ITTO20120628A1 - Miscele refrigeranti - Google Patents

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ITTO20120628A1
ITTO20120628A1 IT000628A ITTO20120628A ITTO20120628A1 IT TO20120628 A1 ITTO20120628 A1 IT TO20120628A1 IT 000628 A IT000628 A IT 000628A IT TO20120628 A ITTO20120628 A IT TO20120628A IT TO20120628 A1 ITTO20120628 A1 IT TO20120628A1
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Valentina Longoni
Riccardo Mondino
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Tazzetti S P A
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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Miscele refrigeranti"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce a miscele di gas utili come refrigeranti, sostitutivi o alternativi di miscele R404A, R507A e R407C.
R404A, R507A e R407C sono miscele di idrofluorocarburi, utilizzate come gas refrigerante sostitutivo di clorofluorocarburi o idroclorofluorocarburi con rilevante potenziale di riduzione dell'ozono (nel seguito ODP) regolamentate in seguito al Protocollo di Montreal.
In particolare, R404A Ã ̈ una miscela ternaria contenente il 44% di pentafluoroetano (R125), 52% di 1,1,1-trifluoroetano (R143a) e 4% di 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R134a) che presenta caratteristiche non molto diverse da quelle di una miscela azeotropica, con glide di temperatura inferiore a 1°C.
Tuttavia, si tratta di una miscela che presenta un potenziale di riscaldamento globale (nel seguito GWP) elevato, dovuto principalmente alla presenza di R143a e di R125, e, in seguito al Protocollo di Kyoto, la regolamentazione europea ne ha limitato e ne limiterà progressivamente la disponibilità e l'impiego in impianti di condizionamento o refrigerazione.
R507A Ã ̈ una miscela binaria contenente 50% 1,1,1-trifluoroetano (R143a) e 50% di pentafluoroetano (R125); si tratta di una miscela con caratteristiche azeotropiche in un campo relativamente ampio, ma che a sua volta presenta un valore di GWP alquanto elevato, pari a 3300.
R407C à ̈ una miscela ternaria contenente 52% di 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R134a), 25% di pentafluoroetano (R125) e 23% di difluorometano (R32). Questa miscela à ̈ considerata come candidato favorito per la sostituzione a breve termine di R22, in quanto presenta una buona corrispondenza con le proprietà di quest'ultimo, ciò nonostante il suo valore di GWP risulta comunque elevato e pari a circa 1600.
Un altro inconveniente generale relativo alle miscele precedentemente citate à ̈ il loro costo relativamente elevato.
Lo scopo primario della presente invenzione à ̈ quello di fornire miscele di gas refrigeranti utilizzabili in sostituzione e alternativa di R404A, R507 e R407C, e/o altri refrigeranti sostitutivi o alternativi di R404A, R507 e R407C contenenti HFC (idrofluorocarburi), HFO (idrofluoro-olefine) e HFE (idrofluoroeteri), che siano di minor costo produttivo e presentanti caratteristiche di impatto ambientale, particolarmente in termini di GWP, migliorative e perciò idonee a soddisfare alle normative ambientali anche a lungo termine.
Lo scopo dell'invenzione à ̈ fornire miscele di gas, idonee anche come miscele sostitutive o alternative di R22, in un ampio campo di applicazione di refrigerazione e condizionamento.
In vista di tali scopi, costituisce oggetto dell'invenzione l'impiego di una miscela gassosa , che consiste di:
- propilene in concentrazione da 81% a 89% in peso e dimetiletere in concentrazione da 11% a 19% in peso,
come gas refrigerante sostitutivo o alternativo di R404A, R507A e R407C, e/o R407C, in impianti di condizionamento o refrigerazione.
Le miscele secondo l'invenzione trovano impiego sia in impianti di nuova produzione sia come retrofit di impianti esistenti, richiedendo soltanto la sostituzione di alcuni componenti essendo le miscele secondo l'invenzione infiammabili.
In particolare, le miscele secondo l'invenzione trovano applicazione negli impianti di condizionamento degli autoveicoli, nei banchi frigoriferi per supermercati, in celle frigorifere, in refrigeratori domestici, in gruppi frigoriferi centrifughi, in impianti di condizionamento domestici, commerciali e industriali, in chiller domestici, commerciali e industriali, in impianti di condizionamento o refrigerazione nell'industria di processo, in trasporti refrigerati, distributori d'acqua refrigerata, macchine del ghiaccio commerciali e deumidificatori domestici, commerciali e industriali.
Rientrano nell'ambito dell'invenzione impianti di condizionamento o refrigerazione che utilizzano come refrigerante le miscele secondo l'invenzione.
Nell'ambito del ristretto campo di concentrazione dei gas costituenti le miscele binarie, sono particolarmente:
- miscele costituite da 82,5% in peso di propilene e 17,5% in peso di dimetiletere in sostituzione o alternativa di R407C,
- miscele costituite da 87,5% in peso di propilene e 12,5% in peso di dimetiletere in sostituzione o alternativa di R404A e R507A.
La tabella che segue illustra alcune caratteristiche salienti relative alle proprietà termodinamiche delle miscele secondo l'invenzione, nell'ambito dei campi di concentrazione sopra citati, unitamente alle loro caratteristiche salienti di impatto ambientale, quali ODP e GWP, a confronto con le corrispondenti proprietà di R404A, R507A e R407C.
Tabella 1
T ebollizione GLIDE ODP GWP
°C °C
Propilene/DME -45,3 ÷ -46,3 2,6 – 1,5 0 1,7-1,6 R404A -46,2 0,73 0 3800 R507A -46,7 0 0 3300 R407C -45,0 6,4 0 1600 Come risulta dalla tabella sopra riportata, le miscele secondo l'invenzione presentano bassi valori di glide (differenza tra la temperatura di bolla e la temperatura di rugiada alla pressione di 1 atmosfera).
A confronto con le miscele di idrofluorocarburi si riducono drasticamente i GWP a valori che comunque non eccedono il valore di 1,7. In generale, tutte le miscele, particolarmente quelle costituite esclusivamente da idrocarburi, presentano un'ottima affinità con il lubrificante olio minerale.
Nei disegni annessi:
- le figure 1 e 2 sono diagrammi che illustrano le curve pressione e temperatura per le miscele preferite secondo l'invenzione a confronto con le corrispondenti curve relative a R 404A, R507A E R407C; i relativi valori numerici sono riportati nelle Tabelle 5 e 6.
Esempio 1
Di seguito viene presentata una tabella comparativa tra R404A e una miscela preferita oggetto della presente invenzione.
Tabella 2
% Refrigerante COPh COPc commerciale R404A 3,000 2,029 87,5/12,5 Propilene/DME 3,109 2,138 La tabella descrive i coefficienti di performance (COP) per miscele suggerite in questo brevetto, confrontandole con R404A.
Nella tabella sono indicati i valori di coefficienti di performance in riscaldamento (COPh) e in raffreddamento (COPc).
I valori sono stati calcolati per un impianto di refrigerazione industriale con una potenzialità di 61 Kw termici in raffreddamento, sottoraffreddamento di 5°C. Il calore in eccesso à ̈ stato considerato come calore aggiuntivo al condensatore.
I valori indicati sono frutto di una simulazione matematica basata su dati termodinamici noti da letteratura sfruttando programmi riconosciuti a livello internazionale.
Si può osservare che il COP delle miscele proposte à ̈ del tutto in linea e talvolta superiore rispetto a R404A.
Esempio 2
Di seguito viene presentata una tabella comparativa tra R507A e una miscela preferita oggetto della presente invenzione.
Tabella 3
% Refrigerante COPh COPc commerciale R507A 3,923 3,007 87,5/12,5 Propilene/DME 3,957 3,041 La tabella descrive i coefficienti di performance (COP) per miscele suggerite in questo brevetto, confrontandole con R507A.
Nella tabella sono indicati i valori di coefficienti di performance in riscaldamento (COPh) e in raffreddamento (COPc).
I valori sono stati calcolati per un impianto di refrigerazione industriale con una potenzialità di 45,5 Kw termici in raffreddamento, sottoraffreddamento di 5°C. Il calore in eccesso à ̈ stato considerato come calore aggiuntivo al condensatore.
I valori indicati sono frutto di una simulazione matematica basata su dati termodinamici noti da letteratura sfruttando programmi riconosciuti a livello internazionale.
Si può osservare che il COP delle miscele proposte à ̈ del tutto in linea e rispetto a R507A.
Esempio 3
Di seguito viene presentata una seconda tabella comparativa tra R407C e una miscela preferita oggetto della presente invenzione.
Tabella 4
% Refrigerante COPh COPc commerciale R407C 4,871 3,945 82,5/17,5 Propilene/DME 4,886 3,960 La tabella descrive i coefficienti di performance (COP) per miscele suggerite in questo brevetto, confrontandole con R407C.
Nella tabella sono indicati i valori di coefficienti di performance in riscaldamento (COPh) e in raffreddamento (COPc).
I valori sono stati calcolati per un impianto di condizionamento commerciale con una potenzialità di 22 Kw termici in raffreddamento, sottoraffreddamento di 5°C. Il calore in eccesso à ̈ stato considerato come calore aggiuntivo al condensatore.
I valori indicati sono frutto di una simulazione matematica basata su dati termodinamici noti da letteratura sfruttando programmi riconosciuti a livello internazionale.
Si può osservare come il COP delle miscele proposte à ̈ del tutto in linea rispetto a R407C.
Tabella 5
Propilene/DME (87.5/12.5): Tabella P/T
P<L>P<V>P<L>P<V>P<L>T R404A R404A R507A R507A mix P<V>mix °C atm atm atm atm atm atm -70 0,27 0,26 0,28 0,28 0,29 0,26 -65 0,37 0,35 0,38 0,38 0,39 0,35 -60 0,49 0,47 0,50 0,50 0,51 0,46 -55 0,64 0,62 0,66 0,66 0,66 0,60 -50 0,83 0,80 0,85 0,85 0,84 0,77 -45 1,06 1,02 1,09 1,09 1,05 0,97 -40 1,34 1,29 1,37 1,37 1,31 1,22 -35 1,66 1,61 1,70 1,70 1,61 1,51 -30 2,05 2,00 2,10 2,10 1,96 1,85 -25 2,50 2,44 2,57 2,56 2,37 2,25 -20 3,03 2,96 3,10 3,10 2,85 2,71 -15 3,64 3,56 3,73 3,72 3,38 3,24 -10 4,33 4,25 4,44 4,43 4,00 3,84 -5 5,13 5,04 5,25 5,24 4,69 4,52 0 6,02 5,92 6,16 6,16 5,47 5,29 5 7,03 6,93 7,19 7,19 6,34 6,15 10 8,16 8,05 8,35 8,34 7,31 7,10 15 9,43 9,31 9,64 9,63 8,38 8,17 20 10,83 10,70 11,07 11,06 9,57 9,34 25 12,38 12,25 12,66 12,65 10,87 10,64 30 14,10 13,96 14,41 14,40 12,30 12,06 35 15,98 15,84 16,34 16,32 13,86 13,62 40 18,06 17,91 18,45 18,44 15,57 15,31 45 20,32 20,18 20,77 20,75 17,42 17,16 50 22,80 22,66 23,30 23,29 19,42 19,17 55 25,51 25,37 26,07 26,05 21,60 21,34 60 28,47 28,34 29,10 29,08 23,95 23,69 65 31,71 31,59 32,42 32,40 26,48 26,22 70 35,26 35,17 36,08 36,08 29,21 28,96 75 32,14 31,91 80 35,30 35,08 Tabella 6
Propilene/DME (82.5/17.5): Tabella P/T
P<L>P<V>P<L>
T R407C R407C mix P<V>mix °C atm atm atm atm -70 0,23 0,14 0,29 0,24 -65 0,32 0,20 0,38 0,32 -60 0,42 0,27 0,50 0,43 -55 0,56 0,37 0,64 0,56 -50 0,73 0,50 0,81 0,72 -45 0,94 0,65 1,02 0,92 -40 1,19 0,85 1,27 1,15 -35 1,49 1,08 1,57 1,43 -30 1,85 1,37 1,91 1,76 -25 2,27 1,71 2,31 2,14 -20 2,76 2,12 2,78 2,59 -15 3,34 2,60 3,30 3,10 -10 3,99 3,16 3,90 3,68 -5 4,75 3,80 4,58 4,35
0 5,60 4,55 5,35 5,09
5 6,57 5,40 6,20 5,93 10 7,66 6,36 7,15 6,87 15 8,88 7,46 8,21 7,91 20 10,24 8,69 9,37 9,06 25 11,75 10,07 10,65 10,33 30 13,41 11,61 12,06 11,72 35 15,25 13,32 13,60 13,25 40 17,26 15,21 15,27 14,92 45 19,47 17,31 17,09 16,73 50 21,87 19,62 19,07 18,70 55 24,49 22,16 21,21 20,84 60 27,33 24,96 23,53 23,16 65 30,41 28,03 26,02 25,65 70 33,74 31,41 28,71 28,35 75 37,34 35,14 31,60 31,26 80 41,19 39,29 34,71 34,39 85 38,06 37,76 90 41,66 41,41

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Impiego di una miscela gassosa costituita da: - propilene in concentrazione da 81% a 89% in peso e dimetiletere in concentrazione da 11% a 19% in peso, come gas refrigerante sostitutivo o alternativo di R404A, R507A e/o R407C, e/o altri refrigeranti sostitutivi o alternativi di R404A, R507A e R407C contenenti HFC (idrofluorocarburi), HFO (idrofluoro-olefine) e HFE (idrofluoroeteri).
  2. 2. Impiego secondo la rivendicazione 1 ove la miscela gassosa à ̈ costituita da propilene in concentrazione di 82,5% in peso e dimetiletere in concentrazione da 17,5% in peso particolarmente in sostituzione di R407C.
  3. 3. Impiego secondo la rivendicazione 1 ove la miscela gassosa à ̈ costituita da propilene in concentrazione di 87,5% in peso e dimetiletere in concentrazione da 12,5% in peso particolarmente in sostituzione di R404A o R507A.
  4. 4. Impiego secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 3 in cui detta miscela gassosa à ̈ utilizzata in impianti di condizionamento o refrigerazione.
  5. 5. Impiego secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 3 in cui detta miscela gassosa à ̈ utilizzata in impianti di condizionamento degli autoveicoli, banchi frigoriferi per supermercati, celle frigorifere, refrigeratori domestici, gruppi frigoriferi centrifughi, impianti di condizionamento domestici, commerciali e industriali, chiller domestici, commerciali e industriali, impianti di condizionamento o refrigerazione nell'industria di processo, trasporti refrigerati, distributori d'acqua refrigerata, macchine del ghiaccio commerciali e deumidificatori domestici, commerciali e industriali.
  6. 6. Miscela gassosa refrigerante costituita da propilene in concentrazione da 81% a 89% in peso e dimetiletere in concentrazione da 11% a 19% in peso.
  7. 7. Impianto di refrigerazione contenente come refrigerante una miscela gassosa secondo la rivendicazione 6.
  8. 8. Impianto di condizionamento o refrigerazione secondo la rivendicazione 7, progettato o adattato per l'impiego di una miscela secondo rivendicazione 6 come refrigerante.
  9. 9. Impianto di condizionamento o refrigerazione secondo la rivendicazione 7, consistente in impianti di condizionamento degli autoveicoli, banchi frigoriferi per supermercati, celle frigorifere, refrigeratori domestici, gruppi frigoriferi centrifughi, impianti di condizionamento domestici, commerciali e industriali, chiller domestici, commerciali e industriali, impianti di condizionamento o refrigerazione nell'industria di processo, trasporti refrigerati, distributori d'acqua refrigerata, macchine del ghiaccio commerciali e deumidificatori domestici, commerciali e industriali.
  10. 10. Processo di retrofit in impianti esistenti di condizionamento o refrigerazione, comprendente la sostituzione del gas refrigerante utilizzato in detto impianto con una miscela gassosa costituita da propilene in concentrazione da 81% a 89% in peso e dimetiletere in concentrazione da 11% a 19% in peso.
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