液体冷水机组中低全球变暖潜能值的制冷剂的制作方法

液体冷水机组中低全球变暖潜能值的制冷剂
1.本技术是申请日为2018年11月30日、申请号为201811456726.0、发明名称为“液体冷水机组中低全球变暖潜能值的制冷剂”的发明专利的分案申请。
技术领域
2.本公开一般涉及制冷系统。更具体地，本公开涉及制冷系统，例如制冷、空调和/或热泵系统，其可以结合到加热、通风、空调和制冷(hvacr)系统或单元中。


背景技术：

3.诸如离心式冷水机组之类的制冷系统可以利用诸如r-11、r-113、r-123的低压制冷剂和诸如r-114和r-245fa的多压制冷剂来运行，例如，在任何时候或在一组操作或停机条件下低于大气压。


技术实现要素：

4.描述了使用制冷剂组合物的方法和/或用制冷剂组合物改进冷水机组系统的方法。
5.冷水机组制冷剂的环境影响越来越受到关注。例如，自2011年以来，欧盟一直在逐步淘汰某些制冷系统中全球变暖潜能值(gwp)超过诸如150的制冷剂。环境适宜具有适当的性能(如密度、蒸汽压、汽化热和合适的化学性质)的冷水机组制冷剂满足安全和环境影响的要求，如上面讨论的欧盟标准，可用于冷水机组系统。环境适宜的冷水机组制冷剂是不易燃或轻度易燃的、不会消耗臭氧、能源效率高毒性低与建筑材料兼容并且在设备的整个使用寿命期间具有化学稳定性。
6.在一个实施方案中，本公开的制冷剂组合物用于负压液体冷水机组中。
7.在一个实施方案中，本公开的制冷剂组合物可用作r-123、r-11等的替代物。
8.在一个实施方案中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物。在一个实施方案中，制冷剂组合物是环保的、安全的和节能的。
9.在一个实施方案中，公开了一种给冷水机组系统填料的方法。该方法包括从冷水机组系统移除现有制冷剂。现有的冷水机组制冷剂包括相对高的全球变暖潜能值(gwp)或消耗臭氧的制冷剂和润滑剂。该方法包括用卤代烯烃组合物替换高gwp的制冷剂的全部或部分。在一个实施方案中，卤代烯烃组合物包括r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)或类似同分异构体的共混物。冷水机组组件的大部分(例如，系统硬件)在冷水机组系统中保持和/或不变。在一个实施例中，现有的冷水机组制冷剂包括r-123、r-11等。
10.在一个实施例中，r-1336mzz-(z)的比例可以是从69％或约为69％重量至81％或约为81％重量。在一个实施例中，r-1130-(e)的比例可以是从19％或约为19％重量至31％或约为31％重量。例如，在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是81％或约为81％重量r-1336mzz-(z)与19％或约为19％重量r-1130-(e)。在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是为69％
或约为69％重量的r-1336mzz-(z)与为31％或约为31％重量的r-1130-(e)。
11.在一个实施例中，r-1336mzz-(z)的比例可以是从74％或约为74％重量至81％或约为81％重量。在一个实施例中，r-1130-(e)的比例可以是从19％或约为19％重量至26％或约为26％重量。例如，在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是为81％或约为81％重量r-1336mzz-(z)与19％或约为19％重量的r-1130-(e)。在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是为74％或约为74％重量r-1336mzz-(z)与为26％或约为26％重量r-1130-(e)。
12.在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是为75％或约为75％重量r-1336mzz-(z)与为25％或约为25％重量r-1130-(e)。在这样的实施例中，制冷剂组合物可具有与r-123和/或r-11类似的蒸汽压。在一个实施例中，当改进使用r-123或r-11制冷剂运行的冷水机组系统时，可以完成有限的硬件改变或没有硬件改变。
13.在一个实施例中，用本文所述的制冷剂组合物替换现有的制冷剂，可能导致，通过齿轮改变或增加或调节变频驱动器和/或电动机尺寸来调节叶轮直径或速度变化；调整具有更优化的管增强的改进的蒸发器或冷凝器管；转换成相容的润滑剂包括但不限于聚酯、多元醇酯、聚乙烯醚、烷基苯等；更换密封材料(例如弹性体、液体粘合剂等)；调节孔口尺寸以优化制冷剂流速和蒸发器与冷凝器之间的密封；调节节能器的尺寸以允许制冷剂容量存储和操作的变化；更换或改变净化过程以与制冷剂组合物一起运行；和/或调整、改变或更换控制装置以使用新制冷剂运行。
14.在一个实施例中，制冷系统包括压缩机冷凝器膨胀装置和蒸发器。压缩机冷凝器膨胀装置和蒸发器流体连接以形成制冷回路。冷水机组制冷剂包括具有小于150的100年直接全球变暖潜能值(gwp)的冷水机组制冷剂。在一个实施例中，冷水机组制冷剂具有小于10的gwp。在一个实施例中，冷水机组制冷剂具有小于5的gwp。在一个实施方案中，冷水机组制冷剂的gwp为2或约为2。
15.在一个实施例中，进行制冷循环的方法包括制冷循环，其将环境适宜的冷水机组制冷剂引导到压缩机、将来自压缩机的环境适宜的冷水机组制冷剂引导到冷凝器、将来自冷凝器的环境适宜的冷水机组制冷剂引导到膨胀器装置、将环境适宜的冷水机组制冷剂从膨胀装置引导到蒸发器、并将环境适宜的冷水机组制冷剂从蒸发器引导回压缩机。压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器流体连接以形成制冷回路以进行制冷循环。环境适宜的冷水机组制冷剂具有小于150的100年的直接全球变暖潜能值(gwp)。在一个实施例中，冷水机组制冷剂具有小于10的gwp。在一个实施例中，冷水机组制冷剂具有小于5的gwp。在一个实施例中，冷水机组制冷剂具有等于2或约为2的gwp。
附图说明
16.参考形成本公开的一部分的附图，附图示出了可以实践本说明书中描述的系统和方法的实施例。
17.图1是根据一个实施例的用于实现本说明书中描述的系统和方法的hvacr系统的透视图。
18.图2是示出根据一个实施例的本说明书中描述的制冷剂组合物的容量和效率的相
对比较的图表。
19.相同的参考数字始终表示相同的部分。
具体实施方式
20.本公开一般涉及制冷系统。更具体地，本公开涉及制冷系统，例如制冷、空调和/或热泵系统，其可以结合到加热、通风、空调和制冷(hvacr)系统或单元中。
21.在现有的hvacr单元中，例如冷水机组单元，可能难以用更环保的制冷剂组合物替换冷水机组中的现有制冷剂而不更换冷水机组单元。因此，具有可以添加到本领域的冷水机组中对环境适宜的制冷剂组合物将是有利的。在一个实施例中，用本领域中对环境适宜的制冷剂组合物替换现有的制冷剂可以比完全更换冷水机组相对便宜。
22.在一个实施例中，用于冷水机组的现有制冷剂可包括但不限于r-123、r-11等。
23.负压制冷液体机组包括例如采用在环境压力或低于环境压力下运行的制冷剂的液体冷水机组。
24.当制冷剂100年直接全球变暖潜能值(gwp)小于二氧化碳的150倍时，它被认为是环境适宜的。gwp是以二氧化碳作为参考在大气中捕获的温室气体热量的相对量度。gwp是在特定时间间隔内计算的，通常为20年，100年或500年。gwp表示为二氧化碳因子(其gwp标准值为1)。制冷剂的gwp越高，会有更大的潜力导致带来全球气候变化。
25.图1是根据一个实施例的hvacr系统10的透视图，该hvacr系统10可以实现为冷水机组或包括用于实现本说明书中描述的系统和方法的冷水机组。hvacr系统10可以包括一个或多个附加特征，为了简化附图，未示出这些附加特征。
26.图示的hvacr系统10包括冷凝器12、蒸发器14、具有第一级压缩机18的多级压缩机16和可由任何合适的电动机22驱动的第二级压缩机20。根据一个实施例，可以理解的是压缩机16，可以是单级压缩机。hvacr系统10还可以包括可与冷凝器12同轴的节能器24。应当理解的是，hvacr系统10可以包括一个或多个附加特征，例如但不限于一个或多个流量控制装置、润滑剂分离器、散热器、泵等。
27.变速驱动(vsd)系统32包括电动机22。压缩机16可以由电动机22驱动。电动机22可以位于例如第一级压缩机18、第二级压缩机20和包括电力电子设备的vsd 34之间。可选地，vsd 34可以被称为变频驱动器(vfd)34。根据一实施例，电动机22可以包括直接驱动的、可变速的密封型电动机。可以通过改变由vfd 34提供给电动机22的电力的频率来控制电动机22的速度。vfd 34可以包括例如电力转换器，其包括线路整流器和线路电流谐波减速器、电源电路和控制电路(这种电路包括所有通信和控制逻辑，包括电子电源开关电路)。例如，vfd 34可以响应从集成在控制面板36内的微处理器接收的信号，通过改变提供给电动机22的电流的频率，来增加和/或降低电动机22的速度。例如，可以改变电动机22的速度，以满足不断变化的系统要求。
28.根据一个实施例，第一和第二级压缩机18、20和hvacr系统10的操作可以通过例如控制面板36来控制，控制面板36与位于hvacr系统10内的传感器相连，其允许hvacr系统10的可靠操作。其他控制可以连接到控制面板36，例如但不限于压缩机控制；可与其他控制措施相连接的系统监督控制以提高效率；软电机启动器控制；用于调节导向叶片和/或控制装置的控制以避免系统流体浪涌；用于电动机22和/或vfd34的控制电路；和应该理解的是其
他预期的传感器/控制装置。显而易见的是，例如，可以提供有关vfd 34和hvacr系统10的其他组件相关的运行的软件。
29.应当理解的是，hvacr系统10可包括一个或多个附加部件。例如，hvacr系统10可包括净化器、一个或多个酸过滤器等。
30.由hvacr系统10采用的环境适宜的冷水机组制冷剂的组合物可包括卤代烯烃组合物。环境适宜的冷水机组制冷剂可以是低压制冷剂。低压制冷剂是在约0
°
f下蒸汽压小于例如约14.7磅/平方英寸绝对压力(psia)的化合物或共混物。因为包括蒸发器14和hvacr系统的冷凝器12(某些条件下)的某些组件，可能在低于大气压的压力下运行，使得诸如空气和湿气的不可冷凝物可能泄漏到冷水机组中。这些不可冷凝元件进入冷凝器12并被困在冷凝器12中，结果冷凝压力和压缩机功率需求增加，从而降低了冷水机组效率和冷却能力。
31.在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物。在一个实施例中，制冷剂组合物是环保的、安全的和节能的。
32.在一个实施例中，r-1336mzz-(z)的比例可以是69％或约为69％重量至81％或约为81％重量。在一个实施例中，r-1130-(e)的比例可以是从19％或约为19％重量至31％或约为31％重量。例如，在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是81％或约为81％重量的r-1336mzz-(z)与19％或约为19％重量的r-1130-(e)。在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是69％或约为69％重量r-1336mzz-(z)与31％或约为31％重量r-1130-(e)。
33.在一个实施例中，r-1336mzz-(z)的比例可以是74％为或约为74％重量至81％或约为81％重量。在一个实施例中，r-1130-(e)的比例可以是从19％或约为19％重量至26％或约为26％重量。例如，在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是81％或约为81重量％r-1336mzz-(z)与19％或约为19％重量r-1130-(e)。在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是74％或约为74％重量r-1336mzz-(z)与26％或约为26％重量r-1130-(e)。
34.在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是75％或约为75％重量r-1336mzz-(z)与25％或约为25％重量r-1130-(e)。在一个实施例中，比例75％或约为75％重量的r-1336mzz-(z)与25％或约为25％重量r-1130-(e)的r-1336-(z)和r-1130-(e)的共混物的可以形成共沸混合物。在这样的实施例中，制冷剂组合物可具有与r-123和/或r-11类似的蒸汽压。在一个实施例中，当改进使用r-123或r-11制冷剂运行的冷水机组系统时，可以完成有限的或没有硬件改变。
35.在一个实施例中，制冷剂组合物是r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物，其比例是69.7％或约为69.7％重量r-1336mzz-(z)与25.3％或约为25.3％重量r-1130-(e)。在这样的实施例中，制冷剂组合物可称为r-514a。应当理解的是，制冷剂组合物的范围是相对于制冷剂混合物中的组分制冷剂。制冷剂组合物可以进一步与例如润滑剂、添加剂、调节剂等组合。
36.在一个实施例中，可以基于例如温度滑移和/或与标称组合物的偏差来确定混合物组分比例的合适范围。在一个实施例中，可以基于例如温度滑移确定混合物组分比例的合适范围，温度滑移导致液相和气相之间的共混物的分馏并导致容量、效率或容量和效率的组合降低。在一个实施例中，混合物组分比例的合适范围可由可燃性边界或混合运行的
能力确定，以精确测量组分的重量、体积或重量和体积。在一个实施例中，温度滑移可以被控制为不超过1
°
f。在这样的实施例中，容量可以控制在5％以内。在一个实施例中，效率可以控制在2％以内。
37.在一个实施例中，用本文所述的制冷剂组合物替换现有的制冷剂，可能导致，通过齿轮改变或增加或调节变频驱动器和/或电动机尺寸来调节叶轮直径或速度变化；调整具有更优化的管增强的改进的蒸发器或冷凝器管；转换成相容的润滑剂包括但不限于聚酯、多元醇酯、聚乙烯醚、烷基苯等；更换密封材料(例如弹性体、液体粘合剂等)；调节孔口尺寸以优化制冷剂流速和蒸发器与冷凝器之间的密封；调节节能器的尺寸以允许制冷剂容量存储和操作的变化；更换或改变净化以与制冷剂组合物一起运行；和/或调整、改变或更换控制装置以使用新制冷剂运行。在一个实施例中，可以增加叶轮直径或增加叶轮的速度。在一个实施例中，可以减小孔口尺寸。在一个实施例中，可以增加节能器尺寸。
38.在一个实施例中，公开了一种给冷水机组系统填料的方法。该方法包括从冷水机组系统移除现有制冷剂。现有的冷水机组制冷剂包括相对高的全球变暖潜能值(gwp)或减少臭氧的制冷剂和润滑剂。该方法包括用卤代烯烃组合物替换全部或部分高gwp制冷剂。在一个实施例中，卤代烯烃组合物包含r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的共混物。冷水机组组件的大部分(例如，系统硬件)在冷水机组系统中保持和/或不变。在一个实施例中，现有的冷水机组制冷剂包括r-123、r-11等。
39.图2是显示根据实施例的本说明书中描述的制冷剂组合物的容量和效率的相对比的图表100。所示实施例显示了本文所述制冷剂组合物范围以及现有制冷剂组合物r-123和r-11的容量和性能系数的比较。如该图表所示，当本文所述的制冷剂组合物具有1.00的容量和1.00的性能系数时，现有制冷剂的容量和性能系数在类似的范围内变化。图2显示本文所述的制冷剂组合物提供了一种与现有制冷剂类似特征的替代物。
40.方面:
41.方面1-4中的任何一个可以与方面5-11或12-23中的任何一个组合。方面5-11中的任何一个可以与方面12-23中的任何一个组合。
42.方面1.一种制冷剂组合物，包括：
43.包含r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的混合物，
44.其中混合物中r-1336mzz-(z)的量在69％或约为69％重量至81％或约为81％重量的范围内，并且混合物中r-1130-(e)的量在31％或约为31％重量至19％或约为19％重量的范围内，和
45.其中制冷剂组合物具有小于150的100年直接全球变暖潜能值(gwp)。
46.方面2.根据方面1的制冷剂组合物，其中混合物中r-1336mzz-(z)的量在69％或约为69％重量至76％或约为76％重量的范围内，并且混合物中的r-1130-(e)的范围在31％或约为31％重量至24％或约为24％重量的范围内。
47.方面3.根据方面1的制冷剂组合物，其中混合物中r-1336mzz-(z)的量为75％或约为75％重量，并且混合物中r-1130-(e)的量为25％或约为25％重量。
48.方面4.根据方面1-3中任一方面的制冷剂组合物，其中制冷剂组合物是用于低压冷水机组系统的低压制冷剂。
49.方面5.一种制冷系统，包括：
50.流体连接形成制冷回路的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器；和
51.包含环境适宜的冷水机组制冷剂的制冷剂组合物，其具有小于150的100年直接全球变暖潜能值(gwp)，该制冷剂组合物包括混合物，混合物包含r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)，其中混合物中r-1336mzz-(z)的量在69％或约为69％重量至为81％或约为81％重量的范围内，并且混合物中r-1130-(e)的量在31％或约为31％重量至为19％或约为19％重量的范围内。
52.方面6.根据方面5的制冷系统，其中混合物中r-1336mzz-(z)的量在69％或约为69％重量至76％或约为76％重量的范围内，并且混合物中的r-1130-(e)的范围在从31％或约为31％重量至24％或约为24％重量的范围内。
53.方面7.根据方面5的制冷系统，其中混合物中r-1336mzz-(z)的量为75％或约为75％重量，并且混合物中r-1130-(e)的量为25％或约为25％重量。
54.方面8.根据方面5-7中任一方面的制冷系统，其中制冷剂组合物是用于低压冷水机组系统的低压制冷剂。
55.方面9.根据方面5-8中任一方面的制冷系统，还包括净化器。
56.方面10.根据方面5-9中任一方面所述的制冷系统，其中所述环境适宜的冷水机组制冷剂具有小于10的gwp。
57.方面11.根据任一项或方面5-10中任一方面所述的制冷系统，其中所述环境适宜的冷水机组制冷剂具有等于2或约为2的gwp。
58.方面12.一种给冷水机组系统填料的方法，包括：
59.从冷水机组系统中取出现有的制冷剂；
60.用环保的制冷剂组合物代替现有的制冷剂，该制冷剂组合物包括r-1336mzz-(z)和r-1130-(e)的混合物。
61.方面13.根据方面12所述的方法，其中现有的冷水机组制冷剂具有至少150的100年直接全球变暖潜能值(gwp)或消耗臭氧的制冷剂和润滑剂。
62.方面14.根据方面12所述的方法，其中现有的冷水机组制冷剂包括r-123和r-11中的至少一种。
63.方面15.根据方面12-14中任一方面所述的方法，还包括在更换现有制冷剂时保留现有冷水机组硬件。
64.方面16.根据方面12-15中任一方面所述的方法，其中所述环保的冷水机组制冷剂具有小于150的gwp。
65.方面17.根据方面16所述的方法，其中混合物中r-1336mzz-(z)的量在从69％或约为69％重量至81％或约为81％重量的范围内，并且混合物中r-1130-(e)的量在从31％或约为31％重量至19％或约为19％重量的范围内。
66.方面18.根据方面16所述的方法，其中混合物中r-1336mzz-(z)的量在从69％或约为69％重量至76％或约为76％重量的范围内，并且混合物中的r-1130-(e)的范围在从31％或约为31％重量至24％或约为24％重量的范围内。
67.方面19.根据方面16所述的方法，其中混合物中r-1336mzz-(z)的量为75％或约为75％重量，并且混合物中r-1130-(e)的量为25％或约为25％重量。
68.方面20.根据方面12-19中任一方面所述的方法，其中制冷剂组合物是低压制冷
剂，并且冷水机组系统是低压冷水机组系统。
69.方面21.根据方面12-20中任一方面所述的方法，其中所述环保的制冷剂组合物具有小于10的gwp。
70.方面22.根据方面12-21中任一方面所述的方法，其中所述环保的冷水机组制冷剂具有等于2或约为2的gwp。
71.方面23.根据方面12-21中任一方面所述的方法，还包括以下中的一个或多个：
72.通过齿轮改变或增加或调节变频驱动器和/或电动机尺寸来调节叶轮直径或速度变化；调整改进的蒸发器或具有更优化的管增强的冷凝器管；转换成包括聚酯、多元醇酯、聚乙烯醚和烷基苯中的一种的相容润滑剂；更换密封材料；调节孔口尺寸以优化制冷剂流速和蒸发器与冷凝器之间的密封；调节节能器的尺寸以允许制冷剂容量存储和运行的变化；更换或改变净化器以与环保的制冷剂组合物一起运行；并且调节、改变或更换控制装置以与环保的制冷剂组合物一起运行。
73.本说明书中使用的术语旨在描述特定实施例，而不是限制性的。除非另有明确说明，术语“一”、“一个”和“该”也包括复数形式。在使用术语“包括”和/或“包含”时，表示存在所述特征、整型、步骤、运行、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整型(integers)、步骤、操作、元件和/或组件。
74.关于前面的描述，应该理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行详细的改变，尤其是在所采用的结构材料和部件的形状、尺寸和部件布置方面。词语“实施例”可以指代但不一定指代相同的实施例。实施例和公开仅是示例性的。在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以设计出其他和进一步的实施例，本公开的真实范围和精神由所附权利要求指示。