EP2569386A2 - Fluides de transfert de chaleur et leur utilisation dans des echangeurs de chaleur a contre-courant - Google Patents

Fluides de transfert de chaleur et leur utilisation dans des echangeurs de chaleur a contre-courant

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Publication number
EP2569386A2
EP2569386A2 EP11731017A EP11731017A EP2569386A2 EP 2569386 A2 EP2569386 A2 EP 2569386A2 EP 11731017 A EP11731017 A EP 11731017A EP 11731017 A EP11731017 A EP 11731017A EP 2569386 A2 EP2569386 A2 EP 2569386A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
trifluoropropene
difluoromethane
tetrafluoropropene
ideally
difluoroethane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11731017A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Wissam Rached
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arkema France SA filed Critical Arkema France SA
Publication of EP2569386A2 publication Critical patent/EP2569386A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
    • C09K5/044—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
    • C09K5/045—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds containing only fluorine as halogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/10—Components
    • C09K2205/12—Hydrocarbons
    • C09K2205/126—Unsaturated fluorinated hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/22—All components of a mixture being fluoro compounds

Definitions

  • the present invention relates to heat transfer fluids adapted for use in countercurrent heat exchangers.
  • Fluorocarbon-based fluids are widely used in vapor compression heat transfer systems, including air conditioning, heat pump, refrigeration or freezing devices. These devices have in common to rely on a thermodynamic cycle comprising the vaporization of the fluid at low pressure (in which the fluid absorbs heat); compressing the vaporized fluid to a high pressure; condensing the vaporized fluid into a high pressure liquid (in which the fluid emits heat); and the expansion of the fluid to complete the cycle.
  • the vapor compression heat transfer systems comprise at least two heat exchangers, one in which the fluid vaporizes, and the other in which it condenses.
  • the heat exchangers may be of co-current or counter-current type.
  • a heat transfer fluid which may be a pure compound or a mixture of compounds
  • thermodynamic properties of the fluid and on the other hand by additional constraints.
  • a particularly important criterion is that of the impact of the fluid considered on the environment.
  • chlorinated compounds chlorofluorocarbons and hydrochlorofluorocarbons
  • non-chlorinated compounds such as hydrofluorocarbons, fluoroethers and fluoroolefins are now generally preferred.
  • HFC-134a Currently used heat transfer fluids are HFC-134a, R404a (ternary mixture of 52% HFC-143a, 44% HFC- 125 and 4% HFC-134a), R407c (ternary mixture of 52% HFC-134a, 25% HFC-125 and 23% HFC-32) and R410a (binary mixture of 50% HFC-32 and 50% HFC-125).
  • WO 2007/002625 discloses compositions based on fluoroolefins, especially HFO-1234yf or HFO-1234ze, in various uses, and especially as heat transfer fluids. The document does not specify the type of heat exchanger used.
  • WO 2007/126414 generally describes a wide variety of fluoroolefin compositions and a wide variety of uses of these compositions. The document does not specify the type of heat exchanger used.
  • US 2009/0158771 discloses the use of a ternary mixture comprising HFC-32, HFC-134a and HFO-1243zf, in a heat transfer application.
  • the coefficients of performance obtained are lower than those of the fluid taken for reference, namely HFC-134a.
  • the type of heat exchanger used is not specified.
  • WO 2009/150763 discloses an air conditioning apparatus with a countercurrent type heat exchanger, wherein the heat transfer fluid is a mixture of HFO-1234 and HFC-32 or HFC-41.
  • WO 2010/000993 discloses the use of a ternary mixture comprising HFO-1234yf, HFC-32 and HFC-134a as a heat transfer fluid. The document does not specify the type of heat exchanger used.
  • WO 2010/000994 discloses the use of a ternary mixture comprising HFO-1234yf, HFC-32 and HFC-152a as a heat transfer fluid.
  • the document does not specify the type of heat exchanger used.
  • the invention firstly relates to a ternary composition comprising difluoromethane, 3,3,3-trifluoropropene and a hydrocarbon-based compound having at least two fluorine atoms and having a boiling point of between -30 and -18. ° C, which is selected from 1,1-difluoroethane, 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 1,3,3,3-tetrafluoropropene.
  • the composition comprises difluoromethane, 1,1-difluoroethane and 3,3,3-trifluoropropene, and preferably comprising from 2 to 96% of difluoromethane, from 2 to 96% of
  • difluoromethane from 60 to 96% of difluoromethane, from 2 to 20% of 1,1-difluoroethane and from 2 to 20% of 3,3,3-trifluoropropene, ideally from 80 to 90% of difluoromethane, from 5 to 15% of 1,1-difluoroethane and 5 to 15% 3,3,3-trifluoropropene; or
  • difluoromethane from 50 to 96% of difluoromethane, from 2 to 30% of 1,1-difluoroethane and from 2 to 30% of 3,3,3-trifluoropropene, preferably from 65 to 80% of difluoromethane, from 5 to 25% of 1,1-difluoroethane and 5 to 30% 3,3,3-trifluoropropene.
  • the composition comprises difluoromethane, 3,3,3-trifluoropropene and 2,3,3,3-tetrafluoropropene, preferably from 2 to 96% of difluoromethane, from 2 to 96% of 3 , 3,3-trifluoropropene and from 2 to 96% of 2,3,3,3-tetrafluoropropene, and particularly preferably:
  • the composition comprises difluoromethane, 3,3,3-trifluoropropene and 1, 3,3,3-tetrafluoropropene, preferably from 2 to 96% of difluoromethane, from 2 to 96% of 3, 3,3-trifluoropropene and from 2 to 96% of 1,3,3,3-tetrafluoropropene, and particularly preferably:
  • difluoromethane from 50% to 96% of difluoromethane, from 2% to 50% of 3,3,3-trifluoropropene and from 2% to 50% of 1,1,3,3,3-tetrafluoropropene, and preferably from 65% to 90% of difluoromethane; 30% 3,3,3-trifluoropropene and 5 to 30% 1,3,3,3-tetrafluoropropene; or
  • the composition comprises from 75 to 98% of difluoromethane, from 1 to 9% of 1,1-difluoroethane and from 1 to 23% of 3,3,3-trifluoropropene.
  • the composition comprises from 70 to 98% of difluoromethane, from 1 to 23% of 3,3,3-trifluoropropene and from 1 to 28% of 2,3,3,3-tetrafluoropropene. According to another embodiment, the composition comprises from 75 to 98% of difluoromethane, from 1 to 23% of 3,3,3-trifluoropropene and from 1 to 10% of 1,3,3,3-tetrafluoropropene.
  • the invention also relates to the use of the aforementioned composition as a heat transfer fluid in a vapor compression circuit.
  • the vapor compression circuit comprises a countercurrent heat exchanger.
  • the invention also relates to a heat transfer composition
  • a heat transfer composition comprising the aforementioned composition as a heat transfer fluid, and one or more additives selected from lubricants, stabilizers, surfactants, tracer agents, fluorescers, agents and the like. odorants, solubilising agents and mixtures thereof.
  • the invention also relates to a heat transfer installation comprising a vapor compression circuit containing the aforementioned composition as a heat transfer fluid or containing the aforementioned heat transfer composition.
  • the installation comprises a countercurrent heat exchanger.
  • the installation is chosen from mobile or stationary heat pump heating, air conditioning, refrigeration and freezing installations.
  • the invention also relates to a method for heating or cooling a fluid or a body by means of a vapor compression circuit containing a heat transfer fluid, said method comprising successively the evaporation of the transfer fluid. of heat, compression of the heat transfer fluid, condensation of the heat medium and expansion of the heat transfer fluid, wherein the heat transfer fluid is the composition according to the invention.
  • the above-mentioned method is a method of cooling a fluid or a body, wherein the temperature of the cooled fluid or body is from -40 ° C to -10 ° C, and preferably from -35 ° C to -25 ° C, more preferably -30 ° C to -20 ° C, and wherein the heat transfer fluid comprises:
  • difluoromethane from 50% to 96% of difluoromethane, from 2% to 50% of 3,3,3-trifluoropropene and from 2% to 50% of 1,1,3,3,3-tetrafluoropropene, and preferably from 65% to 90% of difluoromethane; 30% 3,3,3-trifluoropropene and 5 to 30% 1,3,3,3-tetrafluoropropene; or
  • the above-mentioned method is a method of cooling a fluid or a body, wherein the temperature of the cooled fluid or body is -15 ° C to 15 ° C, and preferably -10 ° C to 10 ° C, more preferably -5 ° C to 5 ° C, and wherein the heat transfer fluid comprises:
  • the above-mentioned method is a method of heating a fluid or a body, wherein the temperature of the fluid or heated body is from 30 ° C to 80 ° C, and preferably At 55 ° C, more preferably from 40 ° C to 50 ° C, and wherein the heat transfer fluid comprises:
  • difluoromethane from 50 to 96% of difluoromethane, from 2 to 30% of 1,1-difluoroethane and from 2 to 30% of 3,3,3-trifluoropropene, preferably from 65 to 80% of difluoromethane, from 5 to 25% of 1,1-difluoroethane and 5 to 30% 3,3,3-trifluoropropene; or
  • the invention also relates to a method for reducing the environmental impact of a heat transfer installation comprising a vapor compression circuit containing an initial heat transfer fluid, said method comprising a step of replacing the heat transfer fluid.
  • initial heat in the vapor compression circuit by a final transfer fluid the final transfer fluid having a GWP lower than the initial heat transfer fluid, wherein the final heat transfer fluid is a composition according to the invention.
  • the initial heat transfer fluid is a ternary mixture of 52% of 1, 1, 1-trifluoroethane, 44% of pentafluoroethane and 4% of 1, 1 , 1,2-tetrafluoroethane or a ternary mixture of 52% 1,1,1,2-tetrafluoroethane, 25% pentafluoroethane and 23% difluoromethane
  • the final heat transfer fluid comprises:
  • the initial heat transfer fluid is a binary mixture of 50% difluoromethane and 50% pentafluoroethane
  • the final heat transfer fluid comprises:
  • difluoromethane from 60 to 96% of difluoromethane, from 2 to 20% of 1,1-difluoroethane and from 2 to 20% of 3,3,3-trifluoropropene, ideally from 80 to 90% of difluoromethane, from 5 to 15% of 1,1-difluoroethane and 5 to 15% 3,3,3-trifluoropropene; or
  • difluoromethane from 50 to 96% of difluoromethane, from 2 to 30% of 1,1-difluoroethane and from 2 to 30% of 3,3,3-trifluoropropene, preferably from 65 to 80% of difluoromethane, from 5 to 25% of 1,1-difluoroethane and 5 to 30% 3,3,3-trifluoropropene; or
  • difluoromethane from 50% to 96% of difluoromethane, from 2% to 50% of 3,3,3-trifluoropropene and from 2% to 50% of 1,1,3,3,3-tetrafluoropropene, and preferably from 65% to 90% of difluoromethane; 30% 3,3,3-trifluoropropene and 5 to 30% 1,3,3,3-tetrafluoropropene; or
  • the initial heat transfer fluid is 1, 1, 1, 2, 2-tetrafluoroethane
  • the final heat transfer fluid comprises:
  • the initial heat transfer fluid is difluoromethane
  • the final heat transfer fluid comprises:
  • the present invention overcomes the disadvantages of the state of the art. It provides more particularly heat transfer fluids having a relatively low GWP, and having good energy performance, especially in applications using countercurrent heat exchangers.
  • HFO-1243zf HFC-32
  • HFO-1234yf HFO-1234ze
  • HFC-152a has a boiling point of -24 ° C
  • HFO-1234yf has a boiling point of -29 ° C
  • HFO-1234ze has a boiling point of -19 ° C.
  • the ternary mixtures above have the particularity of having good energy performance, especially with counter-current heat exchangers.
  • the invention also has one or preferably more of the advantageous features listed below.
  • the heat transfer fluids of the invention have a higher coefficient of performance than the reference refrigerants R404a, R407c, HFC-134a, HFC-32 and R410a in applications involving a countercurrent heat exchanger. In some cases, the capacity of the heat transfer fluids is greater than or equal to that of the reference refrigerants, in these same applications.
  • the invention makes it possible to reduce the GWP of existing systems comprising one of the reference refrigerants above, and this without degrading the performance of these systems, and on the contrary by improving them to a large extent, and by replacing the reference refrigerants by the heat transfer fluids of the invention.
  • the heat transfer fluids of the invention have a higher coefficient of performance than the HFO-1243zf / HFC-134a / HFC-32 mixture as implemented in the document US 2009/0158771.
  • the heat transfer fluids of the invention are less flammable and / or more effective than those used in WO 2009/150763.
  • the global warming potential is defined with respect to carbon dioxide and with respect to a duration of 100 years, according to the method indicated in "The scientific assessment of ozone depletion, 2002, a report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project.
  • heat transfer compound or “heat transfer fluid” (or refrigerant) is meant a compound, respectively a fluid, capable of absorbing heat by evaporating at low temperature and low pressure and to reject heat by condensing at high temperature and high pressure, in a vapor compression circuit.
  • a heat transfer fluid may comprise one, two, three or more than three heat transfer compounds.
  • heat transfer composition is meant a composition comprising a heat transfer fluid and optionally one or more additives which are not heat transfer compounds for the intended application.
  • the heat transfer method according to the invention is based on the use of an installation comprising a vapor compression circuit which contains a heat transfer fluid.
  • the heat transfer process may be a method of heating or cooling a fluid or a body.
  • the vapor compression circuit containing a heat transfer fluid comprises at least one evaporator, a compressor, a condenser and an expander, as well as heat transfer fluid transport lines between these elements.
  • Evaporator and condenser comprise a heat exchanger allowing a heat exchange between the heat transfer fluid and another fluid or body.
  • a compressor it is possible to use in particular a centrifugal compressor with one or more stages or a mini centrifugal compressor.
  • Rotary, piston or screw compressors can also be used.
  • the compressor may be driven by an electric motor or by a gas turbine (eg powered by vehicle exhaust, for mobile applications) or by gearing.
  • the facility may include a turbine to generate electricity (Rankine cycle).
  • the installation may also optionally include at least one coolant circuit used to transmit the heat (with or without change of state) between the heat transfer fluid circuit and the fluid or body to be heated or cooled.
  • the installation may also optionally include two or more vapor compression circuits containing identical or different heat transfer fluids.
  • the vapor compression circuits may be coupled together.
  • the vapor compression circuit operates in a conventional vapor compression cycle.
  • the cycle comprises changing the state of the heat transfer fluid from a liquid phase (or two-phase liquid / vapor) to a vapor phase at a relatively low pressure, and then compressing the fluid in the vapor phase to a relatively high pressure. high, the change of state (condensation) of the heat transfer fluid from the vapor phase to the liquid phase at a relatively high pressure, and the reduction of the pressure to restart the cycle.
  • Cooling processes include air conditioning processes (with mobile installations, for example in vehicles, or stationary), refrigeration and freezing or cryogenics.
  • heat is transferred (directly or indirectly via a heat transfer fluid) from the heat transfer fluid, during the condensation thereof, to the fluid or to the body that is heating, and this at a relatively high temperature compared to the environment.
  • heat pump The installation for implementing the heat transfer is called in this case "heat pump”.
  • the invention provides that the cooling and heating processes, and the corresponding facilities, comprise a countercurrent heat exchanger, either the condenser or the evaporator.
  • the heat transfer fluids according to the invention are particularly effective with countercurrent heat exchangers.
  • both the evaporator and the condenser comprise a countercurrent heat exchanger.
  • countercurrent heat exchanger is understood to mean a heat exchanger in which heat is exchanged between a first fluid and a second fluid, the first fluid at the inlet of the exchanger exchanging heat with the second fluid at the outlet of the exchanger, and the first fluid at the outlet of the exchanger exchanging heat with the second fluid at the inlet of the exchanger.
  • countercurrent heat exchangers include devices in which the flow of the first fluid and the flow of the second fluid are in opposite or almost opposite directions.
  • the exchangers operating in cross current mode with countercurrent tendency are also included among the countercurrent heat exchangers within the meaning of the present application.
  • HFC-134a 1, 1, 1, 2-tetrafluoroethane
  • HFC-143a 1,1,1-trifluoroethane
  • HFC-125 pentafluoroethane
  • HFC-152a 1,1-difluoroethane
  • HFO-1234ze 1, 3,3,3-tetrafluoropropene
  • HFO-1234yf 2,3,3,3-tetrafluoropropene
  • HFO-1243zf 3,3,3-trifluoropropene.
  • the heat transfer fluids used in the invention are the following ternary mixtures:
  • Compositions 2) and 3) have the advantage of being less flammable than those described in WO 2009/150763.
  • ternary mixture is meant a composition consisting essentially of the three compounds mentioned, that is to say in which the three compounds mentioned represent at least 99% (preferably at least 99.5% or even at least 99.9%). %) of the composition.
  • HFO-1234ze can be in cis or trans form or be a mixture of these two forms.
  • each compound may be present preferably in an amount of from 1 to 99%, and especially from 1 to 96%.
  • composition 1 for the composition 1): from 20 to 70% of HFC-32, from 2 to 30% of HFC-152a and from 2 to 78% of HFO-1243zf, and preferably from 25 to 65% of HFC-32, from 2 to 15% of HFC-152a and from 20 to 78% of HFO-1243zf;
  • composition 2 for the composition 2): from 5 to 70% of HFO-1234yf, from 20 to 60% of HFC-32 and from 2 to 75% of HFO-1243zf, and preferably from 10 to 70% of HFO-1234yf, from 25 to 50% HFC-32 and from 2 to 65% HFO-1243zf; and
  • composition 3 from 25 to 70% of HFC-32, from 2 to 70% of HFO-1243zf and from 5 to 73% of HFO1234ze, and preferably from
  • composition 1 for the composition 1): from 60 to 96% of HFC-32, from 2 to 20% of HFC-152a and from 2 to 20% of HFO-1243zf, and preferably from 80 to 90% of HFC-32, from 5 to 15% HFC-152a and from 5 to 15% HFO-1243zf;
  • composition 2 from 2 to 40% of HFO-1234yf, from 58 to 90% of HFC-32 and from 2 to 40% of HFO-1243zf, and preferably from 5 to 30% of HFO-1234yf, from 65 to 80% HFC-32 and from 2 to 15% HFO-1243zf; and
  • composition 3 from 50 to 96% of HFC-32, from 2 to 50% of
  • HFO-1243zf and 2 to 50% HFO1234ze and preferably 65 to 90% HFC-32, 5 to 30% HFO-1243zf and 5 to 30% HFO-1234ze.
  • the temperature of the fluid or of the cooled body is from -15 ° C. to 15 ° C., preferably from -10 ° C. to 10 ° C., more preferably from -5 ° C to 5 ° C (ideally about 0 ° C), as well as
  • a moderate temperature that is to say those in which the temperature of the fluid or of the heated body is from 30 ° C. to 80 ° C., and preferably from 35 ° C. to 55 ° C., more particularly preferably from 40 ° C to 50 ° C (ideally about 45 ° C),
  • compositions replacing HFC-134a are the following:
  • composition 1 for the composition 1): from 2 to 20% of HFC-32, from 2 to 85% of HFC-152a and from 2 to 90% of HFO-1243zf, and preferably from 5 to 15% of HFC-32, from 5 to 85% HFC-152a and from 10 to 90% HFO-1243zf;
  • composition 2 for the composition 2): from 5 to 75% of HFO-1234yf, from 2 to 20% of HFC-32 and from 2 to 90% of HFO-1243zf, and preferably from 5 to 75% HFO-1234yf, 5 to 15% HFC-32 and 10 to 90% HFO-1243zf; and
  • composition 3 for the composition 3): from 2 to 25% of HFC-32, from 2 to 90% of HFO-1243zf and from 5 to 96% of HFO1234ze, and preferably from 5 to 25% of HFC-32; at 90% HFO-1243zf and 5 to 90% HFO-1234ze.
  • the temperature of the fluid or of the cooled body is from -15 ° C. to 15 ° C., preferably from -10 ° C. to 10 ° C., more preferably from -5 ° C to 5 ° C (ideally about 0 ° C), as well as
  • a moderate temperature that is to say those in which the temperature of the fluid or of the heated body is from 30 ° C. to 80 ° C., and preferably from 35 ° C. to 55 ° C., more particularly preferably from 40 ° C to 50 ° C (ideally about 45 ° C),
  • compositions in placement of R404a or R407c are as follows:
  • composition 1 for the composition 1): from 20 to 60% of HFC-32, from 2 to 70% of HFC-152a and from 2 to 70% of HFO-1243zf, and preferably from 25 to 40% of HFC-32, from 5 to 65% of HFC-152a and from 5 to 70% of HFO-1243zf;
  • composition 2 for the composition 2): from 5 to 80% of HFO-1234yf, from 20 to 50% of HFC-32 and from 2 to 75% of HFO-1243zf, and preferably from 5 to 65% of HFO-1234yf, 25 to 35% HFC-32 and 2 to 70% HFO-1243zf; and
  • composition 3 for the composition 3): from 20 to 65% of HFC-32, from 2 to 70% of HFO-1243zf and from 5 to 78% of HFO1234ze, and preferably from 25 to 50% of HFC-32; at 70% HFO-1243zf and 5 to 70% HFO-1234ze.
  • processes for cooling at a moderate temperature that is to say those in which the temperature of the fluid or of the cooled body is from -15 ° C. to 15 ° C., preferably from -10 ° C. to 10 ° C., more preferably from -5 ° C to 5 ° C (ideally about 0 ° C), as well as processes for heating at a moderate temperature, that is to say those in which the temperature of the fluid or of the heated body is from 30 ° C. to 80 ° C., and preferably from 35 ° C. to 55 ° C., more particularly preferably from 40 ° C to 50 ° C (ideally about 45 ° C),
  • compositions replacing R410a are as follows:
  • composition 1 for the composition 1): from 50 to 96% of HFC-32, from 2 to 30% of HFC-152a and from 2 to 30% of HFO-1243zf, and preferably from 65 to 80% of HFC-32, 5 to 25% of HFC-152a and 5 to 30% of
  • composition 2 for the composition 2): from 2 to 30% of HFO-1234yf, from 60 to 90% of HFC-32 and from 2 to 30% of HFO-1243zf, and preferably from 5 to 25% of HFO-1234yf, from 65 to 80% HFC-32 and from 5 to 30% HFO-1243zf; and
  • composition 3 for the composition 3): from 50 to 96% of HFC-32, from 2 to 48% of HFO-1243zf and from 2 to 30% of HFO1234ze, and preferably from 65 to 90% of HFC-32, of at 30% HFO-1243zf and 5 to 30% HFO-1234ze.
  • composition 2 for the composition 2): from 2 to 30% of HFO-1234yf, from 68 to 96% of HFC-32 and from 2 to 20% of HFO-1243zf, and preferably from 8 to 23% of HFO-1234yf, 75 to 90% HFC-32 and 2 to 10% HFO-1243zf.
  • the temperature of the fluid or of the cooled body is from -15 ° C. to 15 ° C., preferably from -10 ° C. to 10 ° C., more preferably from -5 ° C to 5 ° C (ideally about 0 ° C), as well as
  • a moderate temperature that is to say those in which the temperature of the fluid or of the heated body is from 30 ° C. to 80 ° C., and preferably from 35 ° C. to 55 ° C., way more preferably from 40 ° C to 50 ° C (ideally about 45 ° C),
  • compositions replacing HFC-32 are the following:
  • composition 2 for the composition 2): from 2 to 40% of HFO-1234yf, from 58 to 90% of HFC-32 and from 2 to 40% of HFO-1243zf, and preferably from 2 to 23% of HFO-1234yf, 75 to 90% HFC-32 and 2 to 18% HFO-1243zf.
  • compositions used for the replacement of HFC-32 have the advantage not only of improved performance, but also of a lower compressor outlet temperature, which decreases heat loss, facilitates compression and decreases the mechanical compressive stresses.
  • the inlet temperature of the heat transfer fluid to the evaporator is preferably from -45 ° C. to -15 ° C., especially from -40 ° C. at -20 ° C, more preferably -35 ° C to -25 ° C and for example about -30 ° C; and the temperature of the onset of condensation of the heat transfer fluid at the condenser is preferably 25 ° C to 80 ° C, especially 30 ° C to 60 ° C, more preferably 35 ° C to 55 ° C C and for example about 40 ° C.
  • the inlet temperature of the heat transfer fluid to the evaporator is preferably from -20 ° C to 10 ° C, especially from -15 ° C to 5 ° C, more preferably from -10 ° C to 0 ° C and for example about -5 ° C; and the temperature of the onset of condensation of the heat transfer fluid at the condenser is preferably 25 ° C to 80 ° C, especially 30 ° C to 60 ° C, more preferably 35 ° C to 55 ° C C and for example about 50 ° C.
  • These processes can be refrigeration or air conditioning processes.
  • the inlet temperature of the heat transfer fluid to the evaporator is preferably from -20 ° C to 10 ° C, especially from -15 ° C to 5 ° C, more preferably from -10 ° C to 0 ° C and for example about -5 ° C; and the temperature of the onset of condensation of the heat transfer fluid at the condenser is preferably 25 ° C to 80 ° C, especially 30 ° C to 60 ° C, more preferably 35 ° C to 55 ° C C and for example about 50 ° C.
  • the mixtures having the following formulations are almost azeotropic mixtures:
  • HFC-32 from 75 to 98% of HFC-32, from 1 to 9% of HFC-152a and from 1 to 23% of HFO-1243zf;
  • HFC-32 from 75 to 98% of HFC-32, from 1 to 23% of HFO-1243zf and from 1 to 10% of HFO-1234ze.
  • Heat transfer fluids that are not quasi-azeotropic, however, are very effective when properly coupled to a countercurrent heat exchanger (with a temperature difference with the second, approximately constant fluid). in the exchanger).
  • Each above heat transfer fluid may be mixed with one or more additives to provide the heat transfer composition effectively flowing in the vapor compression circuit.
  • the additives may especially be chosen from lubricants, stabilizers, surfactants, tracer agents, fluorescent agents, odorants, solubilizing agents and mixtures thereof.
  • the stabilizer (s), when present, preferably represent at most 5% by weight in the heat transfer composition.
  • the stabilizers there may be mentioned in particular nitromethane, ascorbic acid, terephthalic acid, azoles such as tolutriazole or benzotriazole, phenol compounds such as tocopherol, hydroquinone, t-butyl hydroquinone, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, epoxides (optionally fluorinated or perfluorinated alkyl or alkenyl or aromatic) such as n-butyl glycidyl ether, hexanediol diglycidyl ether, allyl glycidyl ether, butylphenylglycidyl ether, phosphites, phosphonates, thiols and lactones.
  • Lubricants that may be used include oils of mineral origin, silicone oils, paraffins, naphthenes, synthetic paraffins, alkylbenzenes, poly-alpha olefins, polyalkene glycols, polyol esters and / or polyvinyl ethers. .
  • tracer agents which can be detected
  • the tracer agent is different from the one or more heat transfer compounds composing the heat transfer fluid.
  • solubilizing agents mention may be made of hydrocarbons, dimethyl ether, polyoxyalkylene ethers, amides, ketones, nitriles, chlorocarbons, esters, lactones, aryl ethers, fluoroethers and magnesium compounds. 1-trifluoroalkanes.
  • the solubilizing agent is different from the one or more heat transfer compounds composing the heat transfer fluid.
  • fluorescent agents mention may be made of naphthalimides, perylenes, coumarins, anthracenes, phenanthracenes, xanthenes, thioxanthenes, naphthoxanhthenes, fluoresceins and derivatives and combinations thereof.
  • alkyl acrylates As odorants, mention may be made of alkyl acrylates, allyl acrylates, acrylic acids, acrylresters, alkyl ethers, alkyl esters, alkynes, aldehydes, thiols, thioethers, disulfides, allyl isothiocyanates and alkanoic acids.
  • amines, norbornenes, norbornene derivatives, cyclohexene, heterocyclic aroma compounds ascaridol, o-methoxy (methyl) phenol and combinations thereof.
  • compositions according to the invention may also be useful as an expansion agent, aerosol or solvent.
  • Example 1 Method for calculating the properties of heat transfer fluids in the various configurations envisaged
  • the RK-Soave equation is used to calculate densities, enthalpies, entropies and vapor-liquid equilibrium data of mixtures.
  • the use of this equation requires knowledge of the properties of the pure bodies used in the mixtures in question and also the interaction coefficients for each binary.
  • the necessary data for each pure body are the boiling temperature, the critical temperature and the critical pressure, the pressure versus temperature curve from the boiling point to the critical point, the densities of saturated liquid and saturated steam as a function of temperature.
  • the temperature-pressure curve data of the HFOs are measured by the static method.
  • the critical temperature and the critical pressure are measured by a C80 calorimeter marketed by Setaram.
  • the saturation densities as a function of temperature are measured by the vibrating tube densimeter technology developed by the laboratories of the autoimmune des Mines de Paris.
  • the RK-Soave equation uses binary interaction coefficients to represent the behavior of products in mixtures.
  • the coefficients are calculated based on the experimental vapor equilibrium data.
  • the technique used for liquid vapor equilibrium measurements is the analytical static cell method.
  • the balance cell includes a sapphire tube and is equipped with two electromagnetic ROLSITM samplers. It is immersed in a cryothermostat bath (HUBER HS40). Variable speed rotary field driving magnetic stirring is used to accelerate equilibrium attainment.
  • the analysis of the samples is carried out by chromatography (HP5890 seriesll) in the gas phase using a katharometer (TCD).
  • liquid vapor equilibrium measurements on the HFC-32 / HFO-1234yf binary are carried out for the following isotherms: 70 ° C., 30 ° C., -10 ° C.
  • the liquid vapor equilibrium data for the HFC-152a / HFC-32 binary is available under Refprop. Two isotherms (-20 ° C and 20 ° C) and two isobars (1 bar and 25 bar) are used to calculate the interaction coefficients for this binary.
  • the liquid vapor equilibrium measurements on the HFC-32 / HFO-1243zf binary are carried out for the following isotherms: -15 ° C and 0 ° C.
  • the liquid vapor equilibrium measurements on the binary HFO-1234yf / HFO-1243zf are carried out for the following isotherm: 21.3 ° C.
  • the system operates with 15 ° C overheating and 5 ° C subcooling.
  • the minimum temperature difference between the secondary fluid and the refrigerant is considered to be of the order of 5 ° C.
  • the isentropic efficiency of the compressors is a function of the compression ratio. This yield is calculated according to the following equation:
  • the coefficient of performance is defined as the useful power provided by the system on the power supplied or consumed by the system.
  • the Lorenz coefficient of performance (COPLorenz) is a benchmark coefficient of performance. It is temperature dependent and is used to compare the COPs of different fluids.
  • the Lorenz COP in the case of heating is
  • the performance coefficient of the Lorenz cycle is calculated according to the corresponding temperatures.
  • the compression system In low temperature refrigeration mode, the compression system operates between an evaporator refrigerant inlet temperature of -30 ° C and a start temperature of condenser refrigerant condensation at 40 ° C. The system supplied cold at -25 ° C.
  • the compression system In moderate heat mode, the compression system operates between a refrigerant inlet temperature at the evaporator of -5 ° C and a condensing temperature of the condenser refrigerant at 50 ° C.
  • the system provides heat at 45 ° C.
  • the compression system In moderate cooling mode, the compression system operates between an evaporator refrigerant inlet temperature of -5 ° C and a start temperature of condenser refrigerant condensation at 50 ° C. The system supplied cold at 0 ° C.
  • evap outlet temperature designates the fluid temperature at the outlet of the evaporator
  • comp outlet temperature designates the temperature of the fluid at the outlet of the compressor
  • T output cond designates the fluid temperature at the outlet of the condenser
  • evap P designates the pressure of the fluid in the evaporator
  • cond P refers to the pressure of the fluid in the condenser
  • Rate (w / w) refers to the compression ratio
  • Glide designates the temperature slip
  • comp efficiency means the compressor efficiency
  • % CAP refers to the volumetric capacity of the fluid relative to the reference fluid indicated in the first line
  • % COP / COPLorenz refers to the ratio of the COP of the system relative to the COP of the corresponding Lorenz cycle
  • Liquid Psat refers to the liquid saturation pressure
  • Psat vapor refers to the vapor saturation pressure
  • % diff of pressure refers to the difference between these two pressures
  • Example 2 Results for low temperature refrigeration, comparison with R404a and R407c Mixture HFC-32 / HFC-2a / HFO-1243zf
  • Example 5 Results for heating at moderate temperature, comparison with HFC-134a
  • Example 7 Results for heating at moderate temperature, comparison with R404a and R407c Mixture HFC-32 / HFO-1243zf / HFO-1234ze
  • Example 1 Results for cooling at moderate temperature, comparison with HFC-32
  • Example 12 Results for heating at moderate temperature, comparison with HFC-32 Mixture HFO-1234yf / HFC-32 / HFO-1243zf

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Abstract

L'invention concerne une composition ternaire comprenant du difluorométhane, du 3,3,3-trifluoropropène et un composé dérivé d'hydrocarbure comportant au moins deux atomes de fluor et présentant une température d'ébullition comprise entre -30 et -18°C, qui est choisi parmi le 1,1 -difluoroéthane, le 2,3,3,3-tétrafluoropropène et le 1,3,3,3- tétrafluoropropène. Cette composition est particulièrement appropriée pour une utilisation en tant que fluide de transfert de chaleur en présence d'échangeurs de chaleur à contre-courant.

Description

FLUIDES DE TRANSFERT DE CHALEUR ET LEUR UTILISATION DANS DES ECHANGEURS DE CHALEUR A CONTRE-COURANT
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne des fluides de transfert de chaleur adaptés pour être utilisés dans des échangeurs de chaleur à contre-courant.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Les fluides à base de composés fluorocarbonés sont largement utilisés dans les systèmes de transfert de chaleur par compression de vapeur, notamment les dispositifs de climatisation, de pompe à chaleur, de réfrigération ou de congélation. Ces dispositifs ont en commun de reposer sur un cycle thermodynamique comprenant la vaporisation du fluide à basse pression (dans laquelle le fluide absorbe de la chaleur) ; la compression du fluide vaporisé jusqu'à une pression élevée ; la condensation du fluide vaporisé en liquide à pression élevée (dans laquelle le fluide rejette de la chaleur) ; et la détente du fluide pour terminer le cycle.
Les systèmes de transfert de chaleur par compression de vapeur comprennent au moins deux échangeurs de chaleur, l'un dans lequel le fluide se vaporise, et l'autre dans lequel il se condense. Les échangeurs de chaleur peuvent être de type co-courant ou de type contre-courant.
Le choix d'un fluide de transfert de chaleur (qui peut être un composé pur ou un mélange de composés) est dicté d'une part par les propriétés thermodynamiques du fluide, et d'autre part par des contraintes supplémentaires. Ainsi, un critère particulièrement important est celui de l'impact du fluide considéré sur l'environnement. En particulier, les composés chlorés (chlorofluorocarbures et hydrochlorofluorocarbures) présentent le désavantage d'endommager la couche d'ozone. On leur préfère donc désormais généralement les composés non chlorés tels que les hydrofluorocarbures, les fluoroéthers et les fluorooléfines.
Des fluides de transfert de chaleur actuellement utilisés sont le HFC- 134a, le R404a (mélange ternaire de 52 % de HFC-143a, de 44 % de HFC- 125 et de 4 % de HFC-134a), le R407c (mélange ternaire de 52 % de HFC- 134a, de 25 % de HFC-125 et de 23 % de HFC-32) et le R410a (mélange binaire de 50 % de HFC-32 et de 50 % de HFC-125).
Il est toutefois nécessaire de mettre au point d'autres fluides de transfert de chaleur présentant un potentiel de réchauffement global (GWP) inférieur à celui des fluides ci-dessus, et présentant des performances équivalentes ou améliorées.
Le document WO 2007/002625 décrit des compositions à base de fluorooléfines, et notamment de HFO-1234yf ou de HFO-1234ze, dans diverses utilisations, et notamment en tant que fluides de transfert de chaleur. Le document ne précise pas le type d'échangeur de chaleur utilisé.
Le document WO 2007/126414 décrit de manière générale une grande variété de compositions à base de fluorooléfines et une grande variété d'utilisations de ces compositions. Le document ne précise pas le type d'échangeur de chaleur utilisé.
Les documents WO 2009/107364, WO 2009/1 10228 et WO 2009/1 16282 décrivent des appareils de réfrigération dans lesquels les réfrigérants utilisés sont des mélanges à base de HFO-1234yf et de HFC-32, éventuellement complété ou remplacé par d'autres composés tels que le HFC-125. Le type d'échangeur de chaleur utilisé n'est pas précisé.
Le document US 2009/0158771 décrit l'utilisation d'un mélange ternaire comprenant du HFC-32, du HFC-134a et du HFO-1243zf, dans une application de transfert de chaleur. Les coefficients de performance obtenus sont inférieurs à ceux du fluide pris pour référence, à savoir le HFC-134a. Le type d'échangeur de chaleur utilisé n'est pas précisé.
Le document WO 2009/150763 décrit un appareil de climatisation avec un échangeur de chaleur de type contre-courant, dans lequel le fluide de transfert de chaleur est un mélange d'un HFO-1234 et de HFC-32 ou de HFC-41 .
Le document WO 2010/000993 décrit l'utilisation d'un mélange ternaire comprenant du HFO-1234yf, du HFC-32 et du HFC-134a, en tant que fluide de transfert de chaleur. Le document ne précise pas le type d'échangeur de chaleur utilisé.
Le document WO 2010/000994 décrit l'utilisation d'un mélange ternaire comprenant du HFO-1234yf, du HFC-32 et du HFC-152a, en tant que fluide de transfert de chaleur. Le document ne précise pas le type d'échangeur de chaleur utilisé. Toutefois, il existe encore un besoin de mettre au point d'autres fluides de transfert de chaleur présentant un GWP relativement faible, et présentant de bonnes performances énergétiques, notamment dans les applications utilisant des échangeurs de chaleur à contre-courant.
RESUME DE L'INVENTION
L'invention concerne en premier lieu une composition ternaire comprenant du difluorométhane, du 3,3,3-trifluoropropène et un composé dérivé d'hydrocarbure comportant au moins deux atomes de fluor et présentant une température d'ébullition comprise entre -30 et -18°C, qui est choisi parmi le 1 ,1 -difluoroéthane, le 2,3,3,3-tétrafluoropropène et le 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène.
Selon un mode de réalisation, la composition comprend du difluorométhane, du 1 ,1 -difluoroéthane et du 3,3,3-trifluoropropène, et comprenant de préférence de 2 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 96 % de
1 ,1 -difluoroéthane et de 2 à 96 % de 3,3,3-trifluoropropène, et de manière particulièrement préférée :
- de 20 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 78 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 15 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 20 à 78 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 60 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 20 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 80 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 15 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 15 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 2 à 20 % de difluorométhane, de 2 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 15 % de difluorométhane, de 5 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 10 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou - de 20 à 60 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 40 % de difluorométhane, de 5 à 65 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 65 à 80 % de difluorométhane, de 5 à 25 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène. Selon un autre mode de réalisation, la composition comprend du difluorométhane, du 3,3,3-trifluoropropène et du 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de préférence de 2 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 96 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 96 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, et de manière particulièrement préférée :
- de 5 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 60 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 10 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 65 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 2 à 15 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 2 à 20 % de difluorométhane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 5 à 15 % de difluorométhane et de 10 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 80 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 65 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 35 % de difluorométhane et de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 60 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 68 à 96 % de difluorométhane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 8 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 10 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 2 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 18 % de 3,3,3-trifluoropropène. Selon un mode de réalisation, la composition comprend du difluorométhane, du 3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, de préférence de 2 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 96 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 96 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, et de manière particulièrement préférée :
- de 25 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 73 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 55 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 50 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 50 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou
- de 2 à 25 % de difluorométhane, de 2 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 96 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de difluorométhane, de 5 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 90 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 20 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 78 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 70 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 48 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène.
Selon un autre mode de réalisation, la composition comprend de 75 à 98 % de difluorométhane, de 1 à 9 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 1 à 23 % de 3,3,3-trifluoropropène.
Selon un autre mode de réalisation, la composition comprend de 70 à 98 % de difluorométhane, de 1 à 23 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 1 à 28 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène. Selon un autre mode de réalisation, la composition comprend de 75 à 98 % de difluorométhane, de 1 à 23 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 1 à 10 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène.
L'invention concerne également l'utilisation de la composition susmentionnée, en tant que fluide de transfert de chaleur dans un circuit de compression de vapeur.
Selon un mode de réalisation, le circuit de compression de vapeur comprend un échangeur de chaleur à contre-courant.
L'invention concerne également une composition de transfert de chaleur comprenant la composition susmentionnée en tant que fluide de transfert de chaleur, et un ou plusieurs additifs choisis parmi les lubrifiants, les stabilisants, les tensioactifs, les agents traceurs, les agents fluorescents, les agents odorants, les agents de solubilisation et leurs mélanges.
L'invention concerne également une installation de transfert de chaleur comprenant un circuit de compression de vapeur contenant la composition susmentionnée en tant que fluide de transfert de chaleur ou contenant la composition de transfert de chaleur susmentionnée.
Selon un mode de réalisation, l'installation comprend un échangeur de chaleur à contre-courant.
Selon un mode de réalisation, l'installation est choisie parmi les installations mobiles ou stationnaires de chauffage par pompe à chaleur, de climatisation, de réfrigération et de congélation.
L'invention concerne également un procédé de chauffage ou de refroidissement d'un fluide ou d'un corps au moyen d'un circuit de compression de vapeur contenant un fluide de transfert de chaleur, ledit procédé comprenant successivement l'évaporation du fluide de transfert de chaleur, la compression du fluide de transfert de chaleur, la condensation du fluide de chaleur et la détente du fluide de transfert de chaleur, dans lequel le fluide de transfert de chaleur est la composition selon l'invention.
Selon un mode de réalisation, le procédé susmentionnée est un procédé de refroidissement d'un fluide ou d'un corps, dans lequel la température du fluide ou du corps refroidi est de -40 °C à -10°C, et de préférence de -35 °C à -25 °C, de manière plus particulièrement préférée de -30 °C à -20 °C, et dans lequel le fluide de transfert de chaleur comprend :
- de 20 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 78 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 15 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 20 à 78 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou - de 60 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 20 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 80 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 15 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 15 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 5 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 60 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 10 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 65 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 2 à 15 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 25 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 73 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 55 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 50 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 50 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 68 à 96 % de difluorométhane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 8 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 10 % de 3,3,3-trifluoropropène.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé susmentionné est un procédé de refroidissement d'un fluide ou d'un corps, dans lequel la température du fluide ou du corps refroidi est de -15°C à 15°C, et de préférence de -10°C à 10°C, de manière plus particulièrement préférée de -5°C à 5°C, et dans lequel le fluide de transfert de chaleur comprend :
- de 2 à 20 % de difluorométhane, de 2 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 15 % de difluorométhane, de 5 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 10 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou de 20 à 60 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 40 % de difluorométhane, de 5 à 65 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 65 à 80 % de difluorométhane, de 5 à 25 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 2 à 20 % de difluorométhane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 5 à 15 % de difluorométhane et de 10 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
de 5 à 80 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 65 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 35 % de difluorométhane et de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 60 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
de 2 à 25 % de difluorométhane, de 2 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 96 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de difluorométhane, de 5 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 90 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou de 20 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 78 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 70 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou
de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 48 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou - de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 2 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 18 % de 3,3,3-trifluoropropène.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé susmentionné est un procédé de chauffage d'un fluide ou d'un corps, dans lequel la température du fluide ou du corps chauffé est de 30 °C à 80 °C, et de préférence de 35 °C à 55 °C, de manière plus particulièrement préférée de 40 °C à 50 °C, et dans lequel le fluide de transfert de chaleur comprend :
- de 2 à 20 % de difluorométhane, de 2 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 15 % de difluorométhane, de 5 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 10 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 20 à 60 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 40 % de difluorométhane, de 5 à 65 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 65 à 80 % de difluorométhane, de 5 à 25 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 2 à 20 % de difluorométhane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 5 à 15 % de difluorométhane et de 10 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 80 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 65 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 35 % de difluorométhane et de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 60 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 25 % de difluorométhane, de 2 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 96 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de difluorométhane, de 5 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 90 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 20 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 78 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 70 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 48 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 2 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 18 % de 3,3,3-trifluoropropène.
L'invention concerne également un procédé de réduction de l'impact environnemental d'une installation de transfert de chaleur comprenant un circuit de compression de vapeur contenant un fluide de transfert de chaleur initial, ledit procédé comprenant une étape de remplacement du fluide de transfert de chaleur initial dans le circuit de compression de vapeur par un fluide de transfert final, le fluide de transfert final présentant un GWP inférieur au fluide de transfert de chaleur initial, dans lequel le fluide de transfert de chaleur final est une composition selon l'invention.
Selon un mode de réalisation dudit procédé de réduction d'impact environnemental, le fluide de transfert de chaleur initial est un mélange ternaire de 52 % de 1 ,1 ,1 -trifluoroéthane, de 44 % de pentafluoroéthane et de 4 % de 1 ,1 ,1 ,2-tétrafluoroéthane ou un mélange ternaire de 52 % de 1 ,1 ,1 ,2-tétrafluoroéthane, de 25 % de pentafluoroéthane et de 23 % de difluorométhane, et le fluide de transfert de chaleur final comprend :
- de 20 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 78 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 15 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 20 à 78 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 20 à 60 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 40 % de difluorométhane, de 5 à 65 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou - de 5 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 60 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 10 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 65 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 80 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 65 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 35 % de difluorométhane et de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 25 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 73 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 55 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou
- de 20 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 78 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 70 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène.
Selon un autre mode de réalisation dudit procédé de réduction d'impact environnemental, le fluide de transfert de chaleur initial est un mélange binaire de 50 % de difluorométhane et de 50 % de pentafluoroéthane, et le fluide de transfert de chaleur final comprend :
- de 60 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 20 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 80 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 15 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 15 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 65 à 80 % de difluorométhane, de 5 à 25 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 2 à 15 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou - de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 60 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 50 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 50 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 48 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène.
Selon un mode de réalisation dudit procédé de réduction d'impact environnemental, fluide de transfert de chaleur initial est du 1 ,1 ,1 ,2- tétrafluoroéthane, et le fluide de transfert de chaleur final comprend :
- de 2 à 20 % de difluorométhane, de 2 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 15 % de difluorométhane, de 5 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 10 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 2 à 20 % de difluorométhane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 5 à 15 % de difluorométhane et de 10 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 25 % de difluorométhane, de 2 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 96 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de difluorométhane, de 5 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 90 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène.
Selon un autre mode de réalisation dudit procédé de réduction d'impact environnemental, le fluide de transfert de chaleur initial est du difluorométhane, et le fluide de transfert de chaleur final comprend :
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 68 à 96 % de difluorométhane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 8 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 10 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 2 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à
90 % de difluorométhane et de 2 à 18 % de 3,3,3-trifluoropropène. La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement des fluides de transfert de chaleur présentant un GWP relativement faible, et présentant de bonnes performances énergétiques, notamment dans les applications utilisant des échangeurs de chaleur à contre-courant.
Ceci est accompli grâce à des mélanges ternaires comprenant du HFO-1243zf, du HFC-32, le complément étant choisi parmi le HFO-152a, le HFO-1234yf et le HFO-1234ze. Ces trois composés sont des molécules hydrocarbonées présentant au moins deux substituants fluor et une température d'ébullition comprise entre -30°C et -18°C. Le HFC-152a a une température d'ébullition de -24 °C ; le HFO-1234yf a une température d'ébullition de -29°C et le HFO-1234ze a une température d'ébullition de -19°C.
Les mélanges ternaires ci-dessus ont la particularité de présenter de bonnes performances énergétiques, notamment avec des échangeurs de chaleur de type contre-courant.
Selon certains modes de réalisation particuliers, l'invention présente également une ou de préférence plusieurs des caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous.
- Les fluides de transfert de chaleur de l'invention présentent un coefficient de performance supérieur aux réfrigérants de référence R404a, R407c, HFC-134a, HFC-32 et R410a dans les applications impliquant un échangeur de chaleur à contre-courant. Dans certains cas, la capacité des fluides de transfert de chaleur est supérieure ou égale à celle des réfrigérants de référence, dans ces mêmes applications. Corrélativement, l'invention permet de diminuer le GWP de systèmes existants comprenant l'un des réfrigérants de référence ci-dessus, et ce sans dégrader les performances de ces systèmes, et au contraire en les améliorant dans une large mesure, et ce en remplaçant les réfrigérants de référence par les fluides de transfert de chaleur de l'invention. - Les fluides de transfert de chaleur de l'invention présentent un coefficient de performance supérieur à celui du mélange HFO- 1243zf / HFC-134a / HFC-32 tel qu'il est mis en œuvre dans le document US 2009/0158771 .
- Les fluides de transfert de chaleur de l'invention sont moins inflammables et / ou plus efficaces que ceux utilisés dans le document WO 2009/150763.
Selon l'invention, le potentiel de réchauffement global (GWP) est défini par rapport au dioxyde de carbone et par rapport à une durée de 100 ans, selon la méthode indiquée dans « The scientific assessment of ozone depletion, 2002, a report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project ».
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.
Par « composé de transfert de chaleur », respectivement « fluide de transfert de chaleur » (ou fluide frigorigène), on entend un composé, respectivement un fluide, susceptible d'absorber de la chaleur en s'évaporant à basse température et basse pression et de rejeter de la chaleur en se condensant à haute température et haute pression, dans un circuit de compression de vapeur. De manière générale, un fluide de transfert de chaleur peut comprendre un seul, deux, trois ou plus de trois composés de transfert de chaleur.
Par « composition de transfert de chaleur » on entend une composition comprenant un fluide de transfert de chaleur et éventuellement un ou plusieurs additifs qui ne sont pas des composés de transfert de chaleur pour l'application envisagée.
Le procédé de transfert de chaleur selon l'invention repose sur l'utilisation d'une installation comprenant un circuit de compression de vapeur qui contient un fluide de transfert de chaleur. Le procédé de transfert de chaleur peut être un procédé de chauffage ou de refroidissement d'un fluide ou d'un corps.
Le circuit de compression de vapeur contenant un fluide de transfert de chaleur comprend au moins un évaporateur, un compresseur, un condenseur et un détendeur, ainsi que des lignes de transport de fluide de transfert de chaleur entre ces éléments. L'évaporateur et le condenseur comprennent un échangeur de chaleur permettant un échange de chaleur entre le fluide de transfert de chaleur et un autre fluide ou corps.
A titre de compresseur, on peut utiliser notamment un compresseur centrifuge à un ou plusieurs étages ou un mini-compresseur centrifuge. Les compresseurs rotatifs, à piston ou à vis peuvent aussi être utilisés. Le compresseur peut être entraîné par un moteur électrique ou par une turbine à gaz (par exemple alimentée par les gaz d'échappement d'un véhicule, pour les applications mobiles) ou par engrenage.
L'installation peut comprendre une turbine pour générer de l'électricité (cycle de Rankine).
L'installation peut également éventuellement comprendre au moins un circuit de fluide caloporteur utilisé pour transmettre la chaleur (avec ou sans changement d'état) entre le circuit de fluide de transfert de chaleur et le fluide ou corps à chauffer ou refroidir.
L'installation peut également éventuellement comprendre deux circuits de compression de vapeur (ou plus), contenant des fluides de transfert de chaleur identiques ou distincts. Par exemple, les circuits de compression de vapeur peuvent être couplés entre eux.
Le circuit de compression de vapeur fonctionne selon un cycle classique de compression de vapeur. Le cycle comprend le changement d'état du fluide de transfert de chaleur d'une phase liquide (ou diphasique liquide / vapeur) vers une phase vapeur à une pression relativement faible, puis la compression du fluide en phase vapeur jusqu'à une pression relativement élevée, le changement d'état (condensation) du fluide de transfert de chaleur de la phase vapeur vers la phase liquide à une pression relativement élevée, et la réduction de la pression pour recommencer le cycle.
Dans le cas d'un procédé de refroidissement, de la chaleur issue du fluide ou du corps que l'on refroidit (directement ou indirectement, via un fluide caloporteur) est absorbée par le fluide de transfert de chaleur, lors de l'évaporation de ce dernier, et ce à une température relativement faible par rapport à l'environnement. Les procédés de refroidissement comprennent les procédés de climatisation (avec des installations mobiles, par exemple dans des véhicules, ou stationnaires), de réfrigération et de congélation ou de cryogénie.
Dans le cas d'un procédé de chauffage, de la chaleur est cédée (directement ou indirectement, via un fluide caloporteur) du fluide de transfert de chaleur, lors de la condensation de celui-ci, au fluide ou au corps que l'on chauffe, et ce à une température relativement élevée par rapport à l'environnement. L'installation permettant de mettre en œuvre le transfert de chaleur est appelée dans ce cas « pompe à chaleur ».
Il est possible d'utiliser tout type d'échangeur de chaleur pour la mise en œuvre des fluides de transfert de chaleur selon l'invention, et notamment des échangeurs de chaleur à co-courant.
Toutefois, selon un mode de réalisation préféré, l'invention prévoit que les procédés de refroidissement et de chauffage, et les installations correspondantes, comprennent un échangeur de chaleur à contre-courant, soit au condenseur, soit à l'évaporateur. En effet, les fluides de transfert de chaleur selon l'invention sont particulièrement efficaces avec des échangeurs de chaleur à contre-courant. De préférence, à la fois l'évaporateur et le condenseur comprennent un échangeur de chaleur à contre-courant.
Selon l'invention, par « échangeur de chaleur à contre-courant », on entend un échangeur de chaleur dans lequel de la chaleur est échangée entre un premier fluide et un deuxième fluide, le premier fluide à l'entrée de l'échangeur échangeant de la chaleur avec le deuxième fluide à la sortie de l'échangeur, et le premier fluide à la sortie de l'échangeur échangeant de la chaleur avec le deuxième fluide à l'entrée de l'échangeur.
Par exemple, les échangeurs de chaleur à contre-courant comprennent les dispositifs dans lesquels le flux du premier fluide et le flux du deuxième fluide sont dans des directions opposées, ou quasiment opposées. Les échangeurs fonctionnant en mode courant croisé à tendance contre-courant sont également compris parmi les échangeurs de chaleur à contre-courant au sens de la présente demande.
La signification des différentes abréviations utilisées pour désigner les différents composés chimiques mentionnés dans la demande est la suivante :
- HFC-134a : 1 ,1 ,1 ,2-tétrafluoroéthane ;
- HFC-143a : 1 ,1 ,1 -trifluoroéthane ;
- HFC-125 : pentafluoroéthane ;
- HFC-32 : difluorométhane ;
- HFC-152a : 1 ,1 -difluoroéthane ;
- HFC-41 : fluorométhane ;
- HFO-1234ze : 1 ,3,3, 3-tétrafluoropropène ;
- HFO-1234yf : 2, 3,3, 3-tétrafluoropropène ;
- HFO-1243zf : 3,3,3-trifluoropropène. Les fluides de transfert de chaleur utilisés dans l'invention sont les mélanges ternaires suivants :
1 ) HFC-32, HFC-152a et HFO-1243zf ;
2) HFO-1234yf, HFC-32 et HFO-1243zf ; et
3) HFC-32, HFO-1243zf et HFO-1234ze.
Les compositions 2) et 3) présentent l'avantage d'être moins inflammables que celles décrites dans le document WO 2009/150763.
Par « mélange ternaire » on entend une composition consistant essentiellement en les trois composés cités, c'est-à-dire dans laquelle les trois composés cités représentent au moins 99 % (de préférence au moins 99,5 % voire au moins 99,9 %) de la composition.
Sauf mention contraire, dans l'ensemble de la demande les proportions de composés indiquées sont données en pourcentages massiques.
Le HFO-1234ze peut être sous forme cis ou trans ou être un mélange de ces deux formes.
Dans chacune des trois compositions ci-dessus, chaque composé peut être présent de préférence en une quantité de 1 à 99 %, et notamment de 1 à 96 %.
Pour une utilisation dans les procédés de réfrigération à basse température, c'est-à-dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps refroidi est de -40 °C à -10°C, et de préférence de -35 °C à -25 °C, de manière plus particulièrement préférée de -30 °C à -20 °C (idéalement d'environ -25 °C), on a trouvé que les compositions les plus performantes en remplacement du R404a ou du R407c sont les suivantes :
- pour la composition 1 ) : de 20 à 70 % de HFC-32, de 2 à 30 % de HFC-152a et de 2 à 78 % de HFO-1243zf, et de préférence de 25 à 65 % de HFC-32, de 2 à 15 % de HFC-152a et de 20 à 78 % de HFO-1243zf ;
- pour la composition 2) : de 5 à 70 % de HFO-1234yf, de 20 à 60 % de HFC-32 et de 2 à 75 % de HFO-1243zf, et de préférence de 10 à 70 % de HFO-1234yf, de 25 à 50 % de HFC-32 et de 2 à 65 % de HFO-1243zf ; et
- pour la composition 3) : de 25 à 70 % de HFC-32, de 2 à 70 % de HFO-1243zf et de 5 à 73 % de HFO1234ze, et de préférence de
25 à 50 % de HFC-32, de 5 à 70 % de HFO-1243zf et de 5 à 55 % de HFO-1234ze. Pour une utilisation dans les procédés de réfrigération à basse température, c'est-à-dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps refroidi est de -40 °C à -10 "C, et de préférence de -35 °C à -25 °C, de manière plus particulièrement préférée de -30 °C à -20 °C (idéalement d'environ -25 °C), on a trouvé que les compositions les plus performantes en remplacement du R410a sont les suivantes :
- pour la composition 1 ) : de 60 à 96 % de HFC-32, de 2 à 20 % de HFC-152a et de 2 à 20 % de HFO-1243zf, et de préférence de 80 à 90 % de HFC-32, de 5 à 15 % de HFC-152a et de 5 à 15 % de HFO-1243zf ;
- pour la composition 2) : de 2 à 40 % de HFO-1234yf, de 58 à 90 % de HFC-32 et de 2 à 40 % de HFO-1243zf, et de préférence de 5 à 30 % de HFO-1234yf, de 65 à 80 % de HFC-32 et de 2 à 15 % de HFO-1243zf ; et
- pour la composition 3) : de 50 à 96 % de HFC-32, de 2 à 50 % de
HFO-1243zf et de 2 à 50 % de HFO1234ze, et de préférence de 65 à 90 % de HFC-32, de 5 à 30 % de HFO-1243zf et de 5 à 30 % de HFO-1234ze.
Pour une utilisation dans :
- les procédés de refroidissement à température modérée, c'est-à- dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps refroidi est de -15°C à 15°C, de préférence de -10°C à 10°C, de manière plus particulièrement préférée de -5°C à 5°C (idéalement d'environ 0°C), ainsi que
- les procédés de chauffage à température modérée, c'est-à-dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps chauffé est de 30 °C à 80 °C, et de préférence de 35 °C à 55 °C, de manière plus particulièrement préférée de 40 °C à 50 °C (idéalement d'environ 45 °C),
on a trouvé que les compositions les plus performantes en remplacement du HFC-134a sont les suivantes :
- pour la composition 1 ) : de 2 à 20 % de HFC-32, de 2 à 85 % de HFC-152a et de 2 à 90 % de HFO-1243zf, et de préférence de 5 à 15 % de HFC-32, de 5 à 85 % de HFC-152a et de 10 à 90 % de HFO-1243zf ;
- pour la composition 2) : de 5 à 75 % de HFO-1234yf, de 2 à 20 % de HFC-32 et de 2 à 90 % de HFO-1243zf, et de préférence de 5 à 75 % de HFO-1234yf, de 5 à 15 % de HFC-32 et de 10 à 90 % de HFO-1243zf ; et
- pour la composition 3) : de 2 à 25 % de HFC-32, de 2 à 90 % de HFO-1243zf et de 5 à 96 % de HFO1234ze, et de préférence de 5 à 25 % de HFC-32, de 5 à 90 % de HFO-1243zf et de 5 à 90 % de HFO-1234ze.
Pour une utilisation dans :
- les procédés de refroidissement à température modérée, c'est-à- dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps refroidi est de -15°C à 15°C, de préférence de -10°C à 10°C, de manière plus particulièrement préférée de -5°C à 5°C (idéalement d'environ 0°C), ainsi que
- les procédés de chauffage à température modérée, c'est-à-dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps chauffé est de 30 °C à 80 °C, et de préférence de 35 °C à 55 °C, de manière plus particulièrement préférée de 40 °C à 50 °C (idéalement d'environ 45 °C),
on a trouvé que les compositions les plus performantes en placement du R404a ou du R407c sont les suivantes :
- pour la composition 1 ) : de 20 à 60 % de HFC-32, de 2 à 70 % de HFC-152a et de 2 à 70 % de HFO-1243zf, et de préférence de 25 à 40 % de HFC-32, de 5 à 65 % de HFC-152a et de 5 à 70 % de HFO-1243zf ;
- pour la composition 2) : de 5 à 80 % de HFO-1234yf, de 20 à 50 % de HFC-32 et de 2 à 75 % de HFO-1243zf, et de préférence de 5 à 65 % de HFO-1234yf, de 25 à 35 % de HFC-32 et de 2 à 70 % de HFO-1243zf ; et
- pour la composition 3) : de 20 à 65 % de HFC-32, de 2 à 70 % de HFO-1243zf et de 5 à 78 % de HFO1234ze, et de préférence de 25 à 50 % de HFC-32, de 5 à 70 % de HFO-1243zf et de 5 à 70 % de HFO-1234ze.
Pour une utilisation dans :
- les procédés de refroidissement à température modérée, c'est-à- dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps refroidi est de -15°C à 15°C, de préférence de -10°C à 10°C, de manière plus particulièrement préférée de -5°C à 5°C (idéalement d'environ 0°C), ainsi que - les procédés de chauffage à température modérée, c'est-à-dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps chauffé est de 30 °C à 80 °C, et de préférence de 35 °C à 55 °C, de manière plus particulièrement préférée de 40 °C à 50 °C (idéalement d'environ 45 °C),
on a trouvé que les compositions les plus performantes en remplacement du R410a sont les suivantes :
- pour la composition 1 ) : de 50 à 96 % de HFC-32, de 2 à 30 % de HFC-152a et de 2 à 30 % de HFO-1243zf, et de préférence de 65 à 80 % de HFC-32, de 5 à 25 % de HFC-152a et de 5 à 30 % de
HFO-1243zf ;
- pour la composition 2) : de 2 à 30 % de HFO-1234yf, de 60 à 90 % de HFC-32 et de 2 à 30 % de HFO-1243zf, et de préférence de 5 à 25 % de HFO-1234yf, de 65 à 80 % de HFC-32 et de 5 à 30 % de HFO-1243zf ; et
- pour la composition 3) : de 50 à 96 % de HFC-32, de 2 à 48 % de HFO-1243zf et de 2 à 30 % de HFO1234ze, et de préférence de 65 à 90 % de HFC-32, de 5 à 30 % de HFO-1243zf et de 5 à 30 % de HFO-1234ze.
Pour une utilisation dans les procédés de réfrigération à basse température, c'est-à-dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps refroidi est de -40 °C à -10°C, et de préférence de -35 °C à -25 °C, de manière plus particulièrement préférée de -30 °C à -20 °C (idéalement d'environ -25 °C), on a trouvé que les compositions les plus performantes en remplacement du HFC-32 sont les suivantes :
- pour la composition 2) : de 2 à 30 % de HFO-1234yf, de 68 à 96 % de HFC-32 et de 2 à 20 % de HFO-1243zf, et de préférence de 8 à 23 % de HFO-1234yf, de 75 à 90 % de HFC-32 et de 2 à 10 % de HFO-1243zf.
Pour une utilisation dans :
- les procédés de refroidissement à température modérée, c'est-à- dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps refroidi est de -15°C à 15°C, de préférence de -10°C à 10°C, de manière plus particulièrement préférée de -5°C à 5°C (idéalement d'environ 0°C), ainsi que
- les procédés de chauffage à température modérée, c'est-à-dire ceux dans lesquels la température du fluide ou du corps chauffé est de 30 °C à 80 °C, et de préférence de 35 °C à 55 °C, de manière plus particulièrement préférée de 40 °C à 50 °C (idéalement d'environ 45 °C),
on a trouvé que les compositions les plus performantes en remplacement du HFC-32 sont les suivantes :
- pour la composition 2) : de 2 à 40 % de HFO-1234yf, de 58 à 90 % de HFC-32 et de 2 à 40 % de HFO-1243zf, et de préférence de 2 à 23 % de HFO-1234yf, de 75 à 90 % de HFC-32 et de 2 à 18 % de HFO-1243zf.
Les compositions ci-dessus utilisées pour le remplacement du HFC-32 présentent l'avantage non seulement d'une performance améliorée, mais également d'une température à la sortie du compresseur plus faible, ce qui diminue les pertes thermiques, facilite la compression et diminue les contraintes mécaniques de compression.
Dans les procédés de « réfrigération à basse température » mentionnés ci-dessus, la température d'entrée du fluide de transfert de chaleur à l'évaporateur est de préférence de -45 °C à -15°C, notamment de -40 °C à -20 °C, de manière plus particulièrement préférée de -35 °C à -25 °C et par exemple d'environ -30 °C ; et la température du début de la condensation du fluide de transfert de chaleur au condenseur est de préférence de 25 °C à 80 °C, notamment de 30 °C à 60 °C, de manière plus particulièrement préférée de 35 °C à 55 °C et par exemple d'environ 40 °C.
Dans les procédés de « refroidissement à température modérée » mentionnés ci-dessus, la température d'entrée du fluide de transfert de chaleur à l'évaporateur est de préférence de -20 °C à 10°C, notamment de -15°C à 5°C, de manière plus particulièrement préférée de -10°C à 0°C et par exemple d'environ -5°C ; et la température du début de la condensation du fluide de transfert de chaleur au condenseur est de préférence de 25 °C à 80 °C, notamment de 30 °C à 60 °C, de manière plus particulièrement préférée de 35 °C à 55 °C et par exemple d'environ 50 °C. Ces procédés peuvent être des procédés de réfrigération ou de climatisation.
Dans les procédés de « chauffage à température modérée » mentionnés ci-dessus, la température d'entrée du fluide de transfert de chaleur à l'évaporateur est de préférence de -20 °C à 10°C, notamment de -15°C à 5°C, de manière plus particulièrement préférée de -10°C à 0°C et par exemple d'environ -5°C ; et la température du début de la condensation du fluide de transfert de chaleur au condenseur est de préférence de 25 °C à 80 °C, notamment de 30 °C à 60 °C, de manière plus particulièrement préférée de 35 °C à 55 °C et par exemple d'environ 50 °C. En outre, les mélanges présentant les formulations suivantes sont des mélanges quasi-azéotropiques :
- de 75 à 98 % de HFC-32, de 1 à 9 % de HFC-152a et de 1 à 23 % de HFO-1243zf ;
- de 1 à 28 % de HFO-1234yf, de 70 à 98 % de HFC-32 et de 1 à
23 % de HFO-1243zf ;
- de 75 à 98 % de HFC-32, de 1 à 23 % de HFO-1243zf et de 1 à 10 % de HFO-1234ze.
Pour ces fluides de transfert de chaleur, à température constante, la pression de saturation liquide et la pression de saturation vapeur sont quasiment identiques (la différence maximale de pression étant de 10 %). Ces fluides de transfert de chaleur présentent un avantage de facilité de mise en œuvre. En l'absence de glissement de température significatif, il n'y a pas de changement significatif de la composition circulante, et pas non plus de changement significatif de la composition en cas de fuite. Ces fluides de transfert de chaleur sont particulièrement appropriés pour le remplacement du R410a par exemple.
Les fluides de transfert de chaleur qui ne sont pas des quasi- azéotropes, pour leur part, sont cependant très efficaces lorsqu'ils sont correctement couplés à un échangeur de chaleur à contre-courant (avec une différence de température avec le deuxième fluide approximativement constante dans l'échangeur).
Chaque fluide de transfert de chaleur ci-dessus peut être mélangé avec un ou plusieurs additifs pour fournir la composition de transfert de chaleur circulant effectivement dans le circuit de compression de vapeur. Les additifs peuvent notamment être choisis parmi les lubrifiants, les stabilisants, les tensioactifs, les agents traceurs, les agents fluorescents, les agents odorants, les agents de solubilisation et leurs mélanges.
Le ou les stabilisants, lorsqu'ils sont présents, représentent de préférence au plus 5 % en masse dans la composition de transfert de chaleur. Parmi les stabilisants, on peut citer notamment le nitrométhane, l'acide ascorbique, l'acide téréphtalique, les azoles tels que le tolutriazole ou le benzotriazole, les composés phénoliques tels que le tocophérol, l'hydroquinone, le t-butyl hydroquinone, le 2,6-di-ter-butyl-4-méthylphénol, les époxydes (alkyl éventuellement fluoré ou perfluoré ou alkényl ou aromatique) tels que les n-butyl glycidyl éther, hexanediol diglycidyl éther, allyl glycidyl éther, butylphénylglycidyl éther, les phosphites, les phosphonates, les thiols et les lactones. A titre de lubrifiants on peut notamment utiliser des huiles d'origine minérale, des huiles silicones, des paraffines, des naphtènes, des paraffines synthétiques, des alkylbenzènes, des poly-alpha oléfines, des polyalkène glycols, des polyol esters et / ou des polyvinyléthers.
A titre d'agents traceurs (susceptibles d'être détectés) on peut citer les hydrofluorocarbures, les hydrofluorocarbures deutérés, les hydrocarbures deutérés, les perfluorocarbures, les fluoroéthers, les composés bromés, les composés iodés, les alcools, les aldéhydes, les cétones, le protoxyde d'azote et les combinaisons de ceux-ci. L'agent traceur est différent du ou des composés de transfert de chaleur composant le fluide de transfert de chaleur.
A titre d'agents de solubilisation, on peut citer les hydrocarbures, le diméthyléther, les polyoxyalkylène éthers, les amides, les cétones, les nitriles, les chlorocarbures, les esters, les lactones, les aryl éthers, les fluoroéthers et les 1 ,1 ,1 -trifluoroalcanes. L'agent de solubilisation est différent du ou des composés de transfert de chaleur composant le fluide de transfert de chaleur.
A titre d'agents fluorescents, on peut citer les naphthalimides, les perylènes, les coumarines, les anthracènes, les phénanthracènes, les xanthènes, les thioxanthènes, les naphthoxanhtènes, les fluorescéines et les dérivés et combinaisons de ceux-ci.
A titre d'agents odorants, on peut citer les alkylacrylates, les allylacrylates, les acides acryliques, les acrylesters, les alkyléthers, les alkylesters, les alcynes, les aldéhydes, les thiols, les thioéthers, les disulfures, les allylisothiocyanates, les acides alcanoïques, les aminés, les norbornènes, les dérivés de norbornènes, le cyclohexène, les composés aromaiques hétérocycliques, l'ascaridol, l'o-méthoxy(méthyl)-phénol et les combinaisons de ceux-ci.
Les compositions selon l'invention peuvent également être utiles en tant qu'agent d'expansion, aérosol ou solvant.
EXEMPLES
Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter. Exemple 1 - méthode de calcul des propriétés des fluides de transfert de chaleur dans les différentes configurations envisagées
L'équation RK-Soave est utilisée pour le calcul des densités, enthalpies, entropies et les données d'équilibre liquide vapeur des mélanges. L'utilisation de cette équation nécessite la connaissance des propriétés des corps purs utilisés dans les mélanges en question et aussi les coefficients d'interaction pour chaque binaire.
Les données nécessaires pour chaque corps pur sont la température d'ébullition, la température critique et la pression critique, la courbe de pression en fonction de la température à partir du point d'ébullition jusqu'au point critique, les densités de liquide saturé et de vapeur saturée en fonction de la température.
Les données sur les HFC sont publiées dans l'ASHRAE Handbook 2005 chapitre 20 et sont aussi disponible sous Refrop (Logiciel développé par NIST pour le calcul des propriétés des fluides frigorigènes).
Les données de la courbe température-pression des HFO sont mesurées par la méthode statique. La température critique et la pression critique sont mesurées par un calorimètre C80 commercialisé par Setaram. Les densités, à saturation en fonction de la température, sont mesurées par la technologie du densimètre à tube vibrant développée par les laboratoires de l'école des Mines de Paris.
L'équation RK-Soave utilise des coefficients d'interaction binaire pour représenter le comportement des produits en mélanges. Les coefficients sont calculés en fonction des données expérimentales d'équilibre liquide vapeur.
La technique utilisée pour les mesures d'équilibre liquide vapeur est la méthode de cellule statique analytique. La cellule d'équilibre comprend un tube saphir et est équipée de deux échantillonneurs ROLSITM électromagnétiques. Elle est immergée dans un bain cryothermostat (HUBER HS40). Une agitation magnétique à entraînement par champ tournant à vitesse variable est utilisée pour accélérer l'atteinte des équilibres. L'analyse des échantillons est effectuée par chromatographie (HP5890 seriesll) en phase gazeuse utilisant un catharomètre (TCD).
Les mesures d'équilibre liquide vapeur sur le binaire HFC-32 / HFO- 1234ze sont réalisées pour l'isotherme suivante : 15°C.
Les mesures d'équilibre liquide vapeur sur le binaire HFC-32 / HFO- 1234yf sont réalisées pour les isothermes suivantes : 70 °C, 30 °C, -10°C.
Les données d'équilibre liquide vapeur pour le binaire HFC-152a / HFC-32 sont disponible sous Refprop. Deux isothermes (-20°C et 20°C) et deux isobares (1 bar et 25 bar) sont utilisées pour le calcul des coefficients d'interaction pour ce binaire.
Les mesures d'équilibre liquide vapeur sur le binaire HFC-32 / HFO- 1243zf sont réalisées pour les isothermes suivantes : -15°C et 0°C. Les mesures d'équilibre liquide vapeur sur le binaire HFO-1234yf / HFO-1243zf sont réalisées pour l'isotherme suivante : 21 ,3°C.
On considère un système à compression équipé d'un évaporateur et condenseur à contre-courant, d'un compresseur à vis et d'un détendeur.
Le système fonctionne avec 15°C de surchauffe et 5°C de sous- refroidissement. L'écart de température minimum entre le fluide secondaire et le fluide frigorigène est considéré de l'ordre de 5°C.
Le rendement isentropique des compresseurs est fonction du taux de compression. Ce rendement est calculé suivant l'équation suivante:
(1 ) isen = a -b(t-c)2——
' τ-e
Pour un compresseur à vis, les constantes a, b, c, d et e de l'équation (1 ) du rendement isentropique sont calculées suivant les données types publiées dans le « Handbook of air conditioning and réfrigération », page 1 1 .52.
Le coefficient de performance (COP) est défini, comme étant la puissance utile fournie par le système sur la puissance apportée ou consommée par le système.
Le coefficient de performance de Lorenz (COPLorenz) est un coefficient de performance de référence. Il est fonction de températures et est utilisé pour comparer les COP des différents fluides.
Le coefficient de performance de Lorenz est défini comme suit (les températures T sont en K) :
condenseur J- condenseur J- condenseur
(2) moyenne entrée sortie évaporateur évaporateur évaporateur
\ ) moyenne sortie entrée Le COP de Lorenz dans le cas de l'air conditionné et de la réfrigération est :
(4) COPlorenz- pcondenseur pèvaporatew
moyenne moyenne
Le COP de Lorenz dans le cas du chauffage est
r condenseur
moyenne
c\ ) U lorenz- ryicondenseur e ;vaporatew
moyenne moyenne Pour chaque composition, le coefficient de performance du cycle de Lorenz est calculé en fonction des températures correspondantes.
En mode de réfrigération à basse température, le système à compression fonctionne entre une température d'entrée du fluide frigorigène à l'évaporateur de -30 °C et une température du début de la condensation du fluide frigorigène au condenseur de 40 °C. Le système fourni du froid à -25 °C.
En mode de chauffage à température modérée, le système à compression fonctionne entre une température d'entrée du fluide frigorigène à l'évaporateur de -5°C et une température du début de la condensation du fluide frigorigène au condenseur de 50 °C. Le système fourni de la chaleur à 45 °C.
En mode de refroidissement à température modérée, le système à compression fonctionne entre une température d'entrée du fluide frigorigène à l'évaporateur de -5 °C et une température du début de la condensation du fluide frigorigène au condenseur de 50 °C. Le système fourni du froid à 0°C.
Dans les tableaux qui suivent, « Temp sortie évap » désigne la température du fluide à la sortie de l'évaporateur, « Temp sortie comp » désigne la température du fluide à la sortie du compresseur, « T sortie cond » désigne la température du fluide à la sortie du condenseur, « evap P » désigne la pression du fluide dans l'évaporateur, « cond P » désigne la pression du fluide dans le condenseur, « Taux (p/p) » désigne le taux de compression, « Glide » désigne le glissement de température, « rendement comp » désigen le rendement du compresseur, « % CAP » désigne la capacité volumétrique du fluide par rapport au fluide de référence indiqué en première ligne, « %COP/COPLorenz » désigne le rapport du COP du système par rapport au COP du cycle de Lorenz correspondant, « Psat liquide » désigne la pression de saturation liquide, « Psat vapeur » désigne la pression de saturation vapeur, et « % diff de pression » désigne la différence entre ces deux pressions, exprimée en pourcentage.
Exemple 2 - Résultats pour une réfrigération à basse température, comparaison avec le R404a et le R407c Mélange HFC-32 / HFC- 2a / HFO-1243zf
Mélange HFO-1234 f / HFC-32 / HFO-1243zf
Mélange HFC-32 / HFO-1243zf / HFO-1234ze
Mélange HFO-1234yf / HFC-32 / HFO-1243zf
Exemple 4 - Résultats pour un refroidissement à température modérée, comparaison avec le HFC-134a
Mélange HFC-32 / HFC-152a / HFO-1243zf
Mélange HFO-1234yf / H -32 / HFO-1243zf
Mélange HFC-32 / HFO-1 3zf / HFO-1234ze
Exemple 5 - Résultats pour un chauffage à température modérée, comparaison avec le HFC-134a
Mélange HFO yf / HFC-32 / HFO-1243zf
Mélange HFC-32 / HFO-1243zf / HFO-1234ze
Exemple 6 - Résultats pour un refroidissement à température modérée, comparaison avec le R404a et le R407c
Mélange HFO- yf / HFC-32 / HFO-1243zf
Les deux dernières lignes du tableau fournissent un exemple comparatif (mélanges binaires issus du document WO 2009/150763, moins performants que les mélanges ternaires selon l'invention).
Mélange HFC- HFO-1243zf / HFO-1234ze
Exemple 7 - Résultats pour un chauffage à température modérée, comparaison avec le R404a et le R407c Mélange HFC-32 / HFO-1243zf / HFO-1234ze
Mélange HFO-1234yf / HFC-32 / HFO-1243zf
Exemple 9 - Résultats pour un chauffage à température modérée, comparaison avec le R410a
Exemple 10 - Résultats pour une réfrigération à basse température, co HFm- paraison avec le HFC-32
35
Exemple 1 1 - Résultats pour un refroidissement à température modérée, comparaison avec le HFC-32
Mélange HFO-1234yf / HFC-32 / HFO-1243zf
Exemple 12 - Résultats pour un chauffage à température modérée, comparaison avec le HFC-32 Mélange HFO-1234yf / HFC-32 / HFO-1243zf
Exemple 13 - Données concernant les mélanges quasi-azéotropiques Mélange HFO-1234yf / HFC-32 / HFO-1243zf

Claims

REVENDICATIONS
Composition ternaire comprenant du difluorométhane, du 3,3,3- trifluoropropène et un composé dérivé d'hydrocarbure comportant au moins deux atomes de fluor et présentant une température d'ébullition comprise entre -30 et -18°C, qui est choisi parmi le 1 ,1 -difluoroéthane, le 2,3,3,3-tétrafluoropropène et le 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène.
Composition selon la revendication 1 , comprenant du difluorométhane, du 1 ,1 -difluoroéthane et du 3,3,3- trifluoropropène, et comprenant de préférence de 2 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 96 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 2 à 96 % de 3,3,3-trifluoropropène, et de manière particulièrement préférée :
- de 20 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 78 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 15 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 20 à 78 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 60 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 20 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 80 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 15 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 15 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 20 % de difluorométhane, de 2 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 15 % de difluorométhane, de 5 à 85 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 10 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 20 à 60 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 40 % de difluorométhane, de 5 à 65 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 65 à 80 % de difluorométhane, de 5 à 25 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène.
Composition selon la revendication 1 , comprenant du difluorométhane, du 3,3,3-trifluoropropène et du 2,3,3,3- tétrafluoropropène, et comprenant de préférence de 2 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 96 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 2 à 96 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, et de manière particulièrement préférée :
- de 5 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 60 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 10 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 65 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 2 à 15 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 2 à 20 % de difluorométhane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 5 à 15 % de difluorométhane et de 10 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 80 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 65 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 35 % de difluorométhane et de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 60 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 68 à 96 % de difluorométhane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 8 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 10 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 2 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 18 % de 3,3,3- trifluoropropène.
Composition selon la revendication 1 , comprenant du difluorométhane, du 3,3,3-trifluoropropène et du 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, et comprenant de préférence de 2 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 96 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 2 à 96 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène, et de manière particulièrement préférée :
- de 25 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 73 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 55 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 50 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 50 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 2 à 25 % de difluorométhane, de 2 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 96 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de difluorométhane, de 5 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 90 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 20 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 78 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 70 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 48 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène.
Composition selon la revendication 1 , comprenant de 75 à 98 % de difluorométhane, de 1 à 9 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 1 à 23 % de 3,3,3-trifluoropropène.
Composition selon la revendication 1 , comprenant de 70 à 98 % de difluorométhane, de 1 à 23 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 1 à 28 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène.
Composition selon la revendication 1 , comprenant de 75 à 98 % de difluorométhane, de 1 à 23 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 1 à 10 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène.
Utilisation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 7, en tant que fluide de transfert de chaleur dans un circuit de compression de vapeur.
Utilisation selon la revendication 8, dans laquelle le circuit de compression de vapeur comprend un échangeur de chaleur à contre-courant.
Composition de transfert de chaleur comprenant la composition selon l'une des revendications 1 à 7 en tant que fluide de transfert de chaleur, et un ou plusieurs additifs choisis parmi les lubrifiants, les stabilisants, les tensioactifs, les agents traceurs, les agents fluorescents, les agents odorants, les agents de solubilisation et leurs mélanges.
Installation de transfert de chaleur comprenant un circuit de compression de vapeur contenant une composition selon l'une des revendications 1 à 7 en tant que fluide de transfert de chaleur ou contenant une composition de transfert de chaleur selon la revendication 10.
12. Installation selon la revendication 1 1 , comprenant un échangeur de chaleur à contre-courant. Installation selon la revendication 1 1 ou 12, choisie parmi les installations mobiles ou stationnaires de chauffage par pompe à chaleur, de climatisation, de réfrigération et de congélation.
Procédé de chauffage ou de refroidissement d'un fluide ou d'un corps au moyen d'un circuit de compression de vapeur contenant un fluide de transfert de chaleur, ledit procédé comprenant successivement l'évaporation du fluide de transfert de chaleur, la compression du fluide de transfert de chaleur, la condensation du fluide de chaleur et la détente du fluide de transfert de chaleur, dans lequel le fluide de transfert de chaleur est une composition selon l'une des revendications 1 à 7.
Procédé selon la revendication 14, qui est un procédé de refroidissement d'un fluide ou d'un corps, dans lequel la température du fluide ou du corps refroidi est de -40 °C à -10°C, et de préférence de -35 °C à -25 °C, de manière plus particulièrement préférée de -30 °C à -20 °C, et dans lequel le fluide de transfert de chaleur comprend :
- de 20 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 78 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 15 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 20 à 78 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 60 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 20 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 80 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 15 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 15 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 60 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 10 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 65 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 2 à 15 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 25 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 73 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 55 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 50 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 50 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 68 à 96 % de difluorométhane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 8 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 10 % de 3,3,3- trifluoropropène.
Procédé selon la revendication 14, qui est un procédé de refroidissement d'un fluide ou d'un corps, dans lequel la température du fluide ou du corps refroidi est de -15°C à 15°C, et de préférence de -10°C à 10°C, de manière plus particulièrement préférée de -5°C à 5°C, et dans lequel le fluide de transfert de chaleur comprend :
- de 2 à 20 % de difluorométhane, de 2 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 15 % de difluorométhane, de 5 à 85 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 10 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 20 à 60 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 40 % de difluorométhane, de 5 à 65 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 65 à 80 % de difluorométhane, de 5 à 25 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 2 à 20 % de difluorométhane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 5 à 15 % de difluorométhane et de 10 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
de 5 à 80 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 65 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 35 % de difluorométhane et de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 60 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
de 2 à 25 % de difluorométhane, de 2 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 96 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de difluorométhane, de 5 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 90 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
de 20 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 78 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 70 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 48 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 2 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 18 % de 3,3,3- trifluoropropène. Procédé selon la revendication 14, qui est un procédé de chauffage d'un fluide ou d'un corps, dans lequel la température du fluide ou du corps chauffé est de 30 °C à 80 °C, et de préférence de 35 °C à 55 °C, de manière plus particulièrement préférée de 40 °C à 50 °C, et dans lequel le fluide de transfert de chaleur comprend :
- de 2 à 20 % de difluorométhane, de 2 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 15 % de difluorométhane, de 5 à 85 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 10 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 20 à 60 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 40 % de difluorométhane, de 5 à 65 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 65 à 80 % de difluorométhane, de 5 à 25 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 2 à 20 % de difluorométhane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 5 à 15 % de difluorométhane et de 10 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 80 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 65 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 35 % de difluorométhane et de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 60 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 25 % de difluorométhane, de 2 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 96 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de difluorométhane, de 5 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 90 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 20 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 78 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 70 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 48 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 2 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 18 % de 3,3,3- trifluoropropène.
Procédé de réduction de l'impact environnemental d'une installation de transfert de chaleur comprenant un circuit de compression de vapeur contenant un fluide de transfert de chaleur initial, ledit procédé comprenant une étape de remplacement du fluide de transfert de chaleur initial dans le circuit de compression de vapeur par un fluide de transfert final, le fluide de transfert final présentant un GWP inférieur au fluide de transfert de chaleur initial, dans lequel le fluide de transfert de chaleur final est une composition selon l'une des revendications 1 à 7.
Procédé selon la revendication 18, dans lequel le fluide de transfert de chaleur initial est un mélange ternaire de 52 % de 1 ,1 ,1 -trifluoroéthane, de 44 % de pentafluoroéthane et de 4 % de 1 ,1 ,1 ,2-tétrafluoroéthane ou un mélange ternaire de 52 % de 1 ,1 ,1 ,2-tétrafluoroéthane, de 25 % de pentafluoroéthane et de 23 % de difluorométhane, et dans lequel le fluide de transfert de chaleur final comprend : - de 20 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 78 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 15 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 20 à 78 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 20 à 60 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 25 à 40 % de difluorométhane, de 5 à 65 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 60 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 10 à 70 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 65 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 5 à 80 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 20 à 50 % de difluorométhane et de 2 à 75 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 65 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 25 à 35 % de difluorométhane et de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 25 à 70 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 73 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 55 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 20 à 65 % de difluorométhane, de 2 à 70 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 78 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 25 à 50 % de difluorométhane, de 5 à 70 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 70 % de ,3,3,3-tétrafluoropropène.
Procédé selon la revendication 18, dans lequel le fluide de transfert de chaleur initial est un mélange binaire de 50 % de difluorométhane et de 50 % de pentafluoroéthane, et dans lequel le fluide de transfert de chaleur final comprend :
- de 60 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 20 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 80 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 15 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 15 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 30 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 65 à 80 % de difluorométhane, de 5 à 25 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 2 à 15 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 60 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 65 à 80 % de difluorométhane et de 5 à 30 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 50 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 50 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène ; ou
- de 50 à 96 % de difluorométhane, de 2 à 48 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 2 à 30 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 65 à 90 % de difluorométhane, de 5 à 30 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 30 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène.
Procédé selon la revendication 18, dans lequel le fluide de transfert de chaleur initial est du 1 ,1 ,1 ,2-tétrafluoroéthane, et dans lequel le fluide de transfert de chaleur final comprend :
- de 2 à 20 % de difluorométhane, de 2 à 85 % de 1 ,1 - difluoroéthane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 15 % de difluorométhane, de 5 à 85 % de 1 ,1 -difluoroéthane et de 10 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène ; ou
- de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 2 à 20 % de difluorométhane et de 2 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 5 à 75 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 5 à 15 % de difluorométhane et de 10 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 25 % de difluorométhane, de 2 à 90 % de 3,3,3- trifluoropropène et de 5 à 96 % de 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène, idéalement de 5 à 25 % de difluorométhane, de 5 à 90 % de 3,3,3-trifluoropropène et de 5 à 90 % de 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène.
Procédé selon la revendication 18, dans lequel le fluide de transfert de chaleur initial est du difluorométhane, et dans lequel le fluide de transfert de chaleur final comprend :
- de 2 à 30 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 68 à 96 % de difluorométhane et de 2 à 20 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 8 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 10 % de 3,3,3- trifluoropropène ; ou
- de 2 à 40 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 58 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 40 % de 3,3,3-trifluoropropène, idéalement de 2 à 23 % de 2,3,3,3-tétrafluoropropène, de 75 à 90 % de difluorométhane et de 2 à 18 % de 3,3,3- trifluoropropène.
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