CN110446767A - 用于在车辆中加热和/或空气调节的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种借助制冷剂流体在其中循环的的可逆制冷环路在机动车内部中加热和/或空气调节的方法,所述流体包括:4重量%至6重量%的二氟甲烷(HFC‑32);2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷(HFC‑125);和91重量%至93.5重量%的四氟丙烯、优选地2,3,3,3‑四氟丙烯。
Description
本发明涉及一种用于加热和/或空气调节(空调)机动车乘客舱的方法。
在机动车中,热力发动机包括用于循环热交换流体的回路(circuit),所述热交换流体用于冷却发动机并还用于加热乘客舱。为此,该回路特别地包括泵和空气流在其中循环的暖风机(单体式供暖机组,unit heater),该空气流回收由热交换流体储存的热量以加热乘客舱。
而且,用于使机动车乘客舱冷却的空气调节系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀和通常称作制冷剂的能够改变(液体/气体)状态的流体。通过使用皮带和皮带轮由车辆发动机直接驱动的压缩机将制冷剂压缩,迫使其在高压和高温下返回冷凝器。冷凝器通过强制通风使在高压和高温下以气态到达的气体冷凝。冷凝器通过降低流过其的空气温度而使气体液化。蒸发器为从所述空气除去热量的热交换器,所述空气会被吹入到乘客舱中。膨胀阀使得可以通过随蒸发器的温度和压力改变通过截面而调节气体进入环路的流速。因此,来自外部的热空气随着其通过蒸发器而被冷却。
机动车空调中广泛使用的制冷剂为1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)。
文献WO 2008/107623记载了一种用于机动车的能量管理系统,其包括:具有制冷剂循环的可逆制冷环路;使制冷环路的运行循环倒转(逆转,转化)的装置,其可在制冷模式位置和热泵模式位置之间移动;能够回收制冷剂能量的至少一个第一源;以及在所述制冷剂从液态膨胀到两相状态之后能够使制冷剂蒸发的至少一个第二源,所述倒转装置当它们在与对应于热泵模式的位置一致的位置时能够使制冷剂从第一回收源向至少一个蒸发源的方向流动。
然而,在文献WO 2008/107623中记载的系统中使用HFC-134a作为制冷剂的情况下,当外部温度低,例如约-10℃时,甚至在压缩机启动之前在蒸发器中就开始形成负压。导致空气渗入所述系统中的这种负压促进腐蚀现象和部件例如压缩机、交换器和膨胀阀的劣化。
本发明的目的是限制、甚至防止在启动压缩机时空气进入制冷环路的蒸发器和/或提高制冷环路的效率。
因此,本发明的一个主题是一种使用可逆制冷环路加热和/或空气调节机动车乘客舱的方法,制冷剂在可逆制冷环路中循环,所述可逆制冷环路包括第一热交换器、膨胀阀、第二热交换器、压缩机和用于使可逆制冷环路运行倒转的装置,其特征在于,制冷剂包含以下组分(优选由以下组分组成):
-4重量%至6重量%的二氟甲烷(HFC-32);
-2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷(HFC-125);和
-91重量%至93.5重量%的四氟丙烯。
特别地,上述用于加热和/或空气调节机动车乘客舱的方法包括所述如上定义的制冷剂、即包含以下组分的制冷剂的循环阶段,
-4重量%至6重量%的二氟甲烷(HFC-32);
-2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷(HFC-125);和
-91重量%至93.5重量%的四氟丙烯。
优选地,加热和/或空气调节过程包括以下阶段中的至少一个:所述制冷剂的蒸发阶段、所述制冷剂的压缩阶段、所述制冷剂的冷凝阶段和所述制冷剂的膨胀阶段。
根据本发明,重量百分比是相对于所述制冷剂的总重量计。
除非另有说明,否则在整篇专利申请中,所示化合物的比例均以重量百分比给出。
在本发明的上下文中,“HFO-1234yf”是指2,3,3,3-四氟丙烯。
在本发明的上下文中,“HFO-1234ze”是指1,3,3,3-四氟丙烯,并且包括顺式异构体、反式异构体及其混合物。
根据另一个实施方案,制冷剂基本上由以下组分组成,优选由以下组分组成:
-4重量%至6重量%的二氟甲烷(HFC-32);
-2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷(HFC-125);和
-91重量%至93.5重量%的四氟丙烯。
杂质可以这样的比例存在于制冷剂中:例如小于1%,优选小于0.5%,优选小于0.1%,优选小于0.05%,特别是小于0.01%。这些杂质对所述制冷剂的性质没有显著影响。
根据一个实施方案,制冷剂包含以下组分(优选由以下组分组成):
-4.5重量%至5.5重量%的二氟甲烷;
-2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷;和
-91重量%至93重量%的四氟丙烯。
根据一个实施方案,制冷剂包含以下组分(优选由以下组分组成):
-4.5重量%至5.5重量%的二氟甲烷;
-2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷;和
-91.5重量%至93重量%的四氟丙烯。
根据一个实施方案,制冷剂包含以下组分(优选由以下组分组成):
-4.5重量%至5.5重量%的二氟甲烷;
-2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷;和
-91重量%至92重量%的四氟丙烯。
根据一个实施方案,制冷剂包含以下组分(优选由以下组分组成):
-4.5重量%至5.5重量%的二氟甲烷;
-3重量%至3.5重量%的五氟乙烷;和
-91重量%至92重量%的四氟丙烯。
根据一个实施方案,制冷剂的四氟丙烯选自1,3,3,3-四氟丙烯和2,3,3,3-四氟丙烯;优选地,四氟丙烯为2,3,3,3-四氟丙烯。
根据一个实施方案,上述制冷剂选自下列制冷剂:
-5重量%的二氟甲烷、3.3重量%的五氟乙烷和91.7重量%的四氟丙烯(特别是2,3,3,3-四氟丙烯);
-5重量%的二氟甲烷、3重量%的五氟乙烷和92重量%的四氟丙烯(特别是2,3,3,3-四氟丙烯);
-5重量%的二氟甲烷、3.1重量%的五氟乙烷和91.9重量%的四氟丙烯(特别是2,3,3,3-四氟丙烯);
-5重量%的二氟甲烷、3.2重量%的五氟乙烷和91.8重量%的四氟丙烯(特别是2,3,3,3-四氟丙烯);
-6重量%的二氟甲烷、3重量%的五氟乙烷和91重量%的四氟丙烯(特别是2,3,3,3-四氟丙烯);
-6重量%的二氟甲烷、3.1重量%的五氟乙烷和90.9重量%的四氟丙烯(特别是2,3,3,3-四氟丙烯);和
-6重量%的二氟甲烷、2.5重量%的五氟乙烷和91.5重量%的四氟丙烯(特别是2,3,3,3-四氟丙烯)。
根据一个实施方案,制冷剂的GWP小于150,优选小于或等于140,特别是小于或等于130。GWP可以根据政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on ClimateChange)(IPCC)的第4次报告提供的说明计算。特别地,混合物的GWP作为各组分的重量浓度和GWP的函数计算。纯化合物的GWP值典型地列于欧洲F-Gas指令(欧洲议会和委员会的法规(EU)No.517/2014,2014年4月16日)中。
上述制冷剂有利地为不可燃的或仅略微可燃的。
上述制冷剂的可燃性下限有利地大于285g/m3,优选大于或等于287g/m3,特别是大于或等于290g/m3。
上述制冷剂有利地使WCFF组合物的可燃性下限大于100g/m3,优选大于或等于105g/m3,特别是大于或等于110g/m3。
上述制冷剂、相应的WCF和WCFF,具有小于19000kJ/m3的燃烧热(HOC)。根据本发明的燃烧热如标准ASHRAE 34-2013中所示地进行定义和确定。
“可燃性下限”在标准ASHRAE 34-2013中定义为,在标准ASTM E681-04规定的试验条件下,组合物的能够使火焰传播通过该组合物和空气的均匀混合物的最小浓度。例如,它可以kg/m3或体积%计。
“WCF”(可燃性配方的最差情形)组合物在标准ASHRAE 34-2013中定义为这样的配方组合物,其火焰传播速率最高。该组合物在一定程度的公差的情况下非常接近于标称组合物(所述标称组合物在本发明的上下文中对应于本发明的制冷剂)。
“WCFF”(可燃性分级的最差情形)组合物在标准ASHRAE 34-2013中定义为这样的组合物,其火焰传播速率最高。该组合物按照该标准中明确定义的方法确定。
在本发明的上下文中,可燃性、火焰传播速率和可燃性下限根据标准ASHRAE 34-2013中存在的测试来定义和确定,该测试关于所用的设备涉及标准ASTM E681。
关于火焰传播速率,在标准ASHRAE 34-2013中记载的测试方法为在DenisClodic.Thesis的指导下,由T.Jabbour在如下论文中提出的,“Classification de l'inflammabilitédes fluides frigorigènes basée sur la vitesse fondamentale deflamme”[基于基本火焰速度的制冷剂的可燃性的分类],巴黎,2004年。特别地,实验装置使用垂直玻璃管方法(管数2,长度150cm,直径40cm)。两根管子的使用使得可以同时进行两次相同浓度的试验。所述管具体地配备有钨电极;所述钨电极放置在每根管的底部,相距6.35mm(1/4英寸),并连接至15kV和30mA的发电机。
根据标准ASHRAE 34-2013中定义的准则,所测试的不同组合物被描述为不可燃的或可燃的。
上述制冷剂的火焰传播速率有利地小于2cm/s,优选小于或等于1.7cm/s,优选小于或等于1.6cm/s,有利地小于或等于1.5cm/s。
根据标准ASHRAE 34-2013,上述制冷剂有利地被划分为2L。按照该标准,2L等级要求火焰传播速率小于10cm/s。
上述制冷剂有利地在良好的能量性能品质、低的或零可燃性和低GWP(优选GWP小于150)之间表现出良好的折衷。
由于上述制冷剂的低可燃性,当将它们用于本发明的方法中时,有利地更安全。
上述制冷剂可通过任何已知的方法制备,例如通过将不同化合物彼此简单混合。
术语“传热化合物”(相应地“传热流体”或“制冷剂”)应理解为是指在蒸气压缩回路中,能够通过在低温和低压下蒸发而吸收热量并通过在高温和高压下冷凝释放热量的化合物(相应地流体)。通常,传热流体可包含仅一种、两种、三种或多于三种传热化合物。
本发明的制冷剂可包含稳定剂。在稳定剂中,可特别提及硝基甲烷;抗坏血酸;对苯二甲酸;唑类,如甲苯三唑或苯并三唑;酚类化合物,如生育酚、氢醌、(叔丁基)氢醌或2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚;环氧化物(任选氟化或全氟化的烷基、或烯基、或芳族的),如正丁基缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚或丁基苯基缩水甘油醚;亚磷酸酯;膦酸酯;硫醇;和内酯。
根据本发明,用于使可逆制冷环路的运行倒转的装置为用于使制冷环路的运行在制冷模式位置和热泵模式位置之间倒转的装置。
上述倒转装置可以是用于改变可逆制冷环路中的制冷剂路线(course)的装置,或用于使所述环路中的制冷剂的循环方向倒转的装置。
上述倒转装置可以是四通阀、转换阀、截止(开/关)阀、膨胀阀或它们的组合。
例如,在使制冷环路的运行模式倒转期间,可以变换热交换器的作用:例如,热交换器可以在制冷模式中用作冷凝器或在热泵模式中用作蒸发器。
可逆制冷环路通常可包含管道、导管、软管、罐或其他装置,其中制冷剂在不同的交换器、膨胀阀、其他阀等之间循环。
根据环路的运行模式(制冷或热泵)第一热交换器可用作蒸发器或能量回收器。对于第二热交换器也是如此。在制冷模式中,第二交换器使得可使旨在推动其去往机动车乘客舱内的空气流冷却。在热泵模式中,第二交换器使得加热用于机动车乘客舱的空气流成为可能。
第一和第二热交换器为空气/制冷剂型。
在本发明的方法中,制冷环路可通过热交换器与发动机和/或电子回路的冷却回路热耦合。因此,所述环路可包括至少一个热交换器,所述热交换器由制冷剂和热交换流体(特别地热力发动机或电动机和/或电子回路的冷却回路的空气或水)两者穿过。
根据该方法的可替代形式,第一热交换器由制冷剂和由机动车热力发动机产生的废气两者穿过;它们可以与热交换流体回路热连通。
根据该方法的可替代形式,第一热交换器由制冷剂和由电池或机动车、特别地电动车辆的电子回路产生的热量穿过。
在本发明方法中的制冷环路可以包括作为支路的至少一个热交换器,该热交换器与下述热连通:意在允许进入机动车热力发动机内的空气流,或由机动车热力发动机产生的废气,和/或由电动机和/或电动车辆的电子回路产生的热量。
当外部温度低于3℃、优选低于或等于-2℃、优选低于或等于-7℃、特别是低于或等于-12℃、更优选仍然低于或等于-17℃、例如低于或等于-22℃且有利地低于-27℃并且优选高于或等于-29℃时,根据本发明的方法是非常特别合适的。
当蒸发器的温度低于0℃、优选低于或等于-5℃、优选低于或等于-10℃、特别是低于或等于-15℃、更优选仍然低于或等于-20℃、例如低于或等于-25℃且有利地低于-30℃并且优选高于或等于-32℃时,根据本发明的方法是非常特别合适的。
根据本发明的方法可同时适用于具有热力发动机的机动车、具有电动机的机动车和混合动力车,混合动力机动车被设计为在热力发动机和电动机上交替运行。它使得可以根据乘客舱和电池的气候条件(热或冷)提供对能量输入的最佳管理,特别是通过热交换流体回路为电池提供热或冷。
安装在机动车中的可逆制冷环路(如上定义的制冷剂在其中循环)特别适合于从热力发动机和/或电池和/或电子回路中回收能量,所述能量用于冷启动阶段期间加热乘客舱和发动机/电机。当该可逆制冷环路包括泵时,其可以在兰金(Rankine)模式下运行(即压缩机作为涡轮机运行),以增加由热力发动机产生并随后在热传导后由制冷剂运输的热能。
本发明还涉及可逆制冷环路用于加热和/或空气调节机动车乘客舱的用途,其中使包含以下组分(优选由以下组分组成)的制冷剂循环:
-4重量%至6重量%的二氟甲烷(HFC-32);
-2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷(HFC-125);和
-91重量%至93.5重量%的四氟丙烯;
所述制冷环路包括第一热交换器、膨胀阀、第二热交换器、压缩机和用于使可逆制冷回路的运行倒转的装置。
本发明的另一主题是一种包括如上所述的制冷环路的装置;特别地,制冷环路包括第一热交换器、膨胀阀、第二热交换器、压缩机和用于使可逆制冷环路的运行倒转的装置。
根据图1示意性所示的本发明的第一实施方案,制冷环路(16)包括第一热交换器(13)、膨胀阀(14)、第二热交换器(15)、压缩机(11)和四通阀(12)。第一和第二热交换器为空气/制冷剂型。第一热交换器(13)由环路(16)的制冷剂和由风扇引入的空气流穿过。该空气流的一部分或全部也可通过发动机/电动机的和/或电子回路的冷却回路的热交换器(图中未示出)。以相同的方式,第二交换器(15)由风扇引入的空气流穿过。该空气流的一部分或全部也可以通过发动机/电动机的和/或电子回路的冷却回路的另一热交换器(图中未示出)。空气的循环方向取决于环路(16)的运行模式和热力发动机或电动机的需求。因此,当热力发动机或电动机运行并且环路(16)处于热泵模式时,空气可通过热力发动机或电动机的冷却环路的交换器加热,然后吹过交换器(13),以加速环路(16)的制冷剂的蒸发,从而改善该环路的性能品质。
冷却环路的交换器可根据热力发动机或电动机的需求(加热进入发动机/电动机的空气或增加由该发动机/电动机产生的能量)使用阀门激活。
在制冷模式中,由压缩机(11)发动的制冷剂经由阀(12),通过用作冷凝器的交换器(13)(即向外部释放热),随后通过膨胀阀(14),和然后通过用作蒸发器的交换器(15),从而使得可将意在推动其去往机动车乘客舱内的空气流冷却。
本发明的制冷模式通常可以是空气调节模式。
在热泵模式中,制冷剂的流动方向经过阀门(12)倒转。热交换器(15)用作冷凝器,而交换器(13)用作蒸发器。于是,热交换器(15)可加热用于机动车乘客舱的空气流。
根据图2示意性所示的本发明的第二实施方案,在考虑制冷模式中制冷剂的循环时,制冷环路(26)包括第一热交换器(23)、膨胀阀(24)、第二热交换器(25)、压缩机(21)、四通阀(22)以及一方面安装到在交换器(23)的出口且另一方面安装到在交换器(25)的出口的旁路支路(d3)。该支路包括由空气流或废气流穿过的热交换器(d1)和膨胀阀(d2)。第一和第二热交换器(23和25)为空气/制冷剂型。第一热交换器(23)由环路(26)的制冷剂和由风扇引入的空气流穿过。该空气流的一部分或全部也可通过发动机/电动机的或电子回路的冷却回路的热交换器(图中未示出)。以相同的方式,第二交换器(25)由风扇引入的空气流穿过。该空气流的一部分或全部也可通过发动机/电动机的或电子回路的冷却回路的另外热交换器(图中未示出)。空气的循环方向取决于环路(26)的运行模式和热力发动机和/或电动机的需求。例如,当热力发动机和/或电动机在运行并且环路(26)处于热泵模式时,空气可由热力发动机和/或电动机的冷却回路的交换器加热,然后吹过交换器(23),以加速环路(26)的制冷剂的蒸发,并改善该环路的性能品质。
冷却回路的交换器可根据热力发动机或电动机的需求(加热进入发动机/电动机的空气或增加由该发动机/电动机产生的能量)使用阀门激活。
无论是在制冷模式还是在热泵模式下,热交换器(d1)也可根据能量需求来激活。可在支路(d3)上安装截止阀(图2中未示出),以激活或禁用该支路。
由风扇引入的空气流穿过交换器(d1)。该相同空气流可通过发动机/电动机的和/或电子回路的冷却回路的另一热交换器以及置于废气回路、发动机/电动机的空气入口或者电动或混合动力汽车的电池中的其他交换器。
在制冷模式中,由压缩机(21)发动的制冷剂经由阀门(22),通过用作冷凝器(即向外部释放热)的交换器(23),随后它通过:
-膨胀阀(24),然后通过用作蒸发器的交换器(25),从而使意在推动其去往机动车乘客舱内的空气流冷却;和/或
-膨胀阀(d2),然后通过用作蒸发器的交换器(d1),使得可例如将用于冷却电动机和/或电子回路和/或电池的空气流冷却。
在热泵模式中,制冷剂的流动方向经由阀门(22)倒转。热交换器(25)和热交换器(d1)用作冷凝器,而交换器(23)用作蒸发器。于是,热交换器(25)和(d1)可加热用于机动车乘客舱和电池的空气流。
根据图3示意性所示的本发明的第三实施方案,制冷环路(36)包括第一热交换器(33)、膨胀阀(34)、第二热交换器(35)、压缩机(31)和四通阀(32)。第一和第二热交换器(33和35)为空气/制冷剂型。交换器(33和35)的运行方式与图1中所示的第一实施方案相同。在制冷环路(36)的回路和热力发动机或电动机和/或电池的冷却回路上或者在乙二醇水溶液的二次回路上可安装至少一个制冷剂/液体交换器(38和/或37)。
图3公开了具有两个制冷剂/液体热交换器(37和38)的实施方案。然而,根据上述第三实施方案,制冷环路可包括交换器(37)或交换器(38)(图3中未示出的模式)。
制冷剂/液体交换器(37或38)可与热交换器(分别为35或33)串联安装(如图3中示意性示出),或与后者并联安装。当它与热交换器(35或33)串联安装时,交换器(37或38)可在制冷剂循环方向上放置在交换器(35或33)之前或之后。
与空气/制冷剂交换器相比,制冷剂/液体交换器在不经过中间气态流体(空气)情况下的安装有助于改善热交换。
在制冷模式中,由压缩机(31)发动的制冷剂经由四通阀(32),通过任选地在存在情况下用作冷凝器的交换器(38)(通过二次回路将热量释放到进入热力发动机的空气和/或用于提升能量的系统中),然后通过用作冷凝器的交换器(33)(即向外部释放热),随后通过膨胀阀(34),再然后通过用作蒸发器的交换器(35),从而使得可将意在推动其去往机动车乘客舱内的空气流冷却,以及通过任选地在存在情况下用作蒸发器的交换器(37),从而可冷却液体,该液体又可经由另一液体/空气热交换器冷却车辆的乘客舱内的空气和/或直接冷却电池。
在热泵模式中,制冷剂的流动方向经由阀门(32)倒转。热交换器(37)(如果存在的话)用作冷凝器,交换器(35)也用作冷凝器,而交换器(33)如果存在的话,用作蒸发器,就像交换器(38)一样。然后,热交换器(35)可加热用于机动车乘客舱的空气流。于是,热交换器(37)可加热液体,该液体又可经由另一液体/空气热交换器加热用于机动车乘客舱的空气和/或直接加热电池。
根据图4示意性所示的本发明的第四实施方案,制冷环路(46)包括第一热交换器系列(43和48)、膨胀阀(44)、第二热交换器系列(45和47)、压缩机(41)和四通阀(42)。在考虑制冷模式下制冷剂的循环时,旁路支路(d3)一方面安装到交换器(43)的出口且另一方面安装到交换器(47)的出口。该支路包括由空气流或废气流穿过的热交换器(d1)和膨胀阀(d2)。该支路的运行与图2所示的第二实施方案相同。
热交换器(43和45)为空气/制冷剂型,而交换器(48和47)为液体/制冷剂型。这些交换器的运行与图3所示的第三实施方案相同。
根据第四实施方案的环路的运行典型地对应于如上所述的第二和第三实施方案的运行的组合。因此,这两个实施方案的所有特征都适用于该第四实施方案。
特别地,尽管图4公开了具有两个制冷剂/液体热交换器(47和48)的实施方案,但制冷环路可包括交换器(47)或交换器(48)(图4中未示出的模式)。
制冷剂/液体交换器(47或48)可与热交换器(分别为45或43)串联安装(如图4中示意性地示出),或与后者并联安装。当它与热交换器(45或43)串联安装时,交换器(47或48)可在制冷剂循环方向上放置在交换器(45或43)之前或之后。
根据图5、6和7示意性所示的本发明的第五实施方案,制冷环路(56)包括第一热交换器系列(53和58)、膨胀阀(59)、膨胀阀(54)、第二热交换器系列(55和57)和压缩机(51)。
在考虑制冷模式下制冷剂的循环时,环路还包括旁路支路(d3),其一方面安装到交换器(53)的出口且另一方面安装到交换器(57)的出口。该支路包括由空气流或废气流穿过的热交换器(d1)和膨胀阀(d2)。该支路的运行与图2所示的第二实施方案相同。
制冷环路还包括具有阀(d41)的旁路支路(d4)以及具有阀(d51)的另一个旁路支路(d5)。
热交换器(53和55)为空气/制冷剂型,交换器(53)优选为外部空气/制冷剂交换器。
交换器(57)为液体/制冷剂型。该交换器的运行与图3所示的第三实施方案的交换器(37)相同。
交换器(58)为液体/制冷剂或空气/制冷剂型。
如上针对第三实施方案所示的,图5、6和7公开了具有两个热交换器(57和58)的实施方案。然而,根据上述第五实施方案,制冷环路可包括交换器(57)或交换器(58)。优选地,交换器(57)不存在于环路中。
交换器(57或58)可与热交换器(分别为55或53)串联安装(如图5、6和7中示意性地示出),或者与后者并联安装。当它与热交换器(55或53)串联安装时,交换器(57或58)可在制冷剂循环方向上放置在交换器(55或53)之前或之后。
图6表示第五实施方案的制冷模式。在该制冷模式中,制冷剂由压缩机(51)发动,并通过以下组件:
-在其不运行的情况下(制冷剂只是在交换器尚未开始工作的情况下通过)的交换器(58)(如果存在),、和然后在其不运行的情况下(完全打开)的膨胀阀(59),或者所述制冷剂通过旁路(图5、6和7中未示出)使得可以绕过膨胀阀,
-或者在交换器(58)上游的阀(图中未示出),使得可以绕过交换器(58),以使制冷剂通过旁路(d4)(阀(d41)打开)。
在阀(d51)关闭的情况下,制冷剂随后通过以下组件:
-用作冷凝器的交换器(53)(即向外部释放热),随后膨胀阀(54),然后用作蒸发器的交换器(55),从而使得可将意在推动其去往机动车乘客舱内的空气流冷却,以及任选地用作蒸发器的交换器(57)(如果存在的话),从而可冷却液体,所述液体又可经由另一液体/空气热交换器冷却在车辆的乘客舱内的空气;和/或
-膨胀阀(d2),然后用作蒸发器的交换器(d1),使例如用于冷却电动机和/或电子回路和/或电池的空气流冷却。
图7表示第五实施方案的加热模式。在该加热模式中,制冷剂由压缩机(51)发动。在阀(d41)关闭的情况下,制冷剂随后通过用作冷凝器的交换器(58),然后膨胀阀(59)和用作蒸发器的热交换器(53)。在阀(54)和(d2)关闭的情况下,制冷剂随后经由打开的阀(d51)通过旁路(d5)。
热交换器(58)用作冷凝器,因此可加热用于机动车乘客舱的空气流(如果它是空气/制冷剂交换器),或者加热液体,该液体又可经由另一液体/空气热交换器(如果它是液体/制冷剂交换器)加热用于机动车乘客舱的空气流,该交换器也可加热电池,如有必要的话。
图1至图4描述了这样的实施方案,其中用于倒转可逆环路的运行的装置是用于使制冷剂的循环方向倒转的装置,例如四通阀。
图5、6和7描述了这样的实施方案,其中用于倒转可逆环路的运行的装置是截止(开/关)阀,特别是可改变制冷剂的路线并可倒转一些热交换器的功能。
在所有上述实施方案中,所描述的系统可包括附加的截止(开/关)阀或旁路(即使它们在图1至7中没有出现)。
上述所有实施方案均可彼此组合。
在本发明的上下文中,术语“在x和y之间”或“从x到y”应理解为表示包括界点x和y的区间。例如,“在1%和2%之间”的范围特别包括1%和2%的值。
以下实施例阐述了本发明,但不限制本发明。
实验部分
在下面的表格中,“Tx”表示位置“x”处的温度,“Px”表示位置“x”处的制冷剂压力,“%Y/R134a”表示制冷剂相对于参照制冷剂R134a的性质“Y”的百分比。
COP:效能比,并且当涉及热泵时被定义为对于每单位置换体积而言,相对于系统(CAP)引入或消耗的功率的由系统所提供的有效热功率。
压缩机的等熵效率:其为传递给制冷剂的实际能量与等熵能量之比。
η=a+bτ+c·τ2+d·τ3+e·τ4
η:等熵效率
τ:压缩比
a、b、c、d和e:常数
常数a、b、c、d和e的值根据“Handbook of Air Conditioning andRefrigeration”,Shan K.Wang,依照典型的效率曲线确定。
根据本发明的混合物如下:
名称 | R1234yf | R32 | R125 |
M1 | 93.5 | 4 | 2.5 |
M2 | 93.0 | 4 | 3 |
M3 | 92.5 | 4 | 3.5 |
M4 | 92.5 | 5 | 2.5 |
M5 | 92.0 | 5 | 3 |
M6 | 91.5 | 5 | 3.5 |
M7 | 91.5 | 6 | 2.5 |
M8 | 91.0 | 6 | 3 |
M9 | 90.5 | 6 | 3.5 |
假设存在这样的可逆热泵装置:在0℃和-30℃之间的平均蒸发温度、在30℃下的平均冷凝温度、17℃的过热下运行,并具有内部交换器。
实施例1A:0℃平均蒸发温度下的结果
实施例1B:-5℃平均蒸发温度下的结果
实施例1C:-10℃平均蒸发温度下的结果
实施例1D:-20℃平均蒸发温度下的结果
实施例1E:-30℃平均蒸发温度下的结果
由实施例1A至1E看出,本发明的混合物显示出在蒸发器处比HFC-134a的压力大的压力,这有助于限制在所述系统内部的空气渗透,当该系统在低温下,例如在0℃、-5℃、-10℃、-20℃和-30℃的在所述蒸发器中的温度下,运行时尤为如此。
对于同一个压缩机而言,本发明的混合物有利地比HFC-134a更有效。这是因为上述实施例表明:本发明的混合物在压缩机处导致类似于或大于HFC-134a的效率的效率,更好的容量,和相同、甚至更好的COP。
Claims (14)
1.使用可逆制冷环路加热和/或空气调节机动车乘客舱的方法,制冷剂在可逆制冷环路中循环,所述可逆制冷环路包括第一热交换器、膨胀阀、第二热交换器、压缩机和用于使可逆制冷环路的运行倒转的装置,其特征在于,所述制冷剂包括:
-4重量%至6重量%的二氟甲烷;
-2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷;和
-91重量%至93.5重量%的四氟丙烯、优选地2,3,3,3-四氟丙烯。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述制冷剂包括:
-4.5重量%至5.5重量%的二氟甲烷;
-2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷;和
-91重量%至93重量%的四氟丙烯、特别地2,3,3,3-四氟丙烯、优选地91重量%至92重量%的四氟丙烯。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中所述制冷剂包括:
-4.5重量%至5.5重量%的二氟甲烷;
-2.5重量%至3.5重量%的五氟乙烷;和
-91.5重量%至93重量%的四氟丙烯。
4.如权利要求1和2中任一项所述的方法,其中所述制冷剂包括:
-4.5重量%至5.5重量%的二氟甲烷;
-3重量%至3.5重量%的五氟乙烷;和
-91重量%至92重量%的四氟丙烯。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述制冷剂选自:
-5重量%的二氟甲烷、3.3重量%的五氟乙烷和91.7重量%的四氟丙烯、特别地2,3,3,3-四氟丙烯;
-5重量%的二氟甲烷、3重量%的五氟乙烷和92重量%的四氟丙烯、特别地2,3,3,3-四氟丙烯;
-5重量%的二氟甲烷、3.1重量%的五氟乙烷和91.9重量%的四氟丙烯、特别地2,3,3,3-四氟丙烯;
-5重量%的二氟甲烷、3.2重量%的五氟乙烷和91.8重量%的四氟丙烯、特别地2,3,3,3-四氟丙烯;
-6重量%的二氟甲烷、3重量%的五氟乙烷和91重量%的四氟丙烯、特别地2,3,3,3-四氟丙烯;和
-6重量%的二氟甲烷、2.5重量%的五氟乙烷和91.5重量%的四氟丙烯、特别地2,3,3,3-四氟丙烯。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其中所述制冷剂具有小于150、优选地小于或等于140、特别地小于或等于130的GWP。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法,其中所述制冷剂具有大于285g/m3、优选地大于或等于287g/m3、特别地大于或等于至290g/m3的可燃性下限。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法,其中所述制冷剂具有小于2cm/s、优选地小于或等于1.7cm/s、优选地小于或等于1.6cm/s、有利地小于或等于1.5cm/s的火焰传播速率。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法,其特征在于,第一和第二交换器为空气/制冷剂型。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法,其特征在于,所述制冷环路与发动机和/或电子回路的冷却回路热耦合。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法,其特征在于,第一热交换器由制冷剂、和由机动车的热力发动机产生的废气或由电池或机动车的电子回路产生的热量两者穿过。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法,其特征在于,所述环路能包括与如下热连通的至少一个热交换器作为旁路:意在允许进入机动车的热力发动机内部的空气流,或由机动车热力发动机产生的废气,和/或由电动机和/或电动车辆的电子回路和电池产生的热量。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法,其特征在于,所述制冷环路安装在车辆中用于回收来自热力发动机和/或蓄电池的能量。
14.装置,包括如前述权利要求中任一项所述的可逆制冷环路。
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