DD271121A1 - Kaeltemittelgemisch ii - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kaeltemittelgemisch II aus Chlorfluorkohlenwasserstoffen als Arbeitsstoff fuer Kompressionskaelteanlagen oder Kompressionswaermepumpen, vorzugsweise als Alternative fuer das Kaeltemittel Dichlordifluormethan (CCl2F2 - R 12). Es wurde gefunden, dass ein Kaeltemittelgemisch mit den Komponenten R 218 und R 152 a im Masseprozentverhaeltnis von 65...75 zu 35...25, insbesondere bei einem Masseprozentverhaeltnis der Komponenten R 218/R 152 a von 70 zu 30 aehnliche kaeltetechnische Parameter wie R 12 aufweist. Durch geringfuegige Verschiebungen des Masseprozentverhaeltnisses der Komponenten innerhalb der o. g. Grenzen kann die fuer den jeweiligen Anwendungszweck dominierende Groesse abgestimmt und angepasst werden.

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik R12 ist z.Z. neben Ammoniak und Chlordifluormethan (CHCIF₂ — R22) eines der wichtigsten und am häufigsten verwendeten Kältemittel, vorzugsweise bei Haushalt- und Gewerbekältegeräten, Klimageräten, in Kälteaggregaten für die Eisenbahnwaggonkühlung und in Wärmepumpen für Heizmediumtemperaturen von etwas 45 bis 65⁰C. Leider weist R12 ein

relativ hohes Umweltgefährdungspotential durch seine Beteiligung am Ozonabbau in der Stratosphäre und seinen Anteil am sogenannten Treibhauseffekt in der Troposphäre auf. Deshalb wird bereits seit etwa 1975 nach Alternativen zum R12 gesucht.

Die Forderungen an solche Alternativlösungen sind hoch: Möglichst ähnlich gute sicherheitstechnische Eigenschaften (nicht

toxisch, unbrennbar) und vergleichbares kältetechnisches Verhalten in der Anlage, um aufwendige Umbauten zu vermeiden.

Als Alternativen sind bisher Tetrafluorethan (C₂H₂F₄—R 134a) und R22 bekannt. Bei R 134 a ist besonders nachteilig, daß es bisher industriell nicht hergestellt und eine eventuelle Produktion als kompliziert

dargestellt wird. Außerdem liegt der Siededruck bei normalem Atmosphärendruck nach ersten Angaben im Bereich -23. Es ergibt sich eine geringere volumetrische Kälteleistung und damit zwangsläufig Veränderungen der Bauteile der

Kompressionskälteanlage. Beim R 22 sind die Kreislaufdrücke, ausgehend von gleichen Temperaturen in Kondensator und Verdampfer, höher als beim R12. Das bedeutet, daß heutige Kühlschrarkkonstruktionen mit Rollbondverdampfern keine ausreichende Druckfestigkeit für R 22

haben. Die höhere volumetrische Kälteleistung gegenüber R12 bedingt ebenfallsÄnderungen bei den Anlagenkomponenten. Im

Wärmepumpenbetrieb sind Heizmedientemperaturen über 45...5O⁰C nicht erreichbar. Es sind bereits verschiedene Kältemittelgemische für Kompressionskälteanlagen oder Kompressionswärmepumpen bekannt

und auch begrenzt im Einsatz.

Die azeotropen Kältemittelgemische, wie z. B. R 500 (R 12/R152 a mit R152 a—1,1 -Dif luorethan C₂H₄F₂) oder R 502 (R 22/R115 mit R115—Ch!orpentafluorethan-C₂CIF₅) sind zwar hinsichtlich der volumetrischen Kälteleistung sehr vorteilhaft, als Alternative für R12 können sie aber aufgrund dar tieferen Siedetemperaturen nicht in Betracht gezogen werden. Außerdem enthalten sie mit R12 und teilweise auch R115 umweltgefährdende Komponenten, d. h. es wäre nur eine teilweise Ablösung möglich. Es sind auch verschiedene nichtazeotrope Kältemittelgemische bekannt. In EP-PS 0105831 werden Mischungen mit R22 aufgeführt, darunter auch die Kombination von R22/R152 a im MasseverFtältnis

von 70... 90% zu 30... 10%. Der gegenüber R12 verbesserten energetischen Effektivität und höheren Kälteleistung steht eine höhere volumetrische Leistung (bezogen auf einen konstanten Förderstrom eines Verdichters) und höhere Drücke im

Kältekreislauf entgegen. Vor allem aber hat dieses Kältemittelgemisch, wie auch alle anderen nichtazeotropen Kältemittelgemische, ein grundlegend anderes Betriebsverhalten, wie insbesondere die nichtisotherme oder mit Konzentrationsunterschieden verlaufende Verdampfung sowie Kondensation. Das in der Literatur als Alternative für R12 erwähnte Kältemittelgemisch R 22/R 142 (C₂H₃CIF2-Chlordifluorethan) zeigt ebenfalls

ausgeprägtes gemischtypisches Verhalten und ist dadurch nur wenig zum Ersatz des R12 geeignet.

Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist ein Kältemittel als Alternative für R12. Darlegung des Wesens der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kältemittelgemisch mit einer ähnlichen Dampfdruck-Temperatur-Abhängigkeit wie R12

anzugeben, das sich in einer Kompressionskälteanlage etwa wie ein reiner Stoff verhält.

Es wurde gefunden, daß ein Kältemittelgemisch mit den Komponenten R218 (Octafluorproan — C₃F₈) und R152a im Ma.-%-Verhältnis von 65...75 zu 35...25 den in Ziel und Aufgabe gesteilen Anforderungen genügt. Insbesondere bei einem Ma.-%-Verhältnis der Komponenten R218/R152a von 70 zu 30 weist die Mischung, wie im Ausführungsbeispiel näher gezeigt, ähnliche kältetechnische Parameter wie R12 auf. Durch geringfügige Verschiebungen des Ma.-%-Verhältnisses der Komponenten innerhalb der o.g. Grenzen kann die für den jeweiligen Anwendungszweck

dominierende Größe abgestimmt und angepaßt werden.

Ausführungsbeispiel Im Kältesatz eines Haushaltkühlschrankes wird das Kältemittelgemisch mit 70Ma.-% R218 und 30Ma.-% R 152a verwendet. Das gemischcharakteristische Temperaturband Iiegt bei etwa 2 K. Damit ist ein fast azeotropes bzw. ein dem reinen Stoff

weitgehend angenähertes Verhalten garantiert. Durch Leckagen notwendige Nachfüllungen sind problemlos bei Einhaltung der

Ausgangsprozentverhältnisse der Komponenten möglich, da praktisch keine Verschiebungen in der Zusammensetzung

auftreten.

Die Siedetemperatur bei 0,1 MPa beträgt etwa -30⁰C und entspricht damit bei Betrieb des Kältesatzes etwa der von R12. Das Druckniveau im Kondensator und bei Stillstand des Verdichters des Kältesatzes Iiegt bei etwas höheren Werten als für R12,

aber noch in dem hinsichtlich Konstruktion und Prüfdruck zulässigen Rahmen, d. h. es sind keine Anlagenänderungen erforderlich.

Auch die volumetrische Kälteleistung, d. h. die auf den vom Verdichter angesaugten Kältemittelvolumenstrom bezogene Kälteleistung, Iiegt ebenfalls in der gleichen Größenordnung.

Claims (2)

1. Kältemittelgemisch Il aus Chlorfluorkohlenwasserstoffen, gekennzeichnet dadurch, daß das Gemisch 65...75Ma.-% R218 und 35...25Ma.-% R152a enthält.

2. Kältemittelgemisch Il nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Kältemittelgemisch 70Ma.-% R218 und 30Ma.-% R152a enthält.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Kältemittelgemisch aus Chlorfluorkohlenwasserstoffen als Arbeitsstoff für Kompressionskälteanlagen oder Kompressionswärmepumpen, vorzugsweise als Alternative für das Kältemittel Dichlordifluormethan (CCI₂F₂ — R12).