KR20120105661A

KR20120105661A - Refrigerant mixture composed of r32 and r1234ze

Info

Publication number: KR20120105661A
Application number: KR1020110023226A
Authority: KR
Inventors: 정동수
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-09-26

Abstract

PURPOSE: A drop-in alternative refrigerant mixture is provided to have a global warming potential much lower than existing refrigerant without influencing to an ozone layer, and to replace HCF22 without high remodeling existing compressors. CONSTITUTION: An alternative refrigerant mixture is a two-component mixing coolant uses R32 and R1234yf. The mixed-refrigerant consists of 55-65 weight% of R1234yf and 35-45 weight% of R32. The ozone layer depletion potential of the R1234yf is 0.0 and the global warming potential(GWP) is 4.0. the ozone layer depletion potential of the mixed refrigerant is 0.0, and The global warming potential(GWP) of the mixed refrigerant is 195-250 which is 85-88% lower than existing HCFC22.

Description

Refrigerant mixture composed of R32 and R1234ze}

본 발명은 증기 압축식 냉동/공조기에서 냉매(Refrigerant, 이하 R이라 한다)로 사용할 수 있는 물질 즉 R32와 R1234ze로 구성된 혼합냉매에 관한 것이며 좀 더 구체적으로는 지금까지 가정용 에어컨, 상업용 공조기 등에 널리 사용되어 온 모노클로로플루오로메탄(CHClF2, 이하 R22 혹은 HCFC22라 한다)을 대체할 수 있는 혼합냉매에 관한 것이다. The present invention relates to a material that can be used as a refrigerant (referred to as R) in a vapor compression refrigeration / air conditioner, that is, a mixed refrigerant composed of R32 and R1234ze. More specifically, the present invention is widely used in household air conditioners and commercial air conditioners. The present invention relates to a mixed refrigerant capable of replacing monochlorofluoromethane (CHClF2, hereinafter referred to as R22 or HCFC22).

지금까지는 냉동기, 에어컨, 열펌프 등의 냉매로서 메탄 또는 에탄에서 유도한 염화불화탄소(Chlorofluorocarbon, 이하 CFC라 한다)와 수소화염화불화탄소(Hydrochlorofluorocarbon, 이하 HCFC라 한다)가 주로 사용되어 왔으며 특히 가정용 에어컨, 상업용 공조기 등에는 비등점이 -40.8℃이고 분자 질량이 86.47kg/kmol인 R22가 가장 널리 사용되어 왔다.Until now, chlorofluorocarbons (hereinafter referred to as CFCs) and hydrochlorofluorocarbons (hereinafter referred to as CFCs) derived from methane or ethane have been mainly used as refrigerants for refrigerators, air conditioners and heat pumps. In commercial air conditioners, R22 has a boiling point of -40.8 ° C and a molecular mass of 86.47 kg / kmol.

그러나 최근에는 CFC와 HCFC에 의한 성층권 내 오존층 붕괴가 중요한 지구환경문제로 대두되었고 이로 인해 성층권 오존을 붕괴하는 CFC와 HCFC의 생산과 소비는 1987년에 만들어진 몬트리올 의정서에 의해 규제를 받고 있다. 표 1에서 볼 수 있듯이, HCFC22는 오존층붕괴지수(Ozone depletion potential, 이하 ODP라 한다)가 0.05로 높아서 현재 선진국에서는 몬트리올 의정서에 의거하여 2010년부터 전폐되었다. 따라서 전 세계 대부분의 국가가 오존층붕괴지수(ODP)가 0.0인 대체냉매를 찾아서 사용해야만 한다.In recent years, however, the stratospheric ozone decay by CFCs and HCFCs has emerged as an important global environmental problem, and as a result, the production and consumption of stratospheric ozone depleting CFCs and HCFCs is regulated by the Montreal Protocol, created in 1987. As can be seen in Table 1, HCFC22 has a high ozone depletion potential (ODP) of 0.05, which has been eliminated since 2010 in the developed countries in accordance with the Montreal Protocol. As a result, most countries in the world must find and use alternative refrigerants with an ozone depletion index (ODP) of 0.0.

또 최근에는 오존층 붕괴 문제뿐만 아니라 지구 온난화 문제도 급속도로 부상하기 시작했고 1997년의 교토 의정서는 지구온난화지수(Global warming potential, 이하 GWP라 한다)가 높은 냉매의 사용을 자제할 것을 강력히 권고하고 있다. 이런 추세를 반영하여 유럽과 일본의 가정용 에어컨, 히트 펌프 등을 생산하는 업체들은 지구온난화지수(GWP)가 낮은 냉매를 개발하여 사용하려 하고 있다. Recently, not only the ozone depletion problem but also the global warming problem began to emerge rapidly, and the 1997 Kyoto Protocol strongly recommends refusing to use refrigerants with high global warming potential (GWP). . Reflecting this trend, companies producing domestic air conditioners and heat pumps in Europe and Japan are trying to develop and use refrigerants with a low global warming index (GWP).

어떤 물질이 기존 냉매의 대체냉매로 유용하려면 우선 기존 냉매와 유사한 성능계수(Coefficient of performance, 이하 COP라 한다)를 가져야 한다. 여기서 성능계수(COP)란 압축기에 가해진 일과 대비한 총 냉동효과를 의미하는 것으로서 COP가 클수록 냉동/공조기의 에너지 효율이 좋다. In order for a material to be useful as an alternative to a conventional refrigerant, it must first have a coefficient of performance (COP) similar to that of a conventional refrigerant. The coefficient of performance (COP) refers to the total refrigeration effect compared to the work applied to the compressor, the larger the COP, the better the energy efficiency of the refrigeration / air conditioner.

또한 압축기를 크게 개조하지 않고 사용하려면 대체냉매가 기존 냉매와 비슷한 증기압을 가져서 궁극적으로 비슷한 체적용량(Volumetric capacity, 이하 VC라 한다)을 제공해야 한다. 여기서 체적용량(VC)이란 단위 체적 당 냉동 효과를 뜻하는데 이것은 압축기의 크기를 나타내는 인자로서 대개 증기압에 비례하고 단위는 kJ/m³이다. 대체냉매가 기존 냉매와 비슷한 체적용량을 낸다면 제조업체는 압축기를 바꾸거나 크게 개조하지 않고도 냉동/공조기를 제작할 수 있어 매우 유리하며 이것은 보통 'drop-in 대체' 라고 불린다. 그러나 지금까지의 연구 결과 순수 물질로 기존 냉매를 대체하는 경우 대체냉매의 체적용량이 달라서 필연적으로 압축기를 바꾸거나 크게 개조해야 하며 또 기존 냉매와 비슷한 성능계수를 내기가 어렵다는 것이 밝혀졌다. In addition, in order to use the compressor without major modifications, the alternative refrigerant must have a vapor pressure similar to that of the existing refrigerant and ultimately provide a similar volumetric capacity (VC). The volumetric capacity (VC) here refers to the refrigeration effect per unit volume, which is a factor of the size of the compressor, which is usually proportional to the vapor pressure and is in kJ / m ³ . If a replacement refrigerant has a volumetric capacity similar to that of a conventional refrigerant, it is very advantageous for manufacturers to build refrigeration / air conditioning without changing compressors or making major modifications, which is commonly referred to as 'drop-in replacement'. However, studies to date have shown that in case of replacing the existing refrigerant with pure material, the volume of the replacement refrigerant is different, so it is inevitable to change or largely modify the compressor, and it is difficult to obtain a similar coefficient of performance as the existing refrigerant.

이런 문제를 해결할 수 있는 방법 중 하나는 혼합냉매를 이용하는 것이다. 혼합냉매의 특성은 조성을 잘 배합해서 성능계수를 기존 냉매와 비슷하게 하고 동시에 기존 냉매와 비슷한 체적용량(VC)을 내게 하며 이로써 'drop-in 대체'를 통해 압축기를 크게 개조할 필요가 없게 만들 수 있다는 것이다. 이런 특성 때문에 지난 몇 년간 HCFC22의 대체물로 여러 혼합냉매가 제안된바 있으나 그것들 중 몇몇은 몬트리올 의정서에서 사용을 금하는 HCFC를 구성 성분으로 가지고 있어 장기적인 관점에서 적합한 대체물이라 할 수 없다. One way to solve this problem is to use a mixed refrigerant. The characteristics of mixed refrigerants are that they can be formulated so that their coefficients of performance are similar to those of conventional refrigerants, while at the same time providing a volumetric capacity (VC) similar to that of conventional refrigerants, thereby eliminating the need for major retrofitting of compressors through 'drop-in replacement'. will be. Due to these characteristics, several mixed refrigerants have been proposed as substitutes for HCFC22 in the past few years, but some of them have HCFCs which are prohibited from use in the Montreal Protocol, and thus are not suitable alternatives in the long term.

미국의 듀퐁 사 등이 개발한 R407C라는 3원 혼합냉매(23%R32/25%R125/52%R134a)는 냉동 용량이 기존의 HCFC22와 비슷하지만 에너지 효율이 낮고 지구온난화지수가 HCFC22와 거의 비슷하다는 단점을 갖고 있다. The three-way mixed refrigerant, R407C (23% R32 / 25% R125 / 52% R134a), developed by DuPont, USA, has a freezing capacity similar to that of HCFC22, but its energy efficiency is low and the global warming index is almost similar to HCFC22. It has a disadvantage.

한편 하니웰 사 등에서는 R410A라는 2원 혼합냉매(50%R32/50%R125)를 개발하여 판매하고 있으나 이 냉매는 증기압이 기존의 HCFC22보다 60% 정도 높아서 필수적으로 압축기를 개조해야 하고 시스템의 압력이 높으므로 응축기에 쓰이는 재질의 강도를 높여야 한다. 또한 아래의 표 1에서 보듯이 R410A는 오존층붕괴지수는 0.0이지만 지구온난화지수가 R22보다 크므로 장기적으로 계속해서 이것들을 쓸 수 있을지 의문이 제기되고 있다.Honeywell and others develop and sell a binary mixture refrigerant (50% R32 / 50% R125) called R410A, but this refrigerant has a vapor pressure of about 60% higher than that of the existing HCFC22. It is high, so the strength of the material used in the condenser must be increased. In addition, as shown in Table 1 below, the R410A has an ozone depletion index of 0.0, but the global warming index is greater than R22.

표 1은 기존의 몇몇 냉매의 환경 지수를 나타낸다.Table 1 shows the environmental indexes of some existing refrigerants.

냉 매Refrigerant 오존층붕괴지수
(ODP)Ozone Depletion Index
(ODP) 지구온난화지수
(GWP)Global Warming Index
(GWP) HCFC22HCFC22 0.050.05 1,7001,700 HFC32HFC32 0.000.00 550550 HFC134aHFC134a 0.000.00 1,4301,430 R407CR407C 0.000.00 1,6101,610 R410AR410A 0.000.00 1,8901,890

(*) ODP는 CFC11을 1.0으로 정해서 기준으로 삼은 것임.(*) ODP is based on CFC11 as 1.0.

(**) GWP는 100년 기준 이산화탄소를 1.0으로 정해서 기준으로 삼은 것임.
(**) GWP is based on the assumption that carbon dioxide in the 100th year is 1.0.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 오존층붕괴지수(ODP)가 0.0이므로 성층권 내 오존층에 전혀 영향을 미치지 않으며 지구온난화지수 또한 기존의 다른 대체냉매보다 훨씬 낮고 동시에 기존의 압축기를 크게 개조하지 않고도 HCFC22의 대체냉매로 사용할 수 있는 drop-in 대체 혼합냉매를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is because the ozone layer decay index (ODP) is 0.0 has no effect on the ozone layer in the stratosphere and the global warming index is also better than other alternative refrigerants At the same time, it provides a drop-in alternative mixed refrigerant that can be used as an alternative to HCFC22 without significantly modifying existing compressors.

상기한 본 발명의 목적은 R32와 R1234ze로 구성된 혼합냉매에 의해 달성된다.The object of the present invention described above is achieved by a mixed refrigerant consisting of R32 and R1234ze.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 혼합냉매는 35 내지 45중량%의 R32와 55 내지 65중량%의 R1234ze로 구성되는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the mixed refrigerant of the present invention is preferably composed of 35 to 45% by weight of R32 and 55 to 65% by weight of R1234ze.

본 발명에 따른 혼합냉매는 오존층붕괴지수(ODP)가 0.0이므로 성층권 내 오존층에 전혀 영향을 미치지 않으며 지구온난화지수 또한 기존의 다른 대체냉매보다 훨씬 낮고 동시에 기존의 압축기를 크게 개조하지 않고도 HCFC22의 대체냉매로 사용할 수 있는 drop-in 대체 혼합냉매를 제공할 수 있다.Since the mixed refrigerant according to the present invention has an ozone layer decay index (ODP) of 0.0, it does not affect the ozone layer in the stratosphere at all, and the global warming index is also much lower than that of other conventional refrigerants, and at the same time, it is an alternative refrigerant of HCFC22 without greatly modifying the existing compressor. It is possible to provide a drop-in replacement mixed refrigerant that can be used as

도 1은 본 발명에서 사용한 냉동/공조기의 구성도이다.1 is a block diagram of a refrigeration / air conditioner used in the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 R32와 R1234ze를 사용하는 R22 대체 혼합냉매의 구성에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the R22 replacement mixed refrigerant using R32 and R1234ze according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 혼합냉매에 의하면 오존층붕괴지수(ODP)가 0.0이므로 성층권 내 오존층에 전혀 영향을 미치지 않으며 지구온난화지수 또한 기존의 다른 대체냉매보다 훨씬 낮고 동시에 기존의 압축기를 크게 개조하지 않고도 HCFC22의 대체냉매로 사용할 수 있는 drop-in 대체 혼합냉매를 제공할 수 있다. 이러한 목적은 R32와 R1234ze로 구성된 2원 혼합냉매에 의해 달성될 수 있다. According to the mixed refrigerant according to the present invention, since the ozone layer decay index (ODP) is 0.0, it does not affect the ozone layer in the stratosphere at all, and the global warming index is also much lower than that of the existing alternative refrigerants, and at the same time, the replacement of HCFC22 without greatly modifying the existing compressors. It is possible to provide a drop-in replacement mixed refrigerant that can be used as a refrigerant. This object can be achieved by a binary mixed refrigerant consisting of R32 and R1234ze.

잘 알려져 있듯이 2011년부터 유럽 연합(European Union, EU)의 강제 규정에 따라 신규 자동차 에어컨의 경우 반드시 지구온난화지수가 150 이하인 냉매를 사용해야만 한다. 이런 추세를 고려하면 2011년 이후에는 R134a로 충전된 수천만 대의 기존 자동차 에어컨의 경우에도 냉매를 보충하거나 대체할 때 지구온난화지수가 R134a보다 낮은 냉매를 사용해야만 한다.As is well known, new car air conditioners must use refrigerants with a global warming index of 150 or less from 2011, according to European Union (EU) mandatory regulations. Considering this trend, even after 2011, tens of millions of existing automobile air conditioners charged with R134a must use refrigerants having a global warming index lower than R134a when refilling or replacing them.

이런 노력의 일환으로 최근 들어 HFO-1234ze(R1234ze)라는 새로운 냉매가 개발되었다. R1234ze의 가장 큰 특징 중 하나는 오존층붕괴지수가 0.0이고 지구온난화지수가 4로 매우 낮아서 유럽 연합(EU)의 강제 규정을 만족시킬 수 있다는 점이다. As part of this effort, a new refrigerant, HFO-1234ze (R1234ze), has recently been developed. One of the biggest features of R1234ze is that the ozone depletion index is 0.0 and the global warming index is very low, which is 4 to meet EU mandatory regulations.

본 발명의 핵심은 지구온난화지수가 상대적으로 낮은 R32와 거의 0에 가까운 R1234ze를 배합하여 오존층붕괴지수가 0.0이고 지구온난화지수가 기존의 R22의 20% 이하 수준인 친환경 대체냉매를 개발하는 것이다.The core of the present invention is to develop an environmentally friendly alternative refrigerant having a ozone layer decay index of 0.0 and a global warming index of less than 20% of R22 by combining R32 with a relatively low global warming index and nearly R1234ze.

대체 혼합냉매를 개발하기 위하여 본 발명자는 냉동/공조기의 성능을 모사하는 프로그램을 사용하였다. 도 1은 본 발명에서 사용한 일반적인 냉동/공조기의 구성도로서 증발기, 응축기, 압축기, 팽창 밸브 등으로 구성되어 있다. 본 프로그램은 미국 표준 연구소(National Institute of Standards and Technology)에서 개발한 Cycle-D라는 냉동기/히트펌프 사이클 해석 프로그램이다. 현재 이것은 전 세계의 유수 업체와 대학, 연구소 등에서 널리 사용하고 있는 검증된 프로그램이다. To develop an alternative mixed refrigerant, the inventors used a program that simulates the performance of a refrigeration / air conditioner. 1 is a block diagram of a general refrigeration / air conditioner used in the present invention is composed of an evaporator, a condenser, a compressor, an expansion valve and the like. The program is a freezer / heat pump cycle analysis program, Cycle-D, developed by the National Institute of Standards and Technology. Currently, this is a proven program that is widely used by leading companies, universities and research institutes around the world.

이러한 프로그램의 정확도를 결정하는 중요 인자 중 하나는 냉매의 물성치이다. 본 프로그램은 미국, 일본, EU 등에서 기준으로 삼고 있는 REFPROP 프로그램을 사용하여 모든 냉매의 물성치를 계산했다. REFPROP 프로그램은 역시 미국 표준 연구소에서 개발한 것으로 정확성 및 적용성이 이미 입증되어 전 세계 냉동/공조 관련 유수 기업, 연구소, 대학에서 가장 널리 사용되는 프로그램이다. 이번에 사용한 프로그램과 물성치는 가장 최근의 데이터를 포함한 최신 모델이다.One important factor that determines the accuracy of these programs is the properties of the refrigerant. The program calculates the properties of all refrigerants using the REFPROP program, which is the standard in the US, Japan and the EU. The REFPROP program, also developed by the American Standards Institute, is the most widely used program in leading refrigeration and air conditioning companies, laboratories, and universities worldwide for its proven accuracy and applicability. The program and the properties used this time are the latest models including the most recent data.

본 발명자는 냉동/공조기용 대체냉매의 오존층붕괴지수(ODP)가 반드시 0.0이어야 하며 가능한 한 지구온난화지수(GWP)가 낮아야 한다는 판단 하에 ODP가 0.0이고 GWP가 다른 냉매들에 비해 상대적으로 낮은 R32와 R1234ze를 혼합하여 기존의 R22 냉매를 대체할 수 있게 하였다.The present inventors have determined that the ozone layer decay index (ODP) of the alternative refrigerant for refrigeration / air conditioner should be 0.0 and the global warming potential (GWP) should be as low as possible. R1234ze was mixed to replace the existing R22 refrigerant.

표 2는 기존의 HCFC22를 사용하는 냉동/공조기 사용 조건에서 전산해석 프로그램을 이용하여 계산한 결과들을 요약한 것으로서 기준이 되는 HCFC22와 본 발명자가 제안하는 2원 혼합냉매의 성능 지수를 보여 준다. 표 2의 결과는 3.5kW의 동일한 냉동 용량 하에서 조성 변화에 따른 성능계수와 체적용량 등의 변화를 보여 준다.Table 2 summarizes the results calculated using the computational analysis program under the conventional refrigeration / air conditioner using HCFC22, and shows the performance index of the standard HCFC22 and the binary mixed refrigerant proposed by the present inventors. The results in Table 2 show the change in performance coefficient and volumetric capacity according to the composition change under the same freezing capacity of 3.5kW.

위에서도 서술하였지만 제조업체에서 가장 중요하게 여기는 것은 압축기를 개조하지 않고 냉매만 바꾸어서 대체를 이루는 것 즉 drop-in 대체를 이루는 것이다. 이처럼 drop-in 대체를 이루려면 우선 대체냉매의 체적용량(VC)이 기존의 R22 냉매의 체적용량과 유사해야 한다. As mentioned above, the most important thing for the manufacturer is to replace the refrigerant without changing the compressor to achieve a drop-in replacement. To achieve this drop-in replacement, the replacement refrigerant's volumetric capacity (VC) must be similar to that of the existing R22 refrigerant.

표 2는 동일한 냉동 용량 하에서 2원 혼합냉매의 체적용량(VC)을 보여 준다. 표 2를 통해 알 수 있듯이 R32/R1234ze 혼합냉매의 경우 R32의 조성이 35 내지 45중량% 정도가 되면 기존의 R22의 체적용량과 혼합냉매의 체적용량이 거의 비슷하게 된다. 그러므로 이런 조성 범위에서는 압축기 크기를 거의 고치지 않거나 미세하게 고쳐서 본 제안서의 2원 혼합냉매로 기존의 R22를 drop-in 대체할 수 있다. Table 2 shows the volumetric capacity (VC) of binary mixed refrigerant under the same freezing capacity. As can be seen from Table 2, in the case of the R32 / R1234ze mixed refrigerant, when the composition of R32 is about 35 to 45% by weight, the volumetric capacity of the conventional R22 and the mixed refrigerant are almost the same. Therefore, in this composition range, the compressor size can be changed little or finely to replace the existing R22 drop-in with the binary mixture refrigerant of this proposal.

표 2를 통해 알 수 있듯이 이 조성 범위에서 혼합냉매의 성능계수는 기존의 HCFC22에 비해 2~3% 정도 낮다. 기존의 R410A 역시 R32를 포함하고 있다. R410A의 경우 동일 조건에서 성능계수를 구해 보면 3.70으로 나와 HCFC22보다 6.8% 정도 낮은 것으로 평가된다. 하지만 실제로 R410A를 충전한 에어컨의 성능계수는 기존의 HCFC22 시스템에 비해 5% 이상 증가하는 것으로 나타난다. 그 이유는 R410A 안에 들어 있는 R32가 실제 시스템에서 큰 성능을 내기 때문이다. 그러므로 본 혼합냉매가 이론적으로 2~3% 정도의 성능 계수 감소를 보이는 것은 압축기 보정을 통해 충분히 극복할 수 있다.As can be seen from Table 2, the performance coefficient of the mixed refrigerant in this composition range is about 2 to 3% lower than that of the conventional HCFC22. The old R410A also includes R32. In the case of R410A, the coefficient of performance was found to be 3.70, which is about 6.8% lower than HCFC22. However, in fact, the performance coefficient of the air conditioner charged with the R410A increases by more than 5% compared to the conventional HCFC22 system. The reason for this is that the R32 inside the R410A delivers great performance in real systems. Therefore, the theoretical reduction of 2 ~ 3% of the coefficient of performance of the mixed refrigerant can be sufficiently overcome by compressor compensation.

또 이 조성 범위에서 본 혼합냉매의 온도구배(GTD)는 현재 상용화되고 있는 혼합냉매 - 예를 들어 R407C - 의 온도구배인 8보다 1 정도 높은 수준이므로 본 발명의 2원 혼합냉매를 기존 시스템에 적용하는데에는 큰 문제가 없을 것으로 판단된다. 또한 미래에는 수냉식 냉동기나 히트펌프가 많이 사용될 것으로 보이는데 이 경우 이 정도의 온도구배는 시스템 성능 향상에 큰 도움이 될 것으로 사료된다.In addition, the temperature gradient (GTD) of the mixed refrigerant in this composition range is about 1 higher than the temperature gradient of the commercially available mixed refrigerant-for example, R407C-so that the binary mixed refrigerant of the present invention is applied to the existing system. I think there is no big problem. It is also expected that many water-cooled chillers or heat pumps will be used in the future. In this case, this temperature gradient can be a great help in improving system performance.

또한 본 발명에 따른 혼합냉매의 조성 범위에서는 혼합냉매의 압축기 토출 온도가 R22와 비슷하므로 장기적으로 시스템 신뢰성에 문제가 없을 것으로 보인다.In addition, in the composition range of the mixed refrigerant according to the present invention, since the compressor discharge temperature of the mixed refrigerant is similar to R22, there is no problem in system reliability in the long term.

이 외의 다른 조성에서는 용량이 맞지 않아서 실제로 R22를 사용하는 동일한 냉동/공조기의 압축기를 크게 개조해야 하므로 본 발명이 이루고자 하는 drop-in 대체를 이룰 수 없다.In other compositions, the capacity is not matched, so the compressor of the same refrigeration / air conditioner using R22 must be greatly modified, and thus the drop-in replacement of the present invention cannot be achieved.

끝으로 이 조성 범위에서 본 혼합냉매의 지구온난화지수(GWP)는 195~250인데 이것은 기존의 HCFC22에 비해 85~88% 정도 낮은 수치이다. 따라서 본 발명의 혼합냉매는 오존층 붕괴를 일으키지 않으면서 동시에 지구온난화지수도 매우 낮아 장기적으로 친환경 냉매로 사용될 수 있다.Finally, the global warming potential (GWP) of the mixed refrigerants in this composition range is 195-250, which is 85-88% lower than the existing HCFC22. Therefore, the mixed refrigerant of the present invention can be used as an environmentally friendly refrigerant in the long term without causing the ozone layer collapse and at the same time the global warming index is also very low.

표 3은 동일한 혼합냉매를 겨울철의 히트펌프 구동 조건에서 작동했을 때의 결과를 보여 준다. 겨울철 조건에서도 결과는 여름철의 에어컨 구동 때의 결과와 비슷하다.Table 3 shows the results when the same mixed refrigerant was operated under winter heat pump operating conditions. Even in winter conditions, the results are similar to those for summer air conditioners.

냉매Refrigerant 조성(중량%)Composition (% by weight) VCVC VC_diff (%)VC _diff (%) COP_c COP _c COP_diff (%)COP _diff (%) W
(W)W
(W) Tdis
(℃)Tdis
(℃) GTD
(℃)GTD
(℃) GWP
GWP
R32R32 R1234zeR1234ze R22R22 3882 3882 3.97 3.97 882882 83 83 17001700 예 1Example 1 1010 9090 25512551 -34.3 -34.3 3.99 3.99 0.6 0.6 876876 69 69 10.6 10.6 59 59 예 2Example 2 2020 8080 31103110 -19.9 -19.9 3.97 3.97 -0.1 -0.1 882882 75 75 12.3 12.3 113 113 예 3Example 3 3030 7070 35803580 -7.8 -7.8 3.91 3.91 -1.6 -1.6 896896 79 79 11.4 11.4 168 168 예 4Example 4 4040 6060 40124012 3.3 3.3 3.85 3.85 -2.9 -2.9 908908 82 82 9.6 9.6 222 222 예 5Example 5 5050 5050 44254425 14.0 14.0 3.82 3.82 -3.7 -3.7 916916 84 84 7.6 7.6 277 277 예 6Example 6 6060 4040 48224822 24.2 24.2 3.81 3.81 -4.1 -4.1 920920 87 87 5.6 5.6 332 332

표 2는 R22 대체용 R32/R1234ze 혼합냉매의 성능을 비교한 것이다.Table 2 compares the performance of R32 / R1234ze mixed refrigerant for R22 replacement.

(에어컨 구동 조건: 증발기 냉매 온도: 7℃, 응축기 냉매 온도: 45℃)(Air conditioner driving condition: evaporator refrigerant temperature: 7 degrees Celsius, condenser refrigerant temperature: 45 degrees Celsius)

냉매Refrigerant 조성(중량%)Composition (% by weight) VCVC VC_diff (%)VC _diff (%) COP_h COP _h COP_diff (%)COP _diff (%) W
(W)W
(W) Tdis
(℃)Tdis
(℃) GTD
(℃)GTD
(℃) GWP
GWP
R32R32 R1234zeR1234ze R22R22 33263326 3.97 3.97 882882 83.4 83.4 17001700 예 1Example 1 1010 9090 20332033 -38.9 -38.9 3.92 3.92 -0.5 -0.5 11991199 71 71 10.6 10.6 59 59 예 2Example 2 2020 8080 25282528 -24.0 -24.0 3.91 3.91 -0.6 -0.6 12021202 78 78 12.3 12.3 113 113 예 3Example 3 3030 7070 29632963 -10.9 -10.9 3.88 3.88 -1.5 -1.5 12151215 83 83 11.4 11.4 168 168 예 4Example 4 4040 6060 33683368 1.3 1.3 3.85 3.85 -2.3 -2.3 12291229 88 88 9.6 9.6 222 222 예 5Example 5 5050 5050 37593759 13.0 13.0 3.83 3.83 -2.8 -2.8 12381238 92 92 7.6 7.6 277 277 예 5Example 5 6060 4040 41384138 24.4 24.4 3.82 3.82 -3.0 -3.0 12411241 95 95 5.6 5.6 332 332

표 3은 R22 대체용 R32/R1234ze 혼합냉매의 성능을 비교한 것이다.Table 3 compares the performance of R32 / R1234ze mixed refrigerant for R22 replacement.

(히트펌프 구동 조건: 증발기 냉매 온도: -7℃, 응축기 냉매 온도: 41℃)
(Heat pump driving conditions: evaporator refrigerant temperature: -7 ℃, condenser refrigerant temperature: 41 ℃)

COP_c : 냉동성능계수(Coefficient of performance, 총 냉동효과/압축기에 가해진 일)COP _c : Refrigeration coefficient of performance (Coefficient of performance, total refrigeration effect / work applied to the compressor)

COP_h : 히트펌프 성능계수(Coefficient of performance, 총 히트펌프효과/압축기에 가해진 일)COP _h : Heat pump performance coefficient (Coefficient of performance, total heat pump effect / work applied to compressor)

COP_diff : R22 대비 성능계수 차이COP _diff : Performance factor difference compared to R22

W : 압축기 일(Compressor work) W: Compressor work

W_diff : R22 대비 일 차이W _diff : day difference compared to r22

Tdis : 압축기 토출온도(Compressor discharge temperature) Tdis: Compressor discharge temperature

Tdid_diff : R22 대비 압축기 토출 온도 차이Tdid _diff : Compressor discharge temperature difference compared to R22

GTD : 온도구배(Temperature glide) GTD: Temperature glide

GWP : 지구 온난화 지수(Global warming potential) GWP: Global warming potential

Qc: 응축기에서의 열 흐름 방향(냉매 공기)
Qe: 증발기에서 열 흐름 방향(공기 냉매)
TS1: 증발기 공기 입구온도, TS7: 증발기 공기 출구온도
TS3: 응축기 공기 출구온도, TS6: 응축기 공기 입구온도
Evaporator: 증발기, Compressor: 압축기
Condenser: 응축기, Expansion Valve: 팽창기 Qc: direction of heat flow in the condenser (refrigerant air)
Qe: Heat flow direction in the evaporator (air refrigerant)
TS1: evaporator air inlet temperature, TS7: evaporator air outlet temperature
TS3: condenser air outlet temperature, TS6: condenser air inlet temperature
Evaporator: Compressor: Compressor
Condenser: Condenser, Expansion Valve: Inflator

Claims

Mixed refrigerant consisting of 35 to 45% by weight of R32 and 55 to 65% by weight of R1234ze in the refrigeration / air conditioning mixed refrigerant.

Refrigeration / air conditioning using a mixed refrigerant according to claim 1.