无论是生产食品、饮料、药品、金属或纸张，还是处理表面和纺织品，工业企业都需要工艺热用于许多应用。其中大部分仍通过燃烧化石燃料产生。因此，工艺热的产生占全球工业部门温室气体(GHG)排放的很大一部分。在瑞士，它占温室气体总排放量的约8%。
工业部门已经能够以环保的方式利用由可再生能源产生的电力驱动的工业热泵产生高达200摄氏度的工艺热。然而，尽管具有这种潜力，热泵在工业环境中仍然不常见。这是因为现有型号往往是昂贵的结构，并且是为特定工业应用和温度量身定制的。
现在，苏黎世联邦理工学院和瑞士东部应用技术大学的研究人员开发出一种解决方案，使热泵能够以低廉且灵活的方式在高达200摄氏度的不同温度下产生热量。这比市面上现有的解决方案更符合该行业的需求，这就是为什么许多瑞士和国际公司已经对该技术表示出兴趣。这项研究发表在《国际制冷杂志》上。
利用环境热量
热泵利用储存在废热或周围空气、地下水或土壤中的能量。它们通过在封闭系统中蒸发制冷剂流体，然后将气体通过压缩机以提高其温度，产生用于加热或工艺加热的热量。在此过程中获得的热量可用于加热建筑物或用于工业过程。
在传统热泵中，可实现的温度和温度曲线很大程度上取决于制冷剂的选择。热泵的所有部件(从蒸发器和压缩机到冷凝器和膨胀阀)都是根据制冷剂量身定制的。
如果工厂需要为多种用途提供不同温度的热量，目前只能使用多台热泵，每台热泵使用不同的制冷剂。这既昂贵又不方便，这就是热泵未能在工业领域取得进展的原因。
制冷剂混合物提高灵活性
苏黎世联邦理工学院能源与过程系统工程教授AndréBardow认为，他的团队已经找到了更好的解决方案，“我们使用混合制冷剂，而不是单一制冷剂。这使得热泵能够使用不同的热源并产生不同的温度曲线。”
制冷剂混合物的成分可以变化，以适应不同的应用。这对公司来说是一个关键的好处：他们不必在需要不同温度时重新设计整个热泵，只需修改混合物即可，这更简单、更便宜。
混合物本身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200度，就可以为工业过程提供任意数量的不同曲线。这是我们技术提供的主要优势，”Bardow说。
使用计算机模型来确定正确的混合物
为了确定制冷剂混合物的合适成分，研究人员开发了一种计算机模型，该模型模拟了具有不同制冷剂混合物变体的热泵回路。“我们通过将热泵组件以及混合物的成分集成到优化过程中，扩展了现有的热泵热力学模型，”Bardow研究小组的高级科学家DennisRoskosch说。
研究人员的模型利用超过2亿种已知的合成分子来模拟两种分子的混合物，从而提供最高效的热泵性能。
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