一种混合制冷剂及其制备方法、热泵与流程

本发明属于制冷剂制备，具体涉及一种混合制冷剂及其制备方法、热泵。

背景技术：

1、空气源热泵基于逆卡诺循环原理，通过压缩机和制冷剂的循环工作实现热量转移，其核心优势在于高效、环保，能够显著降低能源消耗和碳排放，广泛应用于建筑供热、热水供应、工业加热等领域。

2、目前，空气源热泵存在两个问题，第一个是在-35℃以下等极端气温无法正常运行；第二个是气温低于-12℃时制热量急剧下降。出现这两个问题的主要原因是r32、r410a等现有制冷剂物性决定了气温降低时热泵系统蒸发温度降低，导致压缩机吸入制冷剂密度显著下降，使制冷剂质量流量、制热量和能效降低。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有制冷剂在低温下使热泵系统蒸发温度降低，压缩机吸入制冷剂密度下降，使制冷剂质量流量、制热量和能效均下降，尤其是在极端气温下无法正常运行等缺陷，从而提供一种混合制冷剂及其制备方法、热泵。

2、为此，本发明提供了以下技术方案。

3、本发明提供了一种制冷剂，包括r290(丙烷)、r744(二氧化碳)、r32(二氟甲烷)和r115(五氟氯乙烷)；以质量百分数计，所述r290为5％～20％，所述r744为5％～15％，所述r32≤50％，余量为r115。

4、本发明制冷剂各组分的基本物性见表1。

5、表1各组分基本物性表

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7、本发明提供的制冷剂以r32为主体，加入r744可以提升制冷剂在低温环境下的低压压力，有助于在-46℃等极端温度下吸热时，低压(低压是指压缩机的进口压力)满足压缩机的最低吸气压力要求(一般≥0.2mpa)，使压缩机正常工作，但r744占比超过15％时会使排气温度过高，冷凝压力过高。加入r290能降低压比(压比是指高压和低压的比值，高压是指压缩机的出口压力)，有利于排气温度不超出压缩机要求(一般＜130℃)，使压缩机正常工作；加入r290还有利于提升单位容积制热量，提升制热性能，改善能效(cop)。r290的蒸发压力较低，若r290的占比大于20％，在极端低温工况时可能导致吸气压力太低。加入r115能够降低排气温度和可燃性，提升安全性，但r115的单位容积制热量较低，占比过大会导致制热性能降低。本发明调控这几种组分的比例，将其应用于热泵，可以使热泵在低温环境下正常运行以及低温环境下制热量和能效最佳，还能降低排气温度、可燃性，整体效果最优。

8、本发明提供的制冷剂通过特定含量的各组分之间相互影响，相较于常规制冷剂r32、r410a等，将其应用于热泵具有(1)在同一蒸发温度下对应的两个相态(包括气态和液态)压力大幅提升，能够在更低的温度下制热；(2)在同一蒸发温度和冷凝温度下，压比更低，显著降低排气温度，可以使其在超低温度等极端气温下的可靠性大幅提升；(3)在同一冷凝温度下，冷凝器进出口焓差更大，制冷剂单位容积制热量大幅提升，可以大幅减少低温下的制热性能衰减；(4)本发明制冷剂含有r744和r115等非可燃组分，降低了可燃的风险等优点。

9、作为一种可选的实施方式，所述r32为30％～50％。

10、作为一种可选的实施方式，所述r115为30％～50％。

11、作为一种可选的实施方式，所述r290和所述r115的质量比为1:2。本发明调控r290和r115质量比满足1:2，能够在保证制冷剂应用于热泵时具有低排气温度、高制热量和较佳能效基础上，进一步提升制冷剂安全性，减少易燃易爆等风险。

12、本发明技术方案，具有如下优点：

13、1.本发明提供的制冷剂，该制冷剂包括r290、r744、r32和r115；以质量百分数计，所述r290为5％～20％，所述r744为5％～15％，所述r32≤50％，余量为r115。将其应用于热泵时，与常规制冷剂如r32、r410a相比，本发明制冷剂一方面在低温度环境下对应低压显著上升，压比、排气温度显著下降，可有效拓展最低运行环境温度；另一方面单位容积制热量上升、压比减小，全工况制热性能提升。对比现有传统方案，本发明制冷剂可以使热泵系统在-12℃以下制热量及能效相大幅提升，极端运行气温拓展至-46℃；同时，在常规气温(-12℃以上)下制热量及能效也有一定幅度的提升。

14、2.本发明提供的热泵，本发明制冷剂搭配本发明双级节流回热系统，可以大幅拓展极端运行气温和大幅提升低温制热性能。

1.一种制冷剂，其特征在于，包括r290、r744、r32和r115；以质量百分数计，所述r290为5％～20％，所述r744为5％～15％，所述r32≤50％，余量为r115。

2.根据权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，所述r32为30％～50％。

3.根据权利要求2所述的制冷剂，其特征在于，所述r115为30％～50％。

4.根据权利要求1～3任一项所述的制冷剂，其特征在于，所述r290和所述r115的质量比为1:2。

5.权利要求1～4任一项所述制冷剂的制备方法，其特征在于，包括，原料混合后得到所述制冷剂。

6.一种热泵，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述制冷剂或权利要求5所述制备方法制得的制冷剂。

7.根据权利要求6所述的热泵，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、回热器和蒸发器；所述冷凝器和回热器之间设置有一级节流阀，所述回热器和所述蒸发器之间设置有二级节流阀。