CN108559451B - 一种替代r-410a的制冷剂 - Google Patents

一种替代r-410a的制冷剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种替代R‑410A的制冷剂，其由以下质量百分比的各组分组成：乙烷10‑20％；丙烯60‑70％；三氟碘甲烷15‑25％。本发明还提供了另一种组成的替代R‑410A的制冷剂，其由以下质量百分比的各组分组成：乙烷10‑20％；丙烯60‑70％；三氟碘甲烷15‑25％；氟甲基硅油1.0‑3.0％；聚醚硅油0.2‑1％。与现有技术相比，本发明的有益效果为：可直接替代R‑410A，其不仅具有不破坏臭氧层、具有极小的全球变暖潜能值和节能率高的特点，而且还具有和润滑剂相容性好、不腐蚀金属、流动性好、工作压力低和制冷量极大等优点，可以直接应用于家用、商用空调系统。

Description

一种替代R-410A的制冷剂
技术领域
本发明属于制冷剂领域，具体涉及一种替代R-410A的制冷剂。
背景技术
2009年哥本哈根世界气候变化峰会后，我国政府正式批准了《哥本哈根协议》，并承诺立即开始执行低碳排放的约束性指标。按照《蒙特利尔议定书》的规定，我国将在2010年1月1日全面禁用HCFCs(含氢氟氯烃)类物质，国家当前要求单位GDP能耗降低20％左右，主要污染物排放总量减少10％左右。
为有效履行自身的国际义务，为实现自己庄重的国际承诺，我国迫切需要按照可持续发展中经济发展与保护资源、保护生态环境协调一致的核心要求，寻求绿色环保、高效节能的天然制冷工质。为了我们的子孙后代，我们的出路只有一条，就是：全面停止生产和使用ODS(臭氧层耗损物质)制冷剂，开发和使用绿色环保型制冷剂。
国家当前着重提出工业、商业节能，如工业、商业生产中耗电最大是制冷设备，占总项目耗电量的75％，我国目前市面上的制冷设备以2015年6月份前生产调的三级能效以上的设备，都属于高耗能、高污染的制冷设备。发达中国家以政府财政补贴来更换节能环保的新设备，而我国到目前为止使用环保节能制冷设备只占总数的5％，当前我国经济状态无法做到用国家财政补贴来更换新型制冷设备，以达到建筑、工业、商业的节能要求。
基于以上态势，国际与国内对绿色环保节能制冷剂迫切需求下，湖北瑞能华辉能源管理有限公司在有效整合国内外优质科研资源的基础上，经过多年科研攻关，终于开发出一种替代R410A制冷剂，适用于家用、商用空调系统。该发明属于天然制冷剂并具有环保、节能、直接替代三大特性，针对性地解决了现在R410A如何替换的难题。例如环保方面，该发明温室效应系数低，可以替代制冷剂R410A，在节能方面，它能使空调机组节能25％--35％。
纵观制冷剂发展变革的历史，每一次制冷剂大的变革都促使制冷设备的效率提高。作为氟里昂制冷剂的成熟而长期的替代品，必须能够使制冷系统在高效率的条件下运行。这一方面可以使用户的耗电量减少，运行费用降低；另一方面可间接减少二氧化碳的排放量。本发明制冷剂恰恰做到了这一点。
发明内容
本发明提供一种替代R-410A的制冷剂，该制冷剂可直接替代R-410A，旨在解决现有技术中R-410A制冷剂在环保、节能方面的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种替代R-410A的制冷剂，其由以下质量百分比的各组分组成：乙烷10-20％；丙烯60-70％；三氟碘甲烷15-25％。
上述三种原料的相容性较好，在所述的质量配比下能形成共沸物，稳定性好；原料的流动性好，可以减轻压缩机的工作压力；所述制冷剂与润滑油的相容性好，不容易腐蚀金属；所述三种原料的破坏臭氧层潜能值(ODP)＝0，且具有极小的全球变暖潜能值(GWP)值；丙烷具有潜热大、导热性能好，丙烯制冷量大，能够提高制冷剂的潜热，提高系统运行效率，节能率高。
在满足上述配方比例的基础上，本发明提供的制冷剂还可以有如下进一步的更优选择。
较佳的，丙烯与三氟碘甲烷的质量百分比之和为80-85％。在满足丙烯和三氟碘甲烷上述质量百分比的情况下，本发明提供的制冷剂的制冷效率最佳。
优选的，由以下质量百分比的各组分组成：乙烷15.0％；丙烯63.2％；三氟碘甲烷21.8％。
本发明还提供了另一种组成的替代R-410A的制冷剂，其由以下质量百分比的各组分组成：乙烷10-20％；丙烯60-70％；三氟碘甲烷15-25％；氟甲基硅油1.0-3.0％；聚醚硅油0.2-1％。
添加上述含量的氟甲基硅油和聚醚硅油既能提高丙烯、乙烷、三氟碘甲烷的三元混合物的稳定性，从而进一步改善制冷剂和润滑油的相容性，提高制冷效率。
在满足上述配方比例的基础上，本发明提供的制冷剂还可以有如下进一步的更优选择。
较佳的，丙烯与三氟碘甲烷的质量百分比之和为80-85％。
较佳的，氟甲基硅油的质量百分比为3.0％，聚醚硅油的质量百分比为0.5％。
较佳的，该制冷剂由以下质量百分比的各组分组成：乙烷12.5％，丙烯63.2％，三氟碘甲烷20.8％，氟甲基硅油3.0％，聚醚硅油0.5％。
具体的，所述的氟甲基硅油和聚醚硅油的含水量均小于50ppm。严格控制原料中的水分，能够有效防止水分和润滑剂反应，腐蚀制冷设备。
优选的，所述的氟甲基硅油和聚醚硅油的含水量均小于10ppm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)环保性好，本发明的制冷剂不破坏臭氧层(ODP为零)、不引发温室效应(GWP于3)；
(2)节能性好且延长制冷设备的使用寿命，本发明提供的制冷剂流动性好，减轻了压缩机的工作压力，提前卸载及减轻工作压力均可有效延长压缩机的使用寿命，同时节省电能消耗；蒸发潜热大，单位时间降温速度快，制冷效率高，节能率高；另外其内含水量很低，不会与制冷设备中润滑剂发生化学反应，和润滑剂相容性好，不会腐蚀金属，也达到了有效延长压缩机的使用寿命的目的；
(3)稳定性好，本发明提供的制冷剂为一种稳定的共沸混合物；
(4)成本低且经济实惠，本发明制冷剂的充装量较R-410A少50％且其与R-410A特性近似，可在原来使用R410A的制冷设备中直接注入或随时添加本发明制冷剂，不用更换原设备的任何零部件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
本发明提供了一种替代R-410A的制冷剂，其由以下质量百分比的各组分组成：乙烷10-20％；丙烯60-70％；三氟碘甲烷15-25％。
本发明还提供了另一种组成的替代R-410A的制冷剂，其由以下质量百分比的各组分组成：乙烷10-20％；丙烯60-70％；三氟碘甲烷15-25％；氟甲基硅油1.0-3.0％；聚醚硅油0.2-1％。
实施例1
本实施例的制冷剂，其由以下质量百分数的各原料充分混合制成：乙烷15.0％，丙烯63.2％，三氟碘甲烷21.8％。
所述制冷剂的制备方法如下：
(1)分别对各原料的纯度进行检测，确保其纯度达到99.99wt％以上，备用；
(2)使用纯度达标的丙烯作清洗试剂对压力容器进行清洗，清洗试剂用高压泵输入压力容器，清洗试剂的体积占压力容器容积的3％左右，晃动压力容器或搅拌其内的清洗试剂，充分清洗，清洗后将丙烷放净，并静置使残余丙烷蒸发干净，则压力容器清洗完成；
(3)将清洗完成的压力容器抽真空，抽真空是指将压力容器内的绝对压强降至0-0.15Pa；
(4)按照上述的重量份数配比将各原料加入抽真空后的混合压力容器中，充分混合得混合制冷剂；
(5)检测混合制冷剂中，各组分的含量是否满足上述的重量份数配比，若混合物料达到配比份数即为所述的替代R-410A制冷剂。
实施例2
本实施例的制冷剂，其由以下质量百分数的各原料充分混合制成：乙烷12.5％，丙烯62.5％，三氟碘甲烷25％。
制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例的制冷剂，其由以下质量百分数的各原料充分混合制成：乙烷10％，丙烯70％，三氟碘甲烷20％。
制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例的制冷剂，其由以下质量百分数的各原料充分混合制成：乙烷12.5％，丙烯63.2％，三氟碘甲烷20.8％；氟甲基硅油3.0％；聚醚硅油0.5％；氟甲基硅油和聚醚硅油的含水量均小于10ppm。
制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例的制冷剂，其由以下质量百分数的各原料充分混合制成：乙烷11.5％，丙烯65.5％，三氟碘甲烷20％；氟甲基硅油2.3％；聚醚硅油0.7％；氟甲基硅油和聚醚硅油的含水量均小于10ppm。
制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例的制冷剂，其由以下质量百分数的各原料充分混合制成：乙烷15％，丙烯63％，三氟碘甲烷20.8％；氟甲基硅油1.0％；聚醚硅油0.2％；氟甲基硅油和聚醚硅油的含水量均小于10ppm。
制备方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例的制冷剂，其由以下质量百分数的各原料充分混合制成：乙烷10.8％，丙烯62.2％，三氟碘甲烷25％；氟甲基硅油1％；聚醚硅油1％；氟甲基硅油和聚醚硅油的含水量均小于10ppm。
制备方法与实施例1相同。
实施例8
本实施例的制冷剂，其由以下质量百分数的各原料充分混合制成：乙烷20％，丙烯60％，三氟碘甲烷18％；氟甲基硅油1.8％；聚醚硅油0.2％；氟甲基硅油和聚醚硅油的含水量均小于10ppm。
制备方法与实施例1相同。
对比例1
本实施例的制冷剂，其由以下质量百分数的各原料充分混合制成：乙烷8％，丙烯58％，三氟碘甲烷34％。
制备方法与实施例1相同。
对比例2
本实施例的制冷剂，其由以下质量百分数的各原料充分混合制成：乙烷7％，丙烯72％，三氟碘甲烷17.5％；氟甲基硅油3％；聚醚硅油0.5％；氟甲基硅油和聚醚硅油的含水量均小于10ppm。
制备方法与实施例1相同。
对实施例1至7和对比例1至2得到的制冷剂分别在实验室内进行了制冷试验，测试了ODP、GWP和节能率。测试时，使用本公司工程研究中心实验室安装的多台R-410A空调机组，硬件设备完全相同，每组空调机组使用一种制冷剂，运行测试1年，目前各机组依然正常工作。测得的ODP、GWP和节能率的数据如下表所示：
Figure GDA0002578788810000051
由上表数据可知，本发明提供的替代R-410A的制冷剂具有较好的环保性(ODP为零，GWP值小于3)，同时相对R-410A具有更高的节能率。
本发明还以实施例4制备的制冷剂为对象测试了其物理性能参数，具体如下表所示：
Figure GDA0002578788810000052
经过与R-410A的相关参数进行对比，发现其与R-410A的特性相近，在标准大气压力下的滑移温度为13.44℃，在3MPa压力下的滑移温度为5.98℃。
另外，本发明还对比了实施例4的制冷剂和R-410A在5度蒸发温度和40度冷凝温度下循环运行后的相关参数，具体如下表所示：
Figure GDA0002578788810000061
由上表可知，本发明提供的替代R-410A的制冷剂相对R-410A具有分子量小、压力比低和制冷量大的特点，制冷量大可使压缩机提前卸载，分子量小则流动性好，减轻了压缩机的工作压力；提前卸载及减轻工作压力均可以有效延长压缩机的使用寿命。
综上所述，本发明的制冷剂不仅不破坏臭氧层，具有极小的全球变暖潜能值，节能率高，还具有和润滑剂相容性好，不腐蚀金属，流动性好，工作压力低，制冷量大等优点，可以直接替代R410A，适用于商用中央空调、中央冷水系统、家用中央空调、家用分体空调系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。

Claims (3)

1.一种替代R-410A的制冷剂，其特征在于，包括以下质量百分比的各组分：乙烷12.5％，丙烯63.2％，三氟碘甲烷20.8％，氟甲基硅油3.0％，聚醚硅油0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种替代R-410A的制冷剂，其特征在于，所述的氟甲基硅油和聚醚硅油的含水量均小于50ppm。
3.根据权利要求2所述的一种替代R-410A的制冷剂，其特征在于，所述的氟甲基硅油和聚醚硅油的含水量均小于10ppm。
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Denomination of invention: A Refrigerant Alternative to R-410A

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Granted publication date: 20200901

Pledgee: Wuhan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Wuchang Branch

Pledgor: HUBEI HUAHUI SUPPORTAN ENERGY MANAGEMENT Co.

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