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目前，常溫熱泵技術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，近年來熱泵技術正向應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應用和發(fā)展的關鍵。為使高溫熱泵系統(tǒng)達到設定的工況要求，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；
(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，良好的安全性能，無毒，不可燃或弱可燃，化學性質穩(wěn)定等要求。現(xiàn)階段研究的制冷劑主要有自然工質、氯氟烴(CFCs)、氫氯氟烴(HCFCs)、氫氟烴(HFCs)、氫氟烯烴(HPOs)、氫氯氟烯烴(HCFOS)及混合工質等幾類。
一、自然工質
熱泵工質分為人造工質和自然工質，自然工質中適用于高溫熱泵領域的主要有CO2、NH3、H2O及部分碳氫化合物。
CO2化學性質穩(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，作為自然工質有很長的應用歷史，自20世紀80年代末大力提倡使用自然工質開始，又成為國內外的研究熱點。
氨應用于高溫熱泵系統(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，必須配備相應的安全措施，對其使用造成了一定的限制。
自然工質成本低廉、對環(huán)境友好，具有較大的研究價值，但自然工質用于高溫熱泵時，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仍以人造工質為主。
二、混合工質
混合工質是由兩種或兩種以上單工質組成的混合物。由于能夠同時滿足高溫熱泵工質各種要求的單工質較少，為使各種單工質優(yōu)勢互補，國內外研究人員在混合工質方面進行了積極地探索。
混合工質多為非共沸混合物，利用非共沸混合工質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)，但非共沸混合工質在氣液共存時兩相的濃度不同，工質發(fā)生泄漏或充注時容易導致工質配比發(fā)生變化，這是制約其應用和推廣的重要因素。
高溫熱泵技術對于節(jié)約能耗、降低溫室效應具有十分重要的意義，而缺少合適的高溫熱泵工質一直是制約高溫熱泵技術發(fā)展的關鍵因素。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)工質逐漸被限制使用。HFO-1234ze(Z)等低ODP和低GWP值的環(huán)保型工質HFOs類物質成為潛在的理想高溫熱泵工質。此外，為使各種純工質優(yōu)勢互補，混合工質也被應用于高溫熱泵系統(tǒng)中，為高溫熱泵工質提供了更多選擇，但混合工質應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。
