DE4313584A1 - Kältemittelgemisch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein umweltfreundliches Kältemittel, das für den Einsatz in Kompressionskälteanlagen geeignet ist.

Zur Kälteerzeugung in Kompressionskälteanlagen werden Kältemischungen niedrigsiedender Flüssigkeiten verwendet, die halogenhaltige Komponenten und/oder Kohlenwasserstoffe enthalten. Diese bekannten Kältemischungen besitzen toxikologische und die Umwelt belastende Nachteile, insbesondere im Hinblick auf ihr Ozonzerstörungspotential und ihren Beitrag zum Treibhauseffekt. Deshalb bestehen weltweite Bemühungen zum Verbot der in Kältemischungen eingesetzten Fluor-Chlor- und Fluor-Kohlenwasserstoffe und deren Ersatz durch ökologisch vertretbare Substanzen.

In einem neueren Verfahren (EP 04 43 912) wird die Verwendung eines Gemisches von 1,1,1,2-Tetrafluor-ethan (R134a) und Dimethylether (DME) in Kompressionskälteanlagen vorgeschlagen. Das in diesem Gemisch enthaltene R134a besitzt zwar nicht mehr das Ozonzerstörungspotential der FLuor-Chlor-Kohlenwasserstoffe, liefert jedoch weiterhin einen Beitrag zum Treibhauseffekt (Die Kälte und Klimatechnik)/1990, S. 584).

Weiterhin ist als halogenfreies Kältemittel ein Gemisch aus Propan/Butan bekannt. Die thermodynamischen Daten dieses Gemisches sind jedoch ungünstiger, als die der zuvor verwendeten Produkte. Der gemessene Energieverbrauch bei der Verwendung in Kühlschränken lag um 38% über dem marktüblicher Geräte (Umwelt-Magazin, Okt. 1992, S. 18). Wegen des damit verbundenen erhöhten Stromverbrauches wäre ein erhöhter CO₂-Ausstoß der Kraftwerke mit negativer Auswirkung in Bezug auf den Treibhauseffekt verbunden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kältemittel für Kompressionskälteanlagen zu entwickeln, das weder ein Ozonzerstörungs- noch ein Treibhauspotential besitzt und einen Kühlkreislauf mit verbesserter Energieausnutzung schafft.

Diese Aufgabe wird durch ein Kältemittelgemisch, bestehend aus Dimethylether (DME), Butan und ggf. Propan, gelöst. Dabei ist die Komponente DME im Bereich von 35 bis 99,5 Masse-%, die Komponente Butan im Bereich von 65 bis 0,5 Masse-% und die Komponente Propan im Bereich von 0 bis 12,5 Masse-% im Gemisch enthalten. Die Verdampfungstemperatur im Kühlkreislauf beträgt 0 bis -40°C.

Vorzugsweise Kältemittelmischungen sind beispielsweise die nachfolgenden Gemische:

• - 40 bis 90 Masse-% Dimethylether und 60 bis 20 Masse-% Butan für Verdampfungstemperaturen von -20°C
• - 40 bis 80 Masse-% Dimethylether und 60 bis 20 Masse-% Butan für Verdampfungstemperaturen von -20°C
• - 40 bis 70 Masse-% Dimethylether, 54 bis 27 Masse-% Butan und 6 bis 3 Masse-% Propan für Verdampfungstemperaturen von -10°C.
• - 40 bis 80 Masse-% Dimethylether, 54 bis 18 Masse-% Butan und 6 bis 2 Masse-% Propan für Verdampfungstemperaturen von -20°C.

Es wurde gefunden, daß die Gemische DME/Butan und DME/Propan/ Butan sich durch für Kältemittel besonders relevante Parameter auszeichnen, die im folgenden Diagramm 1 als Dampfdruckkurven dargestellt sind.

Insbesondere war überraschend, daß die Kälteleistungszahl (KLZ) bestimmter Mischungen aus DME/Butan/Propan sowie von DME/Butan bei unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen über den Kälteleistungszahlen der reinen Stoffe liegen. Damit haben diese Mischungen neben dem ökologischen Vorzug, nicht zur Gruppe der FCKW und HFKW zu gehören, auch noch den Vorzug der Energieeinsparung infolge Verringerung des CO₂-Ausstoßes.

Die Diagramme 2 bis 4 zeigen für ausgewählte Gemische der Zusammensetzung 0 bis 100 Masse-% DME und 90 bis 10 Masse-% Propan-Butan, im Verhältnis Propan (C3) zu Butan (C4) von 0 bis 1 zu 1 bis 9, für die Verdampfungstemperaturen von -10°C, -20°C und -30°C und die Kondensationstemperatur von 30°C die Kälteleistungszahl in Abhängigkeit vom DME-Gehalt.

Das Verfahren ist jedoch nicht auf die angegebenen Verdampfungstemperaturen beschränkt und wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 5 Masse-% Propan, 50 Masse-% Butan und 45 Masse-% DME wird in den Kälteprozeß bei einer Verdampfungstemperatur von 0°C und einer Kondensationstemperatur von 30°C eingesetzt. Es hat dabei eine Kälteleistungszahl von 7,42 gegenüber reinem DME unter den gleichen Bedingungen von 7,31 und damit eine Kennzahlverbesserung von 1,6%.

Beispiel 2

Ein Gemisch aus 40 Masse-% Butan und 60 Masse-% DME wird in den Kälteprozeß bei einer Verdampfungstemperatur von -35°C und einer Kondensationstemperatur von 30°C eingesetzt. Es hat dabei eine Kälteleistungszahl von 2,31 gegenüber reinem DME unter den gleichen Bedingungen von 2,30 und damit eine Kennzahlverbesserung von 0,5%.

Claims (6)

1. Kältemittelgemisch, bestehend aus 35 bis 99,5 Masse-% Dimethylether, 65 bis 0,5 Masse-% Butan und 0 bis 12,5 Masse-% Propan.

2. Kältemittelgemisch gemäß Anspruch 1, bestehend aus 40 bis 90 Masse-% Dimethylether und 60 bis 10 Masse-% Butan.

3. Kältemittelgemisch gemäß Anspruch 1, bestehend aus 40 bis 80 Masse-% Dimethylether und 60 bis 20 Masse-% Butan.

4. Kältemittelgemisch gemäß Anspruch 1, bestehend aus 40 bis 70 Masse-% Dimethylether, 54 bis 27 Masse-% Butan und 6 bis 3 Masse-% Propan.

5. Kältemittelgemisch, bestehend aus 40 bis 80 Masse-% Dimethylether, 54 bis 18 Masse-% Butan und 6 bis 2 Masse-% Propan.

6. Verwendung des Kältemittelgemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für Kompressionskälteanlagen.