CN103289648A

CN103289648A - 一种替代R134a的环保节能制冷剂

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Publication number: CN103289648A
Application number: CN2013101690298A
Authority: CN
Inventors: 陈国展; 陈振乐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明涉及一种替代R134a的环保节能制冷剂，由二甲醚、1,1-二氟乙烷及五氟乙烷组成，其制备方法是将上述各组分在液相状态下按质量百分比进行物理混合而成。本发明具有的有益效果是：本发明制冷剂满足欧盟对制冷剂的环保要求，其ODP为0，GWP远小于R134a，且低于150；在可燃性方面，本发明将二甲醚的A3级提高至A2级，安全隐患大大减小；在热工参数及性能方面，本发明热工参数与R134a接近，可直接充灌替换R134a，传热性能更佳，容积制冷量较R134a更大，为R134a的理想替代品。

Description

一种替代R134a的环保节能制冷剂

技术领域

本发明属于制冷剂技术领域，尤其涉及一种替代R134a的环保节能制冷剂。

背景技术

欧盟规定：从2017年1月1日起所有新出厂的车辆将全面禁止使用GWP值超过150的氟化气体制冷剂的空调***。R134a属于HFCs系列的制冷剂，由于其ODP值为0，具有不易燃，不***，无毒，无刺激性无腐性等优点，在冰箱、冰柜及空调等制冷领域被广泛使用。虽然其ODP值为0，但是因其GWP值高达1300，不符合欧盟规定，将面临被全面替代，这意味着R134a即将完全退出历史舞台。

二甲醚作为一种新兴的环保制冷剂，具有不破坏臭氧作用，不产生温室效应；具有惰性、无致癌性、几乎无毒、可燃等特性。由于其热力性质与R134a接近，采用二甲醚替代R134a时，无需更换***主要部件，已成为R134a替代品的主要研究对象之一。但是由于二甲醚可燃性为A3级，存在安全隐患，导致其推广使用较难。此外，由于二甲醚对制冷***的密封橡胶具有腐蚀作用，不利于***正常运行。在众多关于二甲醚的制冷剂专利中，仅考虑了其热工性能是否优良，而极少考虑其腐蚀性对制冷***的影响，目前，基于二甲醚的制冷剂研究及多项相关专利已公开。

碳氢制冷剂R436a替代R134a。R436a是碳氢化合物天然冷媒，其ODP值为0，GWP值为3，不损坏臭氧层，几乎无温室效应。其热工性能与R134相近，更换制冷剂时无须变更制冷***，与R134a的润滑油兼容性良好，可直接充至R134a制冷***中。R436a的蒸发潜热大，分子量小，流动阻力小。但是，由于其可燃性级别为A3级，安全隐患大，不利于推广运用。

专利CN200680035307中公开了一种安全、无毒的用于取暖／热水供应***的混合制冷剂，该制冷剂在气相状态下，通过混合二甲醚和二氧化碳制备得到。

专利CN200710013386发明了一种应用于汽车空调中替代R134a的制冷剂组合物。该制冷剂由二甲醚（DME或RE170、1,1－二氟乙烷（R152a）和异丁烷（R600a）组成。可作为汽车空调中R134a的替代制冷剂。

专利CN200710013387中发明了提供一种应用于汽车空调中替代R134a的制冷剂组合物。该制冷剂由二甲醚、三氟碘甲烷和异丁烷组成。

专利CN200810097393中公开了一种三元近共沸制冷剂，该制冷剂为由1,1,2,2-四氟乙烷、二甲醚和丙烷三种物质组成的三元混合物。该混合制冷剂适用于单级压缩制冷***，可替代传统R502和R22。

专利CN200810231909中公开了一种空调用环保混合制冷剂，按质量百分比含：10～40%的二甲醚、55～85%的丙烯和5～35%的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷。可作为家用空调中R22的理想替代制冷剂。

专利CN200810231911中公开了一种含二甲醚、五氟乙烷及丙烷的环保混合制冷剂，该制冷剂主要用于替代家用空调中R22。

专利CN200910023799中公开了一种高效环保型混合制冷剂，该制冷剂由三元混合物二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷组成。该制冷剂可用于替代R22的制冷剂，而且无需改动现有的设备和生产线，可直接进行充罐。

专利CN200910184064中发明了一种碳氢混合空调制冷剂，由丙烯、二甲醚、五氟丙烷组成。对于家用空调，无需改动原有设备，可实现灌注式替代R22。

专利CN200910184065中公开了一种用于汽车空调的碳氢混合制冷剂，由丙烯、二甲醚以及五氟丙烷混合组成，用以替代汽车空调中的R134a制冷剂。

专利CN201010196224中公开了一种低ＧＷＰ值的制冷剂组合物，它由2,3,3,3-四氟丙烯（HFO—1234yf）、1,1-二氟乙烷（HFC—152a）和二甲醚（DME）组成。可以直接使用于现有R134a制冷***，不需要压缩机的重新设计。

上述已公开的基于二甲醚的制冷剂专利中，有的制冷剂可燃性大，属A3级，存在安全隐患；有的单位体积制冷量偏小，更换后***达不到设计效果；有的制冷剂与空调***兼容性较差，不利于更换现有的制冷剂；有的制冷剂滑移温度过大，不利于***正常运行；有的制冷剂制冷效率偏低，不利于节能运行等等。

发明内容

本发明旨在提供一种替代R134a的环保节能制冷剂，环保、节能、安全、可靠，且在不需更换制冷***主要部件的情况下，可直接充灌替代R134a。

一种替代R134a的环保节能制冷剂，由二甲醚、1,1-二氟乙烷及五氟乙烷组成，各组分质量百分比如下：

二甲醚： 50%—70%

1,1-二氟乙烷： 20%—30%

五氟乙烷：10%—20%

本发明所述的制冷剂，其制备方法是将上述各组分在液相状态下按质量百分比进行物理混合。

上述组分中的二甲醚，其化学分子式为CH3OCH3，摩尔质量为46.07，标准沸点为-24.81℃，临界温度为127.15℃，临界压力为5.34MPa。

上述组分中的1,1-二氟乙烷，其化学分子式为CH3CHF2，摩尔质量为66.05，标准沸点为-24.02℃，临界温度为113.26℃，临界压力为4.52MPa。

上述组分中的五氟乙烷，其化学分子式为CHF2CF3，摩尔质量为120.02，标准沸点为-48.35℃，临界温度为66.05℃，临界压力为3.59MPa。

本发明具有的有益效果是：该制冷剂工作压力与R134a非常接近，且其ODP值为0，不破坏大气臭氧层；GWP值为100～120，小于R134a的GWP值，排放后的温室效应较小；本制冷剂可燃性级别达到A2级；混合型制冷剂能够在不改变***主要部件的条件下直接充灌替代R134a。

其环保节能的显著优点及优良效益具体表现如下：。

a、环保效益

本发明具有明显的环保效益。表一给出了本发明制冷剂与二甲醚、R134a的环保指标。从表一可看出：本发明臭氧破坏指标（ODP）与二甲醚、R134a相同，均为0，不会破坏大气臭氧层；对于温室效应指标（GWP），R134a制冷剂的GWP值达到1300，而本发明GWP值为100～120，满足欧盟提出的GWP不大于150的要求。由此可见：本发明与二甲醚制冷剂均满足相关环境效益要求。

表一制冷剂环境效益比较

制冷剂	臭氧破坏指标（ODP）	温室效应指标（GWP）
			本发明	0	100—120
R134a	0	1300
			二甲醚	0	0
相关要求	ODP=0	GWP<150

b、安全效果

本发明制冷剂无毒性，可燃级别为A2级。由表二可知：相对于二甲醚而言，本发明制冷剂将二甲醚的A3级安全性提高至A2级。

表二制冷剂安全效果比较

制冷剂	本发明	R134a	二甲醚
				安全级别	A2	A1	A3

c.热工参数

表三给出了本发明制冷剂、R134a及二甲醚在中央空调冷水机组常用工况（蒸发温度：3℃；冷凝温度：40℃；过冷度5℃；过热度5℃）下的热工参数。由表三可以看出：本发明制冷剂蒸发压力和冷凝压力与R134a非常接近，排气温度也较为接近，可在不更换制冷***主要部件的条件下，直接充灌替换R134a。从表三可明显看出：二甲醚排气温度较高，相对专利CN00128145中公布的以二甲醚为主，添加部分阻燃剂等物质的制冷剂，本发明制冷剂体现了排气温度低的优点。本专利滑移温度小，属于近共沸制冷剂，有利于***稳定运行。

表三制冷剂热工参数比较

制冷剂	蒸发压力(MPa)	冷凝压力(MPa)	排气温度(℃)	滑移温度(℃)
					本发明	0.309—0.337	0.912—1.153	60.52—70.28	0.3—0.8
R134a	0.326	1.0166	59.44	——
					二甲醚	0.2958	0.8891	70.63	——

d、制冷性能

表四制冷剂制冷性能比较

由表四可知：在上述工况下，本发明制冷剂容积制冷量较R134a及二甲醚都大，为R134a容积制冷量的1.00—1.18倍，直接更换R134a后，其制冷效果更佳；由于本发明质量制冷量较R134a高1.90—2.15倍，故其充灌量将大大减少，约为R134a的50%左右；本发明制冷剂的COP与R134a相当，在较佳条件下，本发明制冷剂COP为R134a的1.05倍。

综合上述方面，在环保方面，本发明制冷剂满足欧盟对制冷剂的环保要求，其ODP为0，GWP远小于R134a，且低于150；在可燃性方面，本发明将二甲醚的A3级提高至A2级，安全隐患大大减小；在热工参数及性能方面，本发明热工参数与R134a接近，可直接充灌替换R134a，传热性能更佳，容积制冷量较R134a更大。故本发明制冷剂为R134a的理想替代品。

具体实施方式

为了进一步理解本发明的优点，下面举出几个具体的实施例，各实施例中各组分的比例均为质量百分比。

本发明制冷剂由质量百分比为50%—70%的二甲醚，20%—30%的1,1-二氟乙烷，10%—20%的五氟乙烷在在液相状态下以物理状态混合。

实施例中的二甲醚的化学分子式为CH3OCH3，摩尔质量为46.07，标准沸点为-24.81℃，临界温度为127.15℃，临界压力为5.34MPa；1,1-二氟乙烷化学分子式为CH3CHF2，摩尔质量为66.05，标准沸点为-24.02℃，临界温度为113.26℃，临界压力为4.52MPa；五氟乙烷化学分子式为CHF2CF3，摩尔质量为120.02，标准沸点为-48.35℃，临界温度为66.05℃，临界压力为3.59MPa。

实施例一：

将60%的二甲醚，30%的1,1-二氟乙烷，10%的五氟乙烷在液相下进行物理混合后作为制冷剂。

实施案例2：

将60%的二甲醚，25%的1,1-二氟乙烷，15%的五氟乙烷在液相下进行物理混合后作为制冷剂。

实施案例3：

将60%的二甲醚，20%的1,1-二氟乙烷，20%的五氟乙烷在液相下进行物理混合后作为制冷剂。

实施案例4：

将65%的二甲醚，25%的1,1-二氟乙烷，10%的五氟乙烷在液相下进行物理混合后作为制冷剂。

实施案例5：

将65%的二甲醚，20%的1,1-二氟乙烷，15%的五氟乙烷在液相下进行物理混合后作为制冷剂。

实施案例6：

将70%的二甲醚，20%的1,1-二氟乙烷，10%的五氟乙烷在液相下进行物理混合后作为制冷剂。

在蒸发温度3℃，冷凝温度40℃，过冷温度5℃，过热温度5℃的工况下，上述各种案例的制冷参数及性能参数见表五。

表五本发明各实施案例与其他制冷剂的制冷性能比较

Claims

1.一种替代R134a的环保节能制冷剂，其特征在于，由二甲醚、1,1-二氟乙烷及五氟乙烷组成，各组分质量百分比如下：

二甲醚： 50%～70%

1,1-二氟乙烷： 20%～30%

五氟乙烷： 10%～20% 。

2.根据权利要求1所述的环保节能制冷剂，其特征在于，各组分质量百分比为：

二甲醚： 60%～65%

1,1-二氟乙烷： 20%～25%

五氟乙烷： 10%～15% 。

3.根据权利要求1所述的环保节能制冷剂，其特征在于，所述组分中的二甲醚，其化学分子式为CH3OCH3，摩尔质量为46.07，标准沸点为-24.81℃，临界温度为127.15℃，临界压力为5.34MPa。

4.根据权利要求1所述的环保节能制冷剂，其特征在于，所述组分中的1,1-二氟乙烷，其化学分子式为CH3CHF2，摩尔质量为66.05，标准沸点为-24.02℃，临界温度为113.26℃，临界压力为4.52MPa。

5.根据权利要求1所述的环保节能制冷剂，其特征在于，所述组分中的五氟乙烷，其化学分子式为CHF2CF3，摩尔质量为120.02，标准沸点为-48.35℃，临界温度为66.05℃，临界压力为3.59MPa。

6.根据权利要求1所述的环保节能制冷剂的制备方法，其特征在于，将所述各组分在液相状态下按质量百分比进行物理混合。