最新發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變制冷劑混合物的組成，可以使熱泵從不同的熱源生成不同的溫度，同時(shí)提高效率高達(dá)25%。

　　這項(xiàng)新技術(shù)在食品、化工和制藥行業(yè)的工藝熱電氣化方面顯示出特別的前景。

　　瑞士研究人員認(rèn)為，現(xiàn)有的工業(yè)熱泵通常是為特定的工業(yè)應(yīng)用和溫度定制的昂貴設(shè)備。

　　在傳統(tǒng)的熱泵中，可實(shí)現(xiàn)的溫度和溫度曲線主要由制冷劑的選擇決定。

　　熱泵的所有組件從蒸發(fā)器和壓縮機(jī)到冷凝器和膨脹閥，都根據(jù)這種制冷劑進(jìn)行了定制。

　　如果一個(gè)工廠需要為多種應(yīng)用提供不同溫度的熱量，目前只能通過(guò)使用多臺(tái)熱泵，每臺(tái)熱泵使用不同的制冷劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　這既昂貴又不方便，因此熱泵在工業(yè)領(lǐng)域未能取得進(jìn)展。

　　研究人員聲稱，他們現(xiàn)在開發(fā)出一種解決方案，可以使熱泵以低成本靈活地產(chǎn)生高達(dá)200oC的各種溫度。

　　他們提出了一個(gè)更好的解決方案，即使用的是混合制冷劑，而不是單一制冷劑。這使熱泵能夠利用不同的熱源并生成不同的溫度曲線。

　　制冷劑混合物的組成可以根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行變化。

　　因此，企業(yè)在需要不同溫度時(shí)，不必重新設(shè)計(jì)整個(gè)熱泵，只需調(diào)整混合物即可。

　　這些測(cè)試最初是為低GWP的HFO和HCFO制冷劑設(shè)計(jì)的，這些制冷劑提供了廣泛的臨界溫度范圍。

　　例如，R1234yf的臨界溫度為94.7oC，而R1336mzz(Z)的臨界溫度為171.4oC。

　　此外，由于HFO和HCFO制冷劑不需要像易燃制冷劑那樣采取安全預(yù)防措施，因此它們適合在普通實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行探索性混合測(cè)試。

　　然而，考慮到環(huán)境問(wèn)題以及歐盟可能在不久的將來(lái)禁止某些HFO和HCFO制冷劑，研究人員還將對(duì)其他流體進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)，其中也包括天然制冷劑。

　　這種混合物由傳統(tǒng)制冷劑和另一種成分組成。熱泵的溫度曲線由這兩種成分的比例決定。

　　原則上，只要溫度不超過(guò)200oC，就可以為工業(yè)過(guò)程設(shè)置任何數(shù)量的不同溫度曲線，這是新技術(shù)所的主要優(yōu)勢(shì)。

　　為了確定適合的制冷劑混合成分，研究人員開發(fā)了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型，該模型模擬了不同制冷劑混合物變體的熱泵回路。

　　通過(guò)將熱泵組件，以及混合物的組成整合到優(yōu)化過(guò)程中，擴(kuò)展了現(xiàn)有的熱泵熱力學(xué)模型。

　　結(jié)果表明，在某些操作條件下，混合物不僅優(yōu)于純流體，而且在變化的操作條件下可以保持較高的COP（性能系數(shù)）。

　　這項(xiàng)研究中的二元和三元混合物的滑動(dòng)溫度在10K到40K之間，包括R1336mzz(Z)、R1233zd(E)、R1224yd(Z)、R1234yf和R32。

　　對(duì)于熱源和熱匯溫度變化為35K的情況下，最佳混合物比性能最好的純流體R1234yf具有約16%的COP優(yōu)勢(shì)。

　　還發(fā)現(xiàn)，幾種二元和三元混合物的最大COP幾乎相等，這表明在混合物選擇方面具有靈活性。

　　此外，變動(dòng)操作條件表明，混合物的COP通常比純流體的COP更穩(wěn)定。

　　研究人員在熱泵實(shí)驗(yàn)室中的測(cè)試顯示，混合物將一臺(tái)商業(yè)化的工業(yè)熱泵的效率提高了多達(dá)25%。

　　據(jù)稱，已經(jīng)有許多瑞士和國(guó)際公司對(duì)該技術(shù)表示了興趣。

　　研究人員目前正在與MAN Energy Solutions和Scheco AG等熱泵制造商以及Lindt等瑞士工業(yè)合作伙伴密切合作。下一步計(jì)劃是設(shè)計(jì)和建造一個(gè)試點(diǎn)工廠以進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試。