一种环保混合制冷工质、制冷剂及制冷系统

摘要

本发明提供了一种环保混合制冷工质、制冷剂及制冷系统。以质量百分比计，环保混合制冷工质包括：氟乙烷48～84％；三氟甲基甲基醚1～50％；二甲醚1～30％。本申请环保混合制冷工质通过上述各组分的协同作用，使得该制冷工质具有较低的GWP值，同时，上述制冷工质具备良好的热力学性能，应用在空调制冷设备中，具有良好的制冷循环性能。采用上述制冷工质进行制冷能够获得优于R134a的容积制冷量和能效，可以解决现有制冷剂(R134a)存在GWP值偏高、循环性能不足的问题。

权利要求

1.一种环保混合制冷工质，其特征在于，以质量百分比计，所述环保混合制冷工质由以下成分组成：氟乙烷   48～84％；

三氟甲基甲基醚  1～50％；

二甲醚   1～30％。

2.根据权利要求1所述的环保混合制冷工质，以质量百分比计，其特征在于，所述环保混合制冷工质由以下成分组成：氟乙烷   54～84％；

三氟甲基甲基醚  1～27％；

二甲醚   1～30％。

3.根据权利要求1所述的环保混合制冷工质，以质量百分比计，其特征在于，所述环保混合制冷工质由以下成分组成：氟乙烷   54～84％；

三氟甲基甲基醚  10～27％；

二甲醚   6～19％。

4.根据权利要求1所述的环保混合制冷工质，以质量百分比计，其特征在于，所述环保混合制冷工质由以下成分组成：氟乙烷   75～84％；

三氟甲基甲基醚  10～15％；

二甲醚   6～12％。

5.根据权利要求1所述的环保混合制冷工质，以质量百分比计，其特征在于，所述环保混合制冷工质由48％的所述氟乙烷，50％的所述三氟甲基甲基醚，2％的所述二甲醚组成；

或者所述环保混合制冷工质由64％的所述氟乙烷，6％的所述三氟甲基甲基醚，30％的所述二甲醚组成；

或者所述环保混合制冷工质由84％的所述氟乙烷，10％的所述三氟甲基甲基醚，6％的所述二甲醚组成。

6.一种制冷剂，包括制冷工质，其特征在于，所述制冷工质为权利要求1至5中任一项所述的环保混合制冷工质。

7.根据权利要求6所述的制冷剂，其特征在于，所述制冷剂还包括润滑剂、增溶剂、分散剂中的任意一种或多种。

8.根据权利要求7所述的制冷剂，其特征在于，所述润滑剂选自矿物油、硅油、多元醇酯中的任意一种或多种。

9.一种制冷系统，包括蒸发器、冷凝器、压缩机、节流元件，所述蒸发器、冷凝器、压缩机、节流元件通过闭合回路连接，所述闭合回路中具有制冷剂，其特征在于，所述制冷剂为权利要求6至8中任一项所述的制冷剂。

10.根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统为空调系统。

说明书

一种环保混合制冷工质、制冷剂及制冷系统

技术领域

[0001] 本发明涉及制冷技术领域，具体而言，涉及一种环保混合制冷工质、制冷剂及制冷系统。

背景技术

[0002] 随着全球变暖日益严重，环境保护问题越来越受到重视，全球170多个国家共同签订了具有法律约束力的《蒙特利尔议定书‑基加利修正案》。该协议明确给出了各国淘汰HFCs的时间表，其中，中国将从2024年开始实施，承诺将快速减少HFCs产量。该协议于2019年1月1日正式生效，因此需求一种既不破坏臭氧层又具有较低GWP值(全球变暖潜能值)的制冷剂来完成替代与转换工作，并有效应用于空调系统中。

[0003] 目前空调系统中使用的R134a具有良好的热力性能，ODP(臭氧潜能值)为0，但是由于其GWP为1430，处于基加利修正案的受控范围之中，逐步淘汰已经成为必然趋势，所以寻找既满足环保要求又满足空调系统能力能效要求的工质已迫在眉睫。

[0004] 目前国际上的主要技术手段常从单工质和制冷剂组合物的角度出发进行新型低GWP值制冷剂的替代研究，主要是新型HFCs替代物、氢氟烯烃(HFOs)替代物、碳氢制冷剂类天然工质，寻求合适的组合物以满足空调系统对于制冷剂的要求。

发明内容

[0005] 本发明的主要目的在于提供一种环保混合制冷工质、制冷剂及制冷系统，以解决现有技术中制冷剂GWP偏高、制冷循环性能不足的问题。

[0006] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种环保混合制冷工质，以质量百分比计，环保混合制冷工质包括：氟乙烷48～84％；三氟甲基甲基醚1～50％；二甲醚1～30％。

[0007] 进一步地，以质量百分比计，环保混合制冷工质包括：氟乙烷54～84％；三氟甲基甲基醚1～27％；二甲醚1～30％。

[0008] 进一步地，以质量百分比计，环保混合制冷工质包括：氟乙烷54～84％；三氟甲基甲基醚10～27％；二甲醚6～19％。

[0009] 进一步地，以质量百分比计，环保混合制冷工质包括：氟乙烷75～84％；三氟甲基甲基醚10～15％；二甲醚6～12％。

[0010] 进一步地，以质量百分比计，环保混合制冷工质包括48％的氟乙烷，50％的三氟甲基甲基醚，2％的二甲醚；或者环保混合制冷工质包括64％的氟乙烷，6％的三氟甲基甲基醚，30％的二甲醚；或者环保混合制冷工质包括84％的氟乙烷，10％的三氟甲基甲基醚，6％的二甲醚。

[0011] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种制冷剂，包括制冷工质，制冷工质为上述环保混合制冷工质。

[0012] 进一步地，制冷剂还包括润滑剂、增溶剂、分散剂中的任意一种或多种。

[0013] 进一步地，润滑剂选自矿物油、硅油、多元醇酯中的任意一种或多种。

[0014] 根据本发明的另一方面，提供了一种制冷系统，包括蒸发器、冷凝器、压缩机、节流元件，上述蒸发器、冷凝器、压缩机、节流元件通过闭合回路连接，闭合回路中具有制冷剂，制冷剂为上述任一种的制冷剂。

[0015] 进一步地，上述制冷系统为空调系统。

[0016] 应用本发明的技术方案，本申请环保混合制冷工质通过上述各组分的协同作用，使得该制冷工质具有较低的GWP值，同时，上述制冷工质具备良好的热力学性能，应用在空调制冷设备中，具有良好的制冷循环性能。采用上述制冷工质进行制冷能够获得优于R134a的容积制冷量和能效，可以解决现有制冷剂(R134a)存在GWP值偏高、循环性能不足的问题。

附图说明

[0017] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0018] 图1示出了本发明压缩制冷循环系统图；

[0019] 其中，上述附图包括以下附图标记：

[0020] 1、压缩机；2、冷凝器；3、蒸发器；4、节流元件。

具体实施方式

[0021] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0022] 如背景技术所分析的，现有技术中存在制冷剂GWP偏高、制冷循环性能不足的问题。为了解决这些问题，本申请提供了一种环保混合制冷工质、制冷剂及制冷系统。

[0023] 在本申请中的一种典型的实施方式中，提供了一种环保混合制冷工质，以质量百分比计，环保混合制冷工质包括：氟乙烷(R161)48～84％；三氟甲基甲基醚(RE143a)1～50％；二甲醚(RE170)1～30％。

[0024] 本申请环保混合制冷工质通过上述各组分的协同作用，使得该制冷工质具有较低的GWP值，同时，上述制冷工质具备良好的热力学性能，应用在空调制冷设备中，具有良好的制冷循环性能。采用上述制冷工质进行制冷能够获得优于R134a的容积制冷量和能效，可以解决现有制冷剂(R134a)存在GWP值偏高、制冷循环性能不足的问题。

[0025] 此外，本申请的制冷工质分子质量相对于R134a小，因此流动性好，有助于延长压缩机的使用寿命；上述制冷工质还具有较小的滑移温度，排除了温度滑移导致的不良影响；上述制冷工质的工作压力(蒸发压力、冷凝压力)与R134a相近，可以在不改变系统的前提下替代R134a，上述制冷工质的压比(蒸发压力与冷凝压力之比)低于R134a，可以减少压缩机功耗，从而有利于压缩机长期运行。因此，本申请的制冷工质可以替代R134a应用于空调制冷系统。

[0026] 在一些实施例中，为了进一步降低制冷工质的GWP值，以质量百分比计，环保混合制冷工质包括：氟乙烷54～84％；三氟甲基甲基醚1～27％；二甲醚1～30％。

[0027] 优选地，以质量百分比计，环保混合制冷工质包括：氟乙烷54～84％；三氟甲基甲基醚10～27％；二甲醚6～19％。

[0028] 优选地，以质量百分比计，环保混合制冷工质包括：氟乙烷75～84％；三氟甲基甲基醚10～15％；二甲醚6～12％。

[0029] 在一些实施例中，以质量百分比计，环保混合制冷工质包括48％的氟乙烷，50％的三氟甲基甲基醚，2％的二甲醚；或者环保混合制冷工质包括64％的氟乙烷，6％的三氟甲基甲基醚，30％的二甲醚；或者环保混合制冷工质包括84％的氟乙烷，10％的三氟甲基甲基醚，6％的二甲醚。

[0030] 在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种制冷剂，包括制冷工质，制冷工质为上述环保混合制冷工质。包含本申请环保混合制冷工质的制冷剂具有较低的GWP值和良好的制冷循环性能。

[0031] 为了提高上述制冷工质的流动性以及系统适用性，在一些实施例中，制冷剂还包括润滑剂、增溶剂、分散剂中的任意一种或多种。

[0032] 对润滑剂的种类没有特别的限制，本领域常用的润滑剂都适用于本申请。在一些实施例中，润滑剂选自矿物油、硅油、多元醇酯中的任意一种或多种。

[0033] 在本申请又一种典型的实施方式中，提供了一种制冷系统，如图1所示，该制冷系统包括蒸发器3、冷凝器2、压缩机1、节流元件4，蒸发器3、冷凝器2、压缩机1、节流元件4通过闭合回路连接，闭合回路中具有制冷剂，制冷剂为上述制冷剂。

[0034] 上述制冷工质的工作压力(蒸发压力、冷凝压力)与R134a相近，因此，本申请可以在不改变系统主要器件的前提下直接充灌上述制冷剂，本申请的制冷系统具有较低的GWP值和良好的制冷循环性能。

[0035] 在一些实施例中，上述制冷系统为空调系统。本申请的制冷剂用于空调系统可以作为替代R134a的环保型制冷剂。

[0036] 以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

[0037] 当组合方式确定时，环保制冷工质组分按照其相应的质量配比在温度23～27℃，压力为0.1MPa状态下进行液相的物理混合。各组分物质的基本参数见表1。

[0038] 表1

[0039]

[0040] 实施例1：

[0041] 将R161、RE143a和RE170在液相下按48：50：2的质量百分比进行物理混合。

[0042] 实施例2：

[0043] 将R161、RE143a和RE170在液相下按50：38：12的质量百分比进行物理混合。

[0044] 实施例3：

[0045] R161、RE143a和RE170在液相下按52：32：16的质量百分比进行物理混合。

[0046] 实施例4：

[0047] R161、RE143a和RE170在液相下按54：27：19的质量百分比进行物理混合。

[0048] 实施例5：

[0049] R161、RE143a和RE170在液相下按59：27：14的质量百分比进行物理混合。

[0050] 实施例6：

[0051] R161、RE143a和RE170在液相下按64：6：30的质量百分比进行物理混合。

[0052] 实施例7：

[0053] R161、RE143a和RE170在液相下按68：20：12的质量百分比进行物理混合。

[0054] 实施例8：

[0055] R161、RE143a和RE170在液相下按71：19：10的质量百分比进行物理混合。

[0056] 实施例9：

[0057] R161、RE143a和RE170在液相下按75：14：11的质量百分比进行物理混合。

[0058] 实施例10：

[0059] R161、RE143a和RE170在液相下按77：13：10的质量百分比进行物理混合。

[0060] 实施例11：

[0061] R161、RE143a和RE170在液相下按80：12：8的质量百分比进行物理混合。

[0062] 实施例12：

[0063] R161、RE143a和RE170在液相下按84：10：6的质量百分比进行物理混合。

[0064] 对比例1：

[0065] R13I1、RE143a和RE170在液相下按80：4：16的质量百分比进行物理混合。

[0066] 对比例2：

[0067] R134a、RE143a和RE170在液相下按28：44：28的质量百分比进行物理混合。

[0068] 实施例1‑12和对比例1‑2中的混合工质的性能参数见表2。

[0069] 表2

[0070]

[0071]

[0072] 注：滑移温度为0.1MPa对应的泡点温度与露点温度之差。

[0073] 从表2可以看出，本发明所提供的制冷剂组合物具有较低的GWP(全球变暖潜能值)，GWP<300，优选范围内GWP<150，相比于R134a具备更明显环保的优势。同时分子量较R134a小，故具有更好的流动性，有助于延长压缩机使用寿命，沸点、临界温度、临界压力与R134a相近，可作为R134a的长期替代物质。混合制冷工质的滑移温度较小，列举的实施例的滑移温度均低于2℃，属于近共沸混合物，排除了温度滑移带来的不良影响。

[0074] 在制冷工况下(即蒸发温度为10℃，冷凝温度为45℃，过热度为3℃，过冷度为7℃，压缩机绝热效率为0.7)，上述实施例1‑12、对比例1‑2与R134a的热力参数(即压缩比和排气温度)及相对热力性能(即相对单位容积制冷量和相对效率COP)的对比结果见表3。

[0075] 表3

[0076]

[0077]

[0078] 从表3可以看出蒸发压力与冷凝压力与R134a相近。压比低于R134a，可减少压缩机功耗并对压缩机长期运行有益。整个系统的性能系数COP与单位容积制冷量与R134a性能相当。

[0079] 对比例1中的GWP值虽然比实施例1‑12低，但对比例1的单位容积制冷量qv比实施例1‑12低，说明对比例1中的制冷工质制冷循环性能比实施例1‑12差。

[0080] 对比例1和对比例2与实施例1‑12的相对COP相差不多，但是对比例1和对比例2的相对制冷量qv比实施例1‑12低，进一步说明对比例1和对比例2的制冷工质制冷循环性能低于本发明实施例1‑12。

[0081] 综上所述，提供了一种制冷剂组合物，系统在设计工况下，并且在理论计算的优选比例范围内，不仅具有低GWP值、零ODP的环保特性，而且热力性能优良，单位容积制冷量qv和能效COP优于R134a。运行压力与R134a相近，在不改变系统主要器件的前提下可直接使用。应用于制冷空调领域成为替代R134a的环保型制冷工质。

[0082] 本发明所述的制冷剂组合物用于上述系统中时，优选向所述的制冷剂组合物中加入至少一种选自以下的助剂：润滑剂、增溶剂、分散剂。润滑剂优选矿物油、硅油、多元醇酯。

[0083] 上述制冷剂可以应用到空调系统。该空调系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、节流元件以及其他辅助的制冷配件，所有制冷元件连接成闭合回路，回路中流动着上述制冷剂流体。

[0084] 本发明的家用空调系统的压缩制冷循环系统原理如图1，低压混合冷媒在蒸发器3和室内空气进行换热释放冷量，之后低压气态冷媒进入压缩机1被压缩至高温高压的气态，经冷凝器2与室外空气进行换热释放热量，冷凝为高压的液态冷媒，再经节流元件4节流为气液两相态低压冷媒。本发明中制冷工质组合物在上述单级压缩空调中换热、被压缩、节流，替代R134a制冷剂。

[0085] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本申请环保混合制冷工质通过上述各组分的协同作用，使得该制冷工质具有较低的GWP值，同时，上述制冷工质具备良好的热力学性能，应用在空调制冷设备中，具有良好的制冷循环性能。采用上述制冷工质进行制冷能够获得优于R134a的容积制冷量和能效，可以解决现有制冷剂(R134a)存在GWP值偏高、制冷循环性能不足的问题。

[0086] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。