[發明專利]一種直接替代R134a的節能環保型碳氫混合制冷劑及其應用

在審

• 申請號: 202111355873.0
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114163977A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 何國庚;劉菁菁
• 申請（專利權）人: 湖北瑞能華輝能源管理有限公司
• 主分類號: C09K5/04
• 分類號: C09K5/04
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳熙

本發明屬于制冷劑技術領域，具體涉及一種直接替代R134a的節能環保型碳氫混合制冷劑及其應用。該碳氫混合制冷劑由以下質量百分比的各組分組成：丙烷(R290)32％～38％，異丁烷(R600a)68％～62％。本發明的直接替代R134a的節能環保型碳氫混合制冷劑相比于R134a，相同工況條件下，單位容積制冷量相當，無需重新設計壓縮機，理論性能系數COP高10％左右，具有明顯的節能效應，壓縮機排氣溫度低，提高了壓縮機的可靠性和使用壽命，壓縮比小，提高輸氣系數，減少壓縮過程的不可逆損耗，進一步提高制冷系統的能效。本發明所提供的碳氫混合制冷劑與R134a常用的潤滑油以及礦物油均有良好的溶解性，可直接用于替代R134a。

技術領域

本發明屬于制冷劑技術領域，具體涉及一種直接替代R134a的節能環保型碳氫混合制冷劑及其應用。

背景技術

R134a因其無毒性、不可燃、對臭氧層無破壞、熱物性優異等特點廣泛應用于冰箱、冷柜、汽車空調以及大型冷水機組等制冷系統中。但是，隨著對環境問題越來越重視，R134a的使用因其較高的全球變暖潛值開始逐漸受到越來越多的限制。歐盟在2004年規定，自2011年開始，歐盟國家所新推出的汽車空調系統中所使用的制冷劑的GWP值必須小于150，而2017年開始將禁止汽車空調系統使用GWP值大于150的制冷劑；此外，2016年通過的基加利修正案都加強了有高溫室效應的HFCs的管控，在未來將會大幅削減R134a等制冷劑的使用。實際上，在冰箱冷柜領域，除少量冷柜還在使用R134a制冷劑外，R134a基本上已經被更加環保節能的R600a制冷劑所取代。

但是在R600a替代R134a是一直存在R600a單位容積制冷量小、相同制冷量條件下R600a壓縮機排量需要更大的問題，或者單位容積制冷量接近，但COP值有不如R600a。近年來有不少研究人員開始對混合制冷劑進行開發，尤其是R290、R290等制冷劑與R600a混合制冷劑研究，以期能找到更合適的替代制冷劑。

申請公布號為CN102775964A提出了一種由63～100％丙烷和0～37％異丁烷組成的碳氫混合制冷劑、CN105441030A提出了一種由60～100％丙烷和0～40％異丁烷組成的碳氫混合制冷劑、CN 101270274A提出了一種由54～65％丙烷和30～40％異丁烷再加上3～8％潤滑油組成的碳氫混合制冷劑、CN1740262A提出了兩種分別由54％丙烷和45.5％異丁烷再加上0.5％四氫噻吩組成的碳氫混合制冷劑以及61％丙烷和38.5％異丁烷再加上0.5％四氫噻吩組成的碳氫混合制冷劑、CN 101402847A提出了一種由80～89％丙烷和11～20％異丁烷組成的碳氫混合制冷劑和CN 107603566 A提出了一種由66～100％丙烷和0～34％異丁烷組成的碳氫混合制冷劑，這些混合制冷劑的共同特點是丙烷的比例都比異丁烷的比例大，具有更大的單位容積制冷量和更高的排氣溫度，而且丙烷的比例越大，單位容積制冷量越大(比R134a的單位容積制冷量大得多)，標準大氣壓下的泡點溫度也越低(比R134a的沸點溫度低得多)，實際上也更接近于R290替代R22的情況，而且排氣溫度也越高。專利申請號CN 103604040 A則提出了一種由30％丙烷和70％異丁烷組成的碳氫混合制冷劑及其罐裝步驟和排出步驟，沒有對碳氫混合制冷劑的特點、關鍵參數和性能等進行任何具體說明。專利申請號CN113004870A也提出了丙烷(R290)和異丁烷(R600a)或丁烷(R600)構成的混合制冷劑，但從器發明實施例來看，這個發明的目標是混亂的，或者說是不明確的。在發明說明書的表3的實施例4-9(R290與R600a混合)中，其理論COP與R134a制冷劑理論COP的比值均在108％以下，最低的僅為103％，能效提升率有限，節能效果不是很明顯，特別是單位容積制冷量變化很大，從只有R134a單位容積制冷量的72％到130％，單位容積制冷量相差較大時(超過7％即國家標準允許的測量誤差)，是不能直接替代R134a的(小了，制冷量不足，滿足不了設計要求；多了，浪費制冷量，浪費能源)，需要重新設計壓縮機。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提供了一種可直接替代R134a的節能環保型碳氫混合制冷劑及其應用。