CN110645743A - 一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，该离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，其中四种组分为1,1,1,2‑四氟乙烷(R134a)、3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3‑四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1‑二氟乙烷(R152a)以及1,1,1,2,2‑五氟乙烷(R125)的其中任意四种。本发明中采用的环保制冷剂的GWP小于等于600，ODP为0，低可燃或不可燃，具有明显的环保优势，采用环保制冷剂的离心式冷水机组不需要更改装置，能够替代常用的R134a制冷剂，实现安全环保的工作。

Description

一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组
技术领域
本发明涉及一种制冷技术，具体涉及一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组。
背景技术
随着环保趋势的日益严重，对于HFCs的“温室效应”，蒙特利尔议定书修订案要求一种既不破坏臭氧层又具有较低GWP值的制冷剂来替代目前高GWP制冷剂，并有效应用于空调系统中。目前，大型空调离心式冷水机组常用冷媒如R134a，其GWP为1300，ODP为0，需要找到低GWP的工质去替代。而R1234yf从GWP和性能方面均能替换R134a，但是唯一遗憾是其带有弱可燃性。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其采用的环保制冷剂的GWP小于等于600，ODP为0，低可燃或不可燃，具有明显的环保优势，采用环保制冷剂的离心式冷水机组不需要更改装置，能够替代常用的R134a制冷剂，实现安全环保的工作。
本发明为实现上述目的，采用的技术方案是：一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，所述离心式冷水机组还包括括压缩机，所述压缩机与冷凝器，节流阀，蒸发器依次连接形成闭合回路，所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，其中所述四种组分为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1-二氟乙烷(R152a)以及1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)的其中任意四种。上述环保制冷剂的GWP小于等于600，ODP为0，低可燃或不可燃，具有明显的环保优势。
进一步可选地，所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为质量占比12％-44％的第一组分，质量占比4％-64％的第二组分，以及质量占比8％-80％的第三组分和第四组分；其中，所述第一组分为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，所述第二组分为3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)，所述第三组分和第四组分为2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1-二氟乙烷(R152a)以及1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)的中任意两种组合。上述环保制冷剂，其具有更优的制冷能力能效性能，温度滑移小于0.5℃，GWP小于600。
进一步可选地，所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为质量占比12％-44％的第一组分，质量占比4％-44％的第二组分，以及质量占比28％-80％的第三组分和第四组分；其中，所述第一组分为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，所述第二组分为三氟甲基甲基醚(RE143a)，所述第三组分和第四组分为2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1-二氟乙烷(R152a)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、以及1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)的中任意两种组合。上述环保制冷剂，其具有更优的制冷能力能效性能，温度滑移小于0.5℃，GWP小于600。
进一步可选地，所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为：质量占比32％-44％的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，质量占比4％-60％的3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)，质量占比8％-64％的第三组分和第四组分。上述环保制冷剂，其具有更优的制冷能力能效性能，且低可燃性。
进一步可选地，所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为：质量占比36％的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，质量占比4％的3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)，质量占比56％的2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)以及质量占比4％的1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)。上述环保制冷剂，其具有更优的制冷能力能效，且不可燃。
进一步可选地，所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为：质量占比44％的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，质量占比4％的3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)，质量占比48％的2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)以及质量占比4％的反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))。上述环保制冷剂，其具有更优的制冷能力能效性能，且不可燃，温度滑移小。
进一步可选地，所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为：质量占比32％-44％的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，质量占比4％-32％的三氟甲基甲基醚(RE143a),质量占比36％-64％的第三组分和第四组分。上述环保制冷剂，其具有更优的低GWP、制冷能力能效性能。
进一步可选地，所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为：质量占比44％的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，质量占比4％的三氟甲基甲基醚(RE143a),质量占比48％的2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)，质量占比4％的3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)。上述环保制冷剂，其具有更优的制冷能力能效性能，且不可燃，温度滑移小。
进一步可选地，所述压缩机为离心式压缩机。
进一步可选地，所述冷凝器和蒸发器为壳管式换热器。使冷却介质流速更好，从而更加节能高效。
进一步可选地，所述蒸发器结构内侧包含气液分离过滤网。避免压缩机吸入的气体含有液体。
本发明还提供一种替换包含在离心式冷水机组中的现有换热流体的方法，其包括：从离心式冷水机组中去除至少一部分所述现有换热流体，所述现有换热流体是R134a，并且通过引入所述系统一种热传递组合物来替换至少一部分所述现有换热流体，保证制冷能力为R134a制冷剂的制冷能力的90％至110％，所述热传递组合物包含四种组分，其中所述四种组分为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1-二氟乙烷(R152a)以及1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)的其中任意四种。
本发明中各组分可商购获得，或可由本领域已经的方法制得。本发明中各组分的含量配比经由大量筛选获得，是保证对环保制冷剂优良性能的条件。
本发明的有益效果：
(1)本发明一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，在使用该环保制冷剂是，不要更改离心式冷水机组中的制冷系统的设计，使用方便。
(2)本发明一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组中使用的环保制冷剂加入了不可燃组分R134a和R125，通过控制不可燃组分的变化可以削弱其他组分的可燃性，进而获得可燃性低或不可燃且性能良好的环保制冷剂，其GWP均小于等于600，ODP为0。
(3)本发明的中的环保制冷剂相比R134a工质，具备明显的环保优势，同时该环保制冷剂具备良好的热力性能，应用于离心式冷水机组，能力和能效与使用R134a工质的离心式冷水机组相当，能够替代R134a工质，离心式冷水机组不做任何更改。
(4)除了容积制冷量和能效以外，本发明对环保制冷剂的组分的选择还考虑了温度滑移，组员间沸点差较大的组合有可能形成具有较大相变温差(滑移温度)的非共沸混合物，而本发明的环保制冷剂滑移温度小于0.5℃。采用该环保制冷剂的离心式冷水机组不需要设置应对方案来防止离心式冷水机组中温度滑移引起的换热效率降低。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中离心式冷水机组系统单极压缩循环系统图；
图中：
1-压缩机；2-冷凝器；3-蒸发器；40-节流阀；
具体实施方式
如图1，本实施例提供一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，该机组所用环保制冷剂GWP小于等于600，ODP为0，低可燃或不可燃，该离心式冷水机组还包括括压缩机1，压缩机1与冷凝器2，节流阀40，蒸发器3依次连接形成闭合回路，优选的，压缩机1为离心式压缩机。优选的，冷凝器2和蒸发器3为壳管式换热器。进一步优选的，蒸发器3结构内侧包含气液分离过滤网。本实施例中的环保制冷剂在该机组中换热、被压缩、节流，能替代常用的R134a制冷剂。
本发明的离心式冷水机组使用的环保制冷剂的制备方法是将1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1-二氟乙烷(R152a)以及1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)的等多种组分，按不同的质量比例在常温常压液相状态下进行物理混合成，混合均匀成环保制冷剂。其中R134a和R125是A1不可燃组分，其他组分均为可燃A2、弱可燃A2L。通过混合物质中各组分的比例控制，可达到混合物具有GWP低、低可燃或不可燃的目的，从而达到安全的要求。各组分物质的基本参数见表1。
表1环保制冷剂中各组分物质的基本参数
下面给出多个具体实施例，其中组分的比例均为质量百分比，每种环保制冷剂的组分物质的质量百分数之和为100％。每种实施例中和对比例都是将各组分常温常压液相状态下按固定的质量比进行液相物理混合，混合均匀得到一种环保制冷剂。各实施例对比例将表2。
表2实施例和对比例
Figure BDA0002200492670000071
Figure BDA0002200492670000081
表3比较了上述实施例和对比例与R134a的分子量、标准沸点及环境性能等基本参数。
表3环保制冷剂的热物性基本参数
Figure BDA0002200492670000082
Figure BDA0002200492670000091
由表3可知，本发明提供的环保制冷剂的实施例GWP值远小于R134a的GWP值，实施例标准沸点和分子量、临界温度、临界压力与R134a的相应值相当，其中部分实施例的可燃性是A1不可燃。
将上述实施例和对比例应用于本发明中提出的离心式冷水机组中换热、被压缩、节流，替代R134a制冷剂。
表4比较了上述实施例中和对比例的环保制冷剂在制冷工况下(即蒸发温度为6℃，冷凝温度为36℃，过热度为5℃，过冷度为5℃)，其与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)。
表4环保制冷剂与R134a的性能对比结果
Figure BDA0002200492670000101
(*注：滑移温度为工作压力下的露点温度与泡点温度之差，取最大值)
由表4可知，部分制冷剂实施例容积制冷量大于R134a容积制冷量，其余实施例制冷剂容积制冷量小于R134a容积制冷量，但均大于0.9。所有实施例的能效COP均小于R134a的能效COP，但均大于0.95。部分制冷剂实施例温度滑移小于0.1℃，属于共沸制冷剂，其它制冷剂实施例温度滑移均小于0.6℃，属于近共沸制冷剂。
结合容积制冷量、温度滑移、能效COP、可燃等级四个方面因素，上述实施例中最佳实施例是实施例1、实施例4和实施例19，具有容积制冷量大于R134a容积制冷量，能效COP是R134a的能效COP的0.97倍以上，GWP是R134a的2/5倍以下，温度滑移在0.2℃以下，不可燃A1等级，能很好的替换R134a。
结合表2，表3和表4分析，当改变本发明中配方的组分的含量或者组成制备的制冷剂，组分之间不能很好的起到协同作用，会增加制冷剂的滑移温度和/或可燃性,影响其使用时机组的换热效果和环保性能。具体的，改变配方中组分的含量也会增大滑移温度和/或可燃性和/或GWP，如对比例2/4/5；从其余的对比例分析得出，如果实施例的四元混合制冷剂的组分的质量百分占比不在本发明的提供的数值范围内，会增加制冷剂的GWP、可燃性、温度滑移中的一种或几种，同时也可能会减少相对容积制冷量和能效。总的来说，本发明提供的组分只有在本发明提供的质量百分占比范围内，混合制备得到的制冷剂，其组分之间能很好的起到协同作用，使制冷剂低具有GWP、零ODP的环保特性，同时具有低可燃性或不可燃性，而且热力性能优良，在相同的制冷工况下，而且热力性能优良，即应用于离心式冷水机组，容积制冷量和能效COP与使用R134a工质的离心式冷水机组相当，且温度滑移小，可成为替代R134a的环保制冷剂。
本实施例还提供一种替换包含在离心式冷水机组中的现有换热流体的方法，其包括：从离心式冷水机组中去除至少一部分现有换热流体，现有换热流体是R134a，并且通过引入系统一种热传递组合物来替换至少一部分现有换热流体，保证制冷能力为R134a制冷剂的制冷能力的90％至110％，热传递组合物包含四种组分，其中四种组分为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1-二氟乙烷(R152a)以及1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)的其中任意四种。
综上，一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其采用的环保制冷剂不仅具有低GWP、零ODP的环保特性，具有低可燃性或不可燃性，而且热力性能优良，在相同的制冷工况下，而且热力性能优良，即应用于离心式冷水机组，容积制冷量和能效COP与使用R134a工质的离心式冷水机组相当，且温度滑移小，可成为替代R134a的环保制冷剂。同时采用环保制冷剂的离心式冷水机组不需要更改制冷系统的设计，不需要不需要设置应对方案来防止离心式冷水机组中温度滑移引起的换热效率降低，使用方便。同时本发明中提供的一种环保制冷剂可以根据制冷系统的需要来选择添加润滑剂和稳定剂等添加剂来增强对环保制冷剂的性能和制冷系统的稳定性。
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (12)

1.一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，所述离心式冷水机组还包括括压缩机(1)，所述压缩机(1)与冷凝器(2)，节流阀(40)，蒸发器(3)依次连接形成闭合回路，其特征在于：所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，其中所述四种组分为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1-二氟乙烷(R152a)以及1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)的其中任意四种。
2.如权利要求1所述的一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其特征在于：所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为质量占比12％-44％的第一组分，质量占比4％-64％的第二组分，以及质量占比8％-80％的第三组分和第四组分；其中，
所述第一组分为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，所述第二组分为3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)，所述第三组分和第四组分为2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1-二氟乙烷(R152a)以及1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)的中任意两种组合。
3.如权利要求1所述的一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其特征在于：所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为质量占比12％-44％的第一组分，质量占比4％-44％的第二组分，以及质量占比28％-80％的第三组分和第四组分；其中，
所述第一组分为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，所述第二组分为三氟甲基甲基醚(RE143a)，所述第三组分和第四组分为2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1-二氟乙烷(R152a)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、以及1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)的中任意两种组合。
4.如权利要求2所述的一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其特征在于：所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为：质量占比32％-44％的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，质量占比4％-60％的3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)，质量占比8％-64％的第三组分和第四组分。
5.如权利要求2所述的一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其特征在于：所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为：质量占比36％的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，质量占比4％的3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)，质量占比56％的2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)以及质量占比4％的1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)。
6.如权利要求2所述的一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其特征在于：所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为：质量占比44％的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，质量占比4％的3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)，质量占比48％的2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)以及质量占比4％的反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))。
7.如权利要求3所述的一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其特征在于：所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为：质量占比32％-44％的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，质量占比4％-32％的三氟甲基甲基醚(RE143a),质量占比36％-64％的第三组分和第四组分。
8.如权利要求3所述的一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其特征在于：所述离心式冷水机组所用环保制冷剂包含四种组分，所述四种组分组成为：质量占比44％的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，质量占比4％的三氟甲基甲基醚(RE143a),质量占比48％的2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)，质量占比4％的3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)。
9.如权利要求1所述的一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其特征在于：所述压缩机(1)为离心式压缩机。
10.如权利要求1所述的一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其特征在于：所述冷凝器(2)和蒸发器(3)为壳管式换热器。
11.如权利要求1所述的一种采用环保制冷剂的离心式冷水机组，其特征在于：所述蒸发器(3)结构内侧包含气液分离过滤网。
12.一种替换包含在离心式冷水机组中的现有换热流体的方法，其包括：从离心式冷水机组中去除至少一部分所述现有换热流体，所述现有换热流体是R134a，并且通过引入所述系统一种热传递组合物来替换至少一部分所述现有换热流体，保证制冷能力为R134a制冷剂的制冷能力的90％至110％，所述热传递组合物包含四种组分，其中所述四种组分为1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)、3,3,3-三氟丙烯(R1243zf)、三氟甲基甲基醚(RE143a)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、反式1,3,3,3-四氟丙烯(R1234ze(E))、1,1-二氟乙烷(R152a)以及1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)的其中任意四种。
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