[发明专利]用于热泵热水器的氢氟烃制冷剂组合物

说明书

本申请是申请日为2010年5月7日、申请号为201010225208.5、名称为“用于热泵热水器的氢氟烃制冷剂组合物”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及用作制冷剂的组合物。更准确地说，本发明涉及用于热泵热水器系统的氢氟烃制冷剂组合物。

背景技术

热水广泛应用于家庭住宅、商业建筑、加热工业、洗浴、工业加工等。燃气锅炉和电加热器主要用于供应热水。热泵热水器(HPWH)是另一种供应热水的设备。由于HPWH使用可再生能源作为热源，对环境影响低，因而在家用和轻工业(light commercial)应用上的使用迅速增长。

如图1所示，热泵热水器机装置(HPWH)主要包括由压缩机1、冷凝器2、膨胀装置(expansion device)3和蒸发器4组成的系统。蒸发器可以是空气源类型或水源类型。工作流体(制冷剂)被引入到HPWH系统，并通过使用真空泵在该系统中循环。在冷凝器中，在水和工作流体之间发生热交换。

在HPWH的循环周期，压缩机1将高压热工作流体蒸气排入到冷凝器2中。在冷凝器2中，热工作流体(2’侧)向水(2”侧)输出热并被冷凝成液体。水吸收工作流体的热量后变成热水。该流体然后流向膨胀装置3，并被节流为低压两相工作流体。上述低压两相工作流体流入蒸发器4，在蒸发器4中，流体吸收热量然后被蒸发为低压蒸汽，其然后进入到压缩机1中。工作流体以方向5流经HPWH系统。水以水流动方向6流经冷凝器2。

由于军团菌污染问题，对HPWH提出新的要求。现在HPWH系统需要提供水温60℃以上(ASHRAE指标12-2000)的水。在某些情况下，由于在连接管路中的温度下降，上述温度需要达到65℃。如下是对于一些HPWH的技术要求的例子：可靠性：最大压缩机排气温度110℃，最大排气压力28巴。性能：减少对环境影响的高效率，满足用户需要的可接受产能(capacity)。

当前热泵热水器使用的工作流体包括HCFC-22，HFC-134a，HFC-410A，HFC-407C和HFC-417A。但是，由于压缩机排气时的过高温度和压力，HCFC-22，HFC-410A和HFC-407C不适合供应60-65℃的热水，只能在现有的压缩机技术中应用。HFC-22已在全球范围淘汰，因为其破坏臭氧层且由于过高的排放温度和压力不能提供60-65℃的热水。HFC-407C由于排气温度和压力都非常高，不能提供60-65℃的热水。HFC-410A由于排气温度和压力都非常高，也不能提供60-65℃的热水。

HFC-134a和HFC-417A由于现有的压缩机技术，可以提供60-65℃的热水，但他们的表现不是很理想。HFC-134a可以在低排气温度和压力下供应60-65℃的热水，但其产能非常小需要使用一个大的压缩机。此外当环境温度低于5℃时，其能力大大降低。HFC-417A由于排气温度和压力对于现有的压缩机(排气压力超过28MPa)非常安全，作为热泵热水器机组的制冷剂，可提供60-65℃热水，因而非常受欢迎，但其能力和效率不是很理想。

发明内容

目前，已经发现新型制冷剂，其具有作为热泵热水器中的工作流体的优良的性能。这些制冷剂使得HPWH以可靠和高效的方式提供60至65℃热水。制冷剂是基于，在有或没有HFC-32的情况下，HFC-125、HFC-134a和HFC-143a的掺混物。

依据本发明的一方面，制冷剂包括五氟乙烷(HFC-125)、四氟乙烷(HFC-134a的)和三氟乙烷(HFC-143a)的掺混物。在一个实施方式中，该掺混物包括约8-34％重量的HFC-125、约48-53％重量的HFC-134a和约20-45％重量的HFC-143a。在进一步的实施方式中，以上的三个组分的总重量百分数为100％。在另一个实施方式中，上述三个组分的总重量百分数小于100％的制冷剂组合物，且在制冷剂组合物中还包括了其他组分。在进一步的实施方式中，除了上述三个组分外，其他的组分没有实质上影响制冷剂的基本和新的特点。