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温室效应加剧、极端气候频繁发生,环境问题依然不容乐观,其中温室气体排放是一重要原因。具体到全社会能源消耗中占比较大的建筑用能领域,高效节能、减排显著的热泵技术因此而受到普遍重视。然而传统热泵系统使用的制冷工质具有较大的温室效应值,甚至破坏大气臭氧层(ODP>0),寻找新的替代工质成为研究人员的兴趣所在。R1234ze以其无毒、不燃,ODP为0,GWP低于R22、R32、R134a,被视为制冷工质领域新宠。但R1234ze汽化潜热较低,直接应用于热泵系统热力学性能不很理想,而HFC类工质大多具有优良的热力学性能,以R1234ze为基础组元和HFC类工质组成二元混合工质,有望得到热力学性能优良的热泵工质,基于此,本文通过理论分析和实验研究的方法研究二元混合工质R1234ze/HFCs水源热泵系统的循环性能。主要研究内容如下:(1)在分析制冷工质热物性的基础上,选择新型环保工质R1234ze与三种HFCs类工质(R125、R32、R134a)组成二元混合工质,分别对其进行热泵循环热力学分析,发现R1234ze/R32在质量配比10/90-30/70(质量百分配比,下同)内有较高的制热性能系数,其中在20/80处达到最大值。此配比下系统冷凝压力比R134a系统大32%,比R32、R125系统分别降低了28%、17%;压缩机排气温度高于R125、R134a系统排气温度,低于R32系统排气温度;COP值分别比R134a、R32系统增加了17.88%、4.53%。(2)进行了实验台改造和搭建,并以纯质R32为参考,进行了实验系统最优充灌量实验,结果表明,充灌量在1.9kg时该热泵系统有最大制热性能系数2.95,为混合工质热泵系统实验最佳工况点选择奠定了基础。(3)在R32充灌量1.7kg-2.1kg下,进行混合工质R1234ze/R32不同质量配比(10/90-30/70)的热泵性能实验,分析实验结果得到,在R32充灌量1.9kg、混合工质配比20/80处,混合工质热泵系统具有最大制热性能系数3.24,比R32系统增加了9.8%;冷凝压力比R32系统降低12%;系统制热量为8.62kw,较R32系统增加了31.8%,较高的系统制热量意味着在同等的制热量下,混合工质充灌量减少,这就降低了工质发生泄漏时的危险性;混合工质系统功耗2.66kw,比R32系统降低11.6%;而且整个系统内压比都较低,有利于压缩机的高效运行,冷凝压力的降低和工质充灌量的减少保障了系统的安全稳定运行。研究表明,随着R1234ze质量配比(10/90-30/70)逐渐增加,混合工质R1234ze/R32热泵系统的COP呈现先增加后降低的趋势,在R1234ze/R32质量配比为20/80达到最大值,整个配比区间内制热性能系数都高于纯质R32系统。本文为新型环保制冷剂R1234ze与HFC类工质混合应用于热泵系统提供了参考,混合工质R1234ze/R32(20/80)有望成为新的替代工质。