的温度曲线由这两种成分的比例决定。

　　原则上，只要温度不超过200ºC，就可以为工业过程设置任何数量的不同温度曲线，这是新技术所的主要优势。

　　为了确定适合的制冷剂混合成分，研究人员开发了一个计算机模型，该模型模拟了不同制冷剂混合物变体的热泵回路。

　　通过将热泵组件，以及混合物的组成整合到优化过程中，扩展了现有的热泵热力学模型。

　　结果表明，在某些操作条件下，混合物不仅优于纯流体，而且在变化的操作条件下可以保持较高的COP（性能系数）。

　　这项研究中的二元和三元混合物的滑动温度在10K到40K之间，包括R1336mzz(Z)、R1233zd(E)、R1224yd(Z)、R1234yf和R32。

　　对于热源和热汇温度变化为35K的情况下，最佳混合物比性能最好的纯流体R1234yf具有约16%的COP优势。

　　还发现，几种二元和三元混合物的最大COP几乎相等，这表明在混合物选择方面具有灵活性。

　　此外，变动操作条件表明，混合物的COP通常比纯流体的COP更稳定。

　　研究人员在热泵实验室中的测试显示，混合物将一台商业化的工业热泵的效率提高了多达25%。

　　据称，已经有许多瑞士和国际公司对该技术表示了兴趣。

　　研究人员目前正在与MAN Energy Solutions和Scheco AG等热泵制造商以及Lindt等瑞士工业合作伙伴密切合作。下一步计划是设计和建造一个试点工厂以进行进一步测试。