DE102019119194A1 - Kältemittel für eine Kältemaschine - Google Patents

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Ullrich Hesse
Tobias Göpfert
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kältemittel für eine Kältemaschine mit einem Kältemittelkreislauf, in welchem das Kältemittel einen Phasenwechsel vollzieht, das Kältemittel aufweisend ein Gemisch aus drei Komponenten, wobei eine erste Komponente Kohlendioxid ist, eine zweite Komponente ein fluorierter Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus fluorierten Kohlenwasserstoffen ist und eine dritte Komponente ein Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung eines Kältemittels, insbesondere als Ersatz für das Kältemittel R23, aufweisend ein Gemisch aus drei Komponenten, wobei eine erste Komponente Kohlendioxid ist, eine zweite Komponente ein fluorierter Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus fluorierten Kohlenwasserstoffen ist und eine dritte Komponente ein Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen ist, wobei das Kältemittel in einer Kältemaschine mit einem Kältemittelkreislauf zirkuliert und innerhalb des Kältemittelkreislaufs einen Phasenwechsel vollzieht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kältemittel für den Einsatz in einer Kältemaschine mit einem Kältemittelkreislauf, in welchem das Kältemittel einen Phasenwechsel vollzieht.
  • Herkömmliche Kältemittel für Kältemaschinen können mit ungünstigen und unerwünschten Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Brennbarkeit beziehungsweise Entflammbarkeit und dem Treibhauspotential, englisch „Global Warming Potential“, kurz als GWP bezeichnet, behaftet sein. Speziell in konkreten Temperaturbereichen oder für konkret zu erzeugende Temperaturen weisen verfügbare Kältemittel und Kältemittelmischungen ein zu hohes Treibhauspotential oder eine nicht vertretbare Entflammbarkeit auf.
    So wird beispielsweise das klimaschädliche Kältemittel R23 bislang nahezu alternativlos in Kältemaschinen beim Betrieb mit Verdampfungstemperaturen bis zu -80°C eingesetzt. Dabei ist in der Vergangenheit zudem die Verfügbarkeit des Kältemittels R23 zurückgegangen, was bei gesteigerter Nachfrage zu einem erheblichen Preisanstieg geführt hat.
    Als Alternativen für das Kältemittel R23 werden insbesondere Mischungen aus Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffen untersucht. Reines Kohlendioxid ist vorteilhaft nicht brennbar und weist eine Dampfdruckkurve ähnlich der des Kältemittels R23 auf. Allerdings weist Kohlendioxid am Tripelpunkt als besonderer Zustand eine Temperatur von -56°C auf und kann somit als Reinstoff lediglich bei Temperaturen oberhalb von etwa -50°C eingesetzt werden. Mit einem Gemisch von Kohlendioxid mit Kohlenwasserstoffen kann die Temperatur des Erstarrungsbeginns, auch als Liquidustemperatur bezeichnet, deutlich unter die Temperatur des Tripelpunkts des reinen Kohlendioxids abgesenkt werden.
  • Beim Verwenden der Kohlenwasserstoffe Ethan und Ethen ist ferner vorteilhaft, dass sich ein nahezu azeotropes Verhalten, das heißt ein Reinstoffverhalten, einstellt. Der Temperaturgleit beim Vorgang der Verdampfung ist vernachlässigbar. Damit ist auch die Gefahr der Entmischung der Gemischkomponenten äußerst gering. Kohlenwasserstoffe weisen zudem ein sehr geringes Treibhauspotential auf, sind kostengünstig in der Anschaffung und weltweit verfügbar. Zudem zeigen Kohlenwasserstoffe ein günstiges Verhalten mit Schmierstoffen, sodass auch bei sehr tiefen Temperaturen bei der Verdampfung das aus dem Verdampfer in den Kältemittelkreislauf ausgetragene Öl wieder zum Verdichter zurück transportiert werden kann.
    Allerdings muss der Anteil an Kohlenwasserstoffen, wie Ethan oder Ethen, im Gemisch für den Betrieb bei Verdampfungstemperaturen bis hinab zu -80°C derart hoch sein, dass das Gemisch leicht entflammbar ist. Wenn jedoch eine Entflammbarkeit vermieden werden soll, sind Gemische mit einem entsprechend hohen Anteil an Kohlendioxid erforderlich. Ein derartiges Gemisch ist dann jedoch nur für einen Betrieb bei Verdampfungstemperaturen bis hinab zu circa -60°C einsetzbar.
  • Als alternative Kältemittel sind weiterhin Gemische aus Kohlendioxid und fluorierten Kohlenwasserstoffen der Gruppe der Hydrogen-FluorKohlenwasserstoffe beziehungsweise teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffe, kurz als HFKW bezeichnet, und der Fluorolefinkohlenwasserstoffe, kurz als HFO bezeichnet, bekannt. Allerdings hat sich gezeigt, dass die Entflammbarkeit beziehungsweise die Brennbarkeit von fluorierten Kohlenwasserstoffen mit vorteilhaft niedrigem GWP, wie etwa R32, welches brennbar ist, durch die Mischung mit Kohlendioxid allein nicht im gewünschten Maß herabgesetzt werden kann, da mit einem größeren Anteil an Kohlendioxid die Erstarrungstemperatur des Gemischs nicht ausreichend abgesenkt werden kann.
    Zum weiteren Unterdrücken der Entflammbarkeit des Gemischs wird bekanntlich beispielsweise das Kältemittel R125, ein HFKW mit vergleichsweise hohem GWP, eingesetzt. Dabei besteht jedoch die Gefahr der Entmischung der Gemischkomponenten. Zudem tritt ein erheblicher Temperaturgleit auf, was aufwendige anlagentechnische und verfahrenstechnische Maßnahmen erfordert und daher mit erhöhten Kosten verbunden ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kältemittel, insbesondere für den Einsatz in einer Kältemaschine mit einem Kältemittelkreislauf, bereitzustellen, welches für konkrete Temperaturbereiche, insbesondere beim Vorgang des Verdampfens bis hinab auf etwa -80°C, definierbar ist und dabei ein minimales Treibhauspotential sowie keine oder lediglich eine minimale Entflammbarkeit aufweist.
  • Die Aufgabe wird durch ein Kältemittel mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Kältemittel weist ein Gemisch aus drei Komponenten auf, wobei eine erste Komponente Kohlendioxid, eine zweite Komponente ein fluorierter Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus fluorierten Kohlenwasserstoffen und eine dritte Komponente ein Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen sind.
  • Als zweite Komponente können eingesetzt sein:
    • • nicht brennbare oder schwer entflammbare fluorierte Kohlenwasserstoffe oder deren jeweilige Mischungen oder
    • • Mischungen aus schwer entflammbaren oder nicht brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffen oder
    • • Mischungen aus schwer entflammbaren fluorierten Kohlenwasserstoffen und brennbaren oder leicht entflammbaren fluorierten Kohlenwasserstoffen oder
    • • brennbare oder leicht entflammbare fluorierte Kohlenwasserstoffe.
  • Es hat sich vorteilhaft gezeigt, dass aus einer Kombination von Kohlendioxid, einem fluorierten Kohlenwasserstoff oder einem Gemisch aus fluorierten Kohlenwasserstoffen sowie einem Kohlenwasserstoff oder einem Gemisch aus Kohlenwasserstoffen ein Kältemittel für konkrete Verdampfungstemperaturen bereitgestellt werden kann, mit welchem insbesondere die Brennbarkeit und das Treibhauspotential minimiert werden können. Das erfindungsgemäße Kältemittel ist dabei bei Verdampfungstemperaturen unterhalb von -60°C einsetzbar, ist nicht brennbar und weist ein geringes Treibhauspotential sowie ein günstiges Ölverhalten auf.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Kältemittel als dritte Komponente einen Masseanteil Ethan und/oder Ethen und als zweite Komponente einen Masseanteil R125 auf.
  • Als zweite Komponente kann gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung Monofluormethan, auch als R41 bezeichnet, vorgesehen sein. Trotz der Brennbarkeit erweist sich R41 als zweite Komponente allein oder in einer Mischung mit weiteren fluorierten Kohlenwasserstoffen als besonders geeignet. Das erfindungsgemäße Kältemittel kann dabei mit brennbaren Bestandteilen bereitgestellt sein oder brennbare Bestandteile aufweisen, ohne dass das erfindungsgemäße Kältemittel selbst brennbar ist. Das Massenanteilsverhältnis der drei Komponenten des erfindungsgemäßen Kältemittels kann entsprechend des Zwecks der Anwendung derart ausgebildet sein, dass das Kältemittel nicht entflammbar, zumindest jedoch schwer entflammbar ist.
  • Das Masseanteilsverhältnis der ersten Komponente und der dritten Komponente ist vorteilhaft derart gewählt, dass das Kältemittel nicht brennbar beziehungsweise nicht oder zumindest nur schwer entflammbar ist. Dabei ist das Kältemittel mit einem Masseanteilsverhältnis der ersten Komponente und der dritten Komponente derart ausgebildet, dass es nicht in die Brandklasse C nach der europäischen Norm EN2 beziehungsweise der DIN 378 Klassen A2, A2L und A3 einzuordnen ist. Für eine weitere Absenkung der Liquidustemperatur, welche den Beginn der Erstarrung bezeichnet, weist das Kältemittel eine zweite Komponente in Form eines nicht brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffs auf.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt das Stoffmengenverhältnis aus der zweiten Komponente und der ersten Komponente 0,49. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher als zweite Komponente ein Gemisch aus R125 und R41 eingesetzt wird, beträgt das Stoffmengenverhältnis aus der zweiten Komponente und der ersten Komponente 0,55. Das Stoffmengenverhältnis aus der dritten Komponente und der zweiten Komponente ist vorzugsweise kleiner als 0,24, insbesondere gleich 0,15.
  • Das erfindungsgemäße Kältemittel kann derart bereitgestellt werden, dass zunächst das Masseanteilsverhältnis oder ein Stoffmengenverhältnis aus der ersten Komponente und der dritten Komponente eingestellt wird, sodass das Gemisch aus Kohlendioxid und einem Kohlenwasserstoff oder einem Kohlenwasserstoffgemisch nicht brennbar beziehungsweise nicht entflammbar, zumindest jedoch schwer entflammbar, ist. Anschließend kann die zweite Komponente in Form eines vorzugsweise nicht brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffs oder in Form eines schwer entflammbaren beziehungsweise schwer brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffs, eines Gemischs aus nicht brennbaren oder schwer entflammbaren beziehungsweise schwer brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffen oder eines nicht brennbaren Gemischs aus fluorierten Kohlenwasserstoffen für ein weiteres Absenken der Liquidustemperatur beigemischt werden.
    Gemäß einer Mischungsvariante des erfindungsgemäßen Kältemittels kann insbesondere R41 als zweite Komponente eingesetzt werden. Dabei kann, wie vorstehend derart vorgegangen werden, dass zunächst ein nicht brennbares Gemisch aus Kohlendioxid als erste Komponente und einem Kohlenwasserstoff oder einem Kohlenwasserstoffgemisch als zweite Komponente bereitgestellt wird und im Anschluss R41 als dritte Komponente beigemischt wird, sodass das Gemisch vorzugsweise nicht brennbar ist. Derart sind Gemische mit einem GWP von unter 500 herstellbar.
  • Die dritte Komponente kann aus einer Gruppe, bestehend aus Alkanen und Alkenen ausgewählt sein. Ferner kann die dritte Komponente als ein Gemisch aus einem Alkan oder mehreren Alkanen und/oder einem Alken oder mehreren Alkenen ausgebildet sein. Die dritte Komponente kann bevorzugt Propan oder Propen sein. Zudem kann die dritte Komponente als ein Gemisch aus Propan und Propen ausgebildet sein.
    Bereits geringe Mengen an Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise 1 % bis 3 % Propan als dritte Komponente, ergeben ein deutlich günstigeres Ölverhalten, insbesondere in Bezug auf die Ölrückführung.
    Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die dritte Komponente aus Ethan oder Ethen oder einem Gemisch aus Ethan und Ethen ausgebildet.
  • Die zweite Komponente kann ein fluorierter Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus fluorierten Kohlenwasserstoffen sein, welcher/welche aus einer Gruppe, bestehend aus den Kältemitteln R14, R23, R32, R41, R125, R134, R134a, R1311 (CF31), R152a, R410A, R466A, R1234yf, R1234ze ausgewählt ist/sind. Die zweite Komponente kann somit als ein Gemisch aus Kältemittelgemischen, wie R410A und R466A, ausgebildet sein. Insbesondere das Kältemittel R41 ist in der Ausbildung als zweite Komponente bevorzugt, da R41 vorteilhaft ein vergleichsweise geringes Treibhauspotential aufweist.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann die dritte Komponente einen Masseanteil von mindestens 1 Masse% und maximal 6 Masse% aufweisen, wobei die erste Komponente einen Masseanteil von mindestens 20 Masse%, insbesondere mindestens 30 Masse%, speziell mindestens 50 Masse%, aufweist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die im Gemisch enthaltene dritte Komponente einen Masseanteil von größer oder gleich 0 Masse% auf. Weiterhin kann eine Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, bei welcher die zweite Komponente R41 in Reinform oder ein Gemisch fluorierter Kohlenwasserstoffe aufweist, in welchem R41 als Bestandteil enthalten ist. Dabei kann R41 einen Masseanteil von bis zu 26 Masse% und die dritte Komponente einen Masseanteil von größer oder gleich 0 Masse% aufweisen. Demnach kann das Kältemittel ein Gemisch aus Kohlendioxid, R41 in Reinform oder als Bestandteil eines Gemischs aus fluorierten Kohlenwasserstoffen und einem Kohlenwasserstoff oder einem Gemisch aus Kohlenwasserstoffen sein, wobei der Masseanteil R41 in der Mischung größer 0 Masse%, bevorzugt mindestens 6 Masse% und maximal 26 Masse% ist und der Massenanteil des Kohlenwasserstoffs in der Mischung größer oder gleich 0 Masse% ist.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Komponente einen Masseanteil von mindestens 34 Masse% und maximal 72 Masse% auf, wobei der Masseanteil der ersten Komponente mindestens 23 Masse% beträgt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die dritte Komponente einen Masseanteil Kohlenwasserstoff kleiner als 1 Masse% und größer oder gleich 0 Masse% auf.
  • Für bestimmte Anwendungen reicht es aus, Verdampfungstemperaturen des Kältemittels von etwa -65 °C zu erreichen. Mit etwas Sicherheitsabstand genügen folglich Liquidustemperaturen von etwa -70°C. Das Masseanteilsverhältnis der drei Komponenten des erfindungsgemäßen Kältemittels kann für Anwendungen mit Verdampfungstemperaturen im Bereich von -70°C bis -65°C mit minimalem Temperaturgleit und/oder einem minimalen GWP angepasst sein.
  • Für Anwendungen beim Betrieb mit höheren Liquidustemperaturen kann das Kältemittel einen Masseanteil von 50 Masse% Kohlendioxid, einen Masseanteil von bis zu 25 Masse% R32 oder einen Masseanteil von bis zu 25 Masse% R41 und einen Masseanteil von bis zu 25 Masse% R125 aufweisen, wobei ein Masseanteil Ethan oder Ethen größer oder gleich 0 Masse% enthalten ist.
  • Der Temperaturgleit des Kältemittels beim Vorgang der Verdampfung ist vorzugsweise kleiner als 20 K, insbesondere kleiner als 10 K. Das Kältemittel kann zudem beim Vorgang der Verdampfung einen Temperaturgleit von kleiner als 5 K aufweisen.
  • Das Massenanteilsverhältnis der drei Komponenten ist vorteilhaft derart eingestellt, dass der GWP des Kältemittels kleiner als 2500, bevorzugt kleiner ist als 500, insbesondere kleiner als 250 ist, wobei das Kältemittel zudem nicht brennbar ist. Ein GWP kleiner 250 kann speziell bei Anwendungen mit Verdampfungstemperaturen des Kältemittels bis -60°C erreicht werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kältemittel ein Gemisch aus einem Masseanteil Kohlendioxid, einem Masseanteil eines brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffs, insbesondere R41, einem Masseanteil eines nicht brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffs, insbesondere R125, und einem Masseanteil eines Kohlenwasserstoffs größer oder gleich 0 Masse% auf. Ferner kann das Kältemittel aus einem Gemisch ausschließlich aufweisend einen Masseanteil Kohlendioxid, einen Masseanteil eines brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffs, insbesondere R41, einen Masseanteil eines nicht brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffs, insbesondere R125, und einen Masseanteil eines Kohlenwasserstoffs größer gleich 0 Masse% bestehen.
  • Die Erfindung umfasst ferner eine Verwendung eines Kältemittels, aufweisend ein Gemisch aus drei Komponenten, wobei, eine erste Komponente Kohlendioxid ist, eine zweite Komponente ein fluorierter Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus fluorierten Kohlenwasserstoffen ist und eine dritte Komponente ein Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen ist. Als fluorierter Kohlenwasserstoff ist vorzugsweise R41 in Reinform oder als Bestandteil in einem Gemisch fluorierter Kohlenwasserstoffe eingesetzt. Das Kältemittel dient dabei insbesondere als Ersatz für das Kältemittel R23 in einer Kältemaschine mit einem Kältemittelkreislauf, in welchem das Kältemittel einen Phasenwechsel vollzieht.
  • Besonders bevorzugte Ausführungsformen des Kältemittels sind mit den in den nachfolgenden Tabellen angegebenen Beispielen näher erläutert.
  • Beispiel 1
  • Liquidustem peratur TGefrier °C -73 (-70)
    Sättigungsdruck pGefrier bar 2
    minimale Verdampfungstemperatur T0min °C -65
    minimaler Verdampfungsdruck p0min bar 2,9
    Tem peraturgleit Gleit K 2,5
    Brennbarkeit nicht brennbar
    Treibhauspotential GWP 251
    Stoffmengenverhältnis zweite Komponente/erste Komponente nR41+R125/nCO2 - 0,52
    erste Komponente in Masse% mproz_CO2 - 67,85
    zweite Komponente in Masse% mproz_R125 - 6,43485
    mproz_R41 - 25,71515
    dritte Komponente in Masse% mproz_R290 - 0
    erste Komponente Stoffm engen konzentration nfrac_CO2 - 0,65578876
    zweite Komponente Stoffm engen konzentrationen nfrac_R125 - 0,02280569
    nfrac_R41 - 0,32140554
    dritte Komponente Stoffm engen konzentration nfrac_R290 0
  • Das Kältemittel gemäß Beispiel 1 ist ein Gemisch aus Kohlendioxid, dem Kältemittel R125, dem Kältemittel R41 und Propan (R290). Dabei weisen Kohlendioxid einen Masseanteil von 67,85 Masse%, R125 einen Masseanteil von 6,43 Masse%, R41 ein Masseanteil von 25,72 Masse% und R290 einen Masseanteil von 0 Masse% auf. Das Stoffmengenverhältnis aus der zweiten Komponente, welche ein Gemisch aus R41 und R125 aufweist, und Kohlendioxid als erste Komponente beträgt 0,52.
  • Beispiel 2
  • Liquidustem peratur TGefrier °C -74
    Sättigungsdruck pGefrier bar 2
    minimale Verdampfungstemperatur TOmin °C -65
    minimaler Verdampfungsdruck p0min bar 3,3
    Tem peraturgleit Gleit K 5
    Brennbarkeit nicht brennbar
    Treibhauspotential GWP 215
    Stoffmengenverhältnis zweite Komponente/erste Komponente nR41+R32+R125/nCO2 - 0,58
    erste Komponente in Masse% mproz_CO2 - 65,85
    zweite Komponente in Masse% mproz_R125 - 4,564
    mproz_R32 - 4,564
    mproz_R41 - 25,023
    dritte Komponente in Masse% mproz_R290 - 0
    erste Komponente Stoffm engen konzentration nfrac_CO2 - 0,635
    zweite Komponente Stoffm engen konzentrationen nfrac_R125 - 0,016
    nfrac_R32 - 0,037
    nfrac_R41 - 0,312
    dritte Komponente Stoffm engen konzentration nfrac_R290 0
  • Das Kältemittel gemäß Beispiel 2 ist ein Gemisch aus Kohlendioxid, dem Kältemittel R125, dem Kältemittel R41, dem Kältemittel R32 und Propan (R290). Dabei weisen Kohlendioxid einen Masseanteil von 65,85 Masse%, R125 einen Masseanteil von 4,56 Masse%, R41 ein Masseanteil von 25,02 Masse%, R32 ein Masseanteil von 4,56 Masse% und R290 einen Masseanteil von 0 Masse% auf. Das Stoffmengenverhältnis aus der zweiten Komponente, welche ein Gemisch aus R32, R41 und R125 aufweist, und Kohlendioxid als erste Komponente beträgt 0,58.
  • Beispiel 3
  • Liquidustem peratur TGefrier °C -79,6
    Sättigungsdruck pGefrier bar 1,1
    minimale Verdampfungstemperatur T0min °C -65
    minimaler Verdampfungsdruck p0min bar 2,5
    Tem peraturgleit Gleit K 18
    Brennbarkeit nicht brennbar
    Treibhauspotential GWP 2139,78032
    Stoffmengenverhältnis dritte Komponente/zweite Komponente nR1270/nR125 - 0,2345996
    erste Komponente in Masse% mproz_CO2 - 33,85
    zweite Komponente in Masse% mproz_R125 - 61,1226
    dritte Komponente in Masse% mproz_R1270 - 5,0274
    Stoffmenge erste Komponente nfrac_CO2 - 0,55022216
    Stoffmenge zweite Komponente nfrac_R125 - 0,3643107
    Stoffmenge dritte Komponente nfrac_R1270 - 0,08546714
  • Das Kältemittel gemäß Beispiel 3 ist ein Gemisch aus Kohlendioxid, dem Kältemittel R125 und Propen (R1270). Dabei weisen Kohlendioxid einen Masseanteil von 33,85 Masse%, R125 einen Masseanteil von 61,12 Masse% und R1270 einen Masseanteil von 5,03 Masse% auf. Das Stoffmengenverhältnis aus Propen (R1270) und R125 beträgt 0,23.
  • Beispiel 4
  • Liquidustem peratur TGefrier °C -87,5
    Sättigungsdruck pGefrier bar 0,68
    minimale Verdampfungstemperatur TOmin °C -65
    minimaler Verdampfungsdruck p0min bar 2,18
    Tem peraturgleit Gleit K 19,5
    Brennbarkeit nicht brennbar
    Treibhauspotential GWP 2491
    Stoffmengenverhältnis dritte Komponente/zweite Komponente nR290/nR125 - 0,19077665
    erste Komponente in Masse% mproz_CO2 - 23,85
    zweite Komponente in Masse% mproz_R125 - 71,16
    dritte Komponente in Masse% mproz_R290 - 4,99
    Stoffmenge erste Komponente nfrac_CO2 - 0,43
    Stoffmenge zweite Komponente nfrac_R125 - 0,48
    Stoffmenge dritte Komponente nfrac_R290 - 0,09
  • Das Kältemittel gemäß Beispiel 4 ist ein Gemisch aus Kohlendioxid, dem Kältemittel R125 und Propan (R290). Dabei weisen Kohlendioxid einen Masseanteil von 23,85 Masse%, R125 einen Masseanteil von 71,16 Masse% und Propan (R290) einen Masseanteil von 4,99 Masse% auf. Das Stoffmengenverhältnis aus Propan (R290) und R125 beträgt 0,19.
  • Beispiel 5
  • Liquidustem peratur TGefrier °C -73 (-70)
    Sättigungsdruck pGefrier bar 1,8
    minimale Verdampfungstemperatur TOmin °C -65
    minimaler Verdampfungsdruck p0min bar 2,9
    Tem peraturgleit Gleit K 9,5
    Brennbarkeit nicht brennbar
    Treibhauspotential GWP 490
    Stoffmengenverhältnis zweite Komponente/erste Komponente nR41+R125/nCO2 - 0,55
    erste Komponente in Masse% mproz_CO2 - 62,00
    zweite Komponente in Masse% mproz_R125 - 9,50
    mproz_R41 - 23,50
    dritte Komponente in Masse% mproz_R1270 - 5,00
    Stoffmenge erste Komponente nfrac_CO2 - 0,613
    Stoffmenge zweite Komponente nfrac_R125 - 0,034
    nfrac_R41 - 0,301
    Stoffmenge dritte Komponente nfrac_R1270 - 0,052
  • Das Kältemittel gemäß Beispiel 5 ist ein Gemisch aus Kohlendioxid, dem Kältemittel R125, dem Kältemittel R41 und Propen (R1270). Dabei weisen Kohlendioxid einen Masseanteil von 62,00 Masse%, R125 einen Masseanteil von 9,50 Masse%, R41 einen Masseanteil von 23,50 Masse% und R1270 einen Masseanteil von 5,00 Masse% auf. Das Stoffmengenverhältnis aus der zweiten Komponente, welche ein Gemisch aus R41 und R125 aufweist, und Kohlendioxid als erste Komponente beträgt 0,55.
  • Beispiel 6
  • Liquidustem peratur TGefrier °C -73 (-70)
    Sättigungsdruck pGefrier bar 1,8
    minimale Verdampfungstemperatur TOmin °C -65
    minimaler Verdampfungsdruck p0min bar 2,9
    Tem peraturgleit Gleit K 4
    Brennbarkeit nicht brennbar
    Treibhauspotential GWP 490
    Stoffmengenverhältnis dritte Komponente/zweite Komponente nR41/nCO2 - 0,55
    erste Komponente in Masse% mproz_CO2 - 62,00
    zweite Komponente in Masse% mproz_R125 - 9,502
    mproz_R41 - 23,50
    dritte Komponente in Masse% mproz_R290 - 5,00
    Stoffmenge erste Komponente nfrac_CO2 - 0,615
    Stoffmenge zweite Komponente nfrac_R125 - 0,035
    nfrac_R41 - 0,301
    Stoffmenge dritte Komponente nfrac_R290 - 0,049
  • Das Kältemittel gemäß Beispiel 6 ist ein Gemisch aus Kohlendioxid, dem Kältemittel R125, dem Kältemittel R41 und Propan (R290). Dabei weisen Kohlendioxid einen Masseanteil von 62,00 Masse%, R125 einen Masseanteil von 9,50 Masse%, R41 einen Masseanteil von 23,50 Masse% und R290 einen Masseanteil von 5,00 Masse% auf. Das Stoffmengenverhältnis aus der zweiten Komponente, welche ein Gemisch aus R41 und R125 aufweist, und Kohlendioxid als erste Komponente beträgt 0,55.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 378 [0012]

Claims (12)

  1. Kältemittel für eine Kältemaschine mit einem Kältemittelkreislauf, in welchem das Kältemittel einen Phasenwechsel vollzieht, das Kältemittel aufweisend ein Gemisch aus drei Komponenten, wobei eine erste Komponente Kohlendioxid ist, eine zweite Komponente ein fluorierter Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus fluorierten Kohlenwasserstoffen ist und eine dritte Komponente ein Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen ist.
  2. Kältemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Komponente aus einer Gruppe bestehend aus Alkanen und Alkenen ausgewählt ist.
  3. Kältemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Komponente Propan und/oder Propen ist.
  4. Kältemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente ein fluorierter Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus fluorierten Kohlenwasserstoffen ist, welcher/welche aus einer Gruppe bestehend aus den Kältemitteln R14, R23, R32, R41, R125, R134, R134a, R13I1 (CF31), R152a, R410A, R466A, R1234yf, R1234ze ausgewählt ist/sind.
  5. Kältemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente R41 in Reinform oder R41 als Bestandteil eines Gemischs aus fluorierten Kohlenwasserstoffen aufweist, wobei der Masseanteil von R41 in der Mischung größer 0 Masse%, insbesondere mindestens 6 Masse% und maximal 26 Masse%, ist.
  6. Kältemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Komponente einen Masseanteil von mindestens 1 Masse% und maximal 6 Masse% aufweist, wobei die erste Komponente einen Masseanteil von mindestens 20 Masse%, insbesondere mindestens 30 Masse%, speziell mindestens 50 Masse%, aufweist.
  7. Kältemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente einen Masseanteil von mindestens 6 Masse% und maximal 72 Masse% aufweist, wobei die erste Komponente einen Masseanteil von mindestens 23 Masse% aufweist.
  8. Kältemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Komponente einen Masseanteil Kohlenwasserstoff kleiner als 1 Masse% und größer oder gleich 0 Masse% aufweist.
  9. Kältemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturgleit beim Vorgang der Verdampfung kleiner als 20 K, insbesondere kleiner als 10 K, ist.
  10. Kältemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Masseanteilsverhältnis der drei Komponenten derart gewählt ist, dass der GWP des Kältemittels kleiner ist als 2500, vorzugsweise kleiner ist als 500, insbesondere kleiner als 250 ist.
  11. Kältemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel ein Gemisch aus einem Masseanteil Kohlendioxid, einem Masseanteil eines brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffs, insbesondere R41, einem Masseanteil eines nicht brennbaren fluorierten Kohlenwasserstoffs, insbesondere R125, und einem Masseanteil eines Kohlenwasserstoffs größer oder gleich 0 Masse% aufweist.
  12. Verwendung eines Kältemittels, insbesondere als Ersatz für das Kältemittel R23, aufweisend ein Gemisch aus drei Komponenten, wobei eine erste Komponente Kohlendioxid ist, eine zweite Komponente ein fluorierter Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus fluorierten Kohlenwasserstoffen ist und eine dritte Komponente ein Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen ist, wobei das Kältemittel in einer Kältemaschine mit einem Kältemittelkreislauf zirkuliert und innerhalb des Kältemittelkreislaufs einen Phasenwechsel vollzieht.
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