[发明专利]热传递组合物、方法和系统

说明书

本申请涉及热传递组合物、方法和系统。本发明公开了包含基本上由二氟甲烷(HFC‑32)和三氟碘甲烷(CF3I)组成的制冷剂的热传递组合物以及方法和系统，以及包含基本上由二氟甲烷(HFC‑32)和三氟碘甲烷(CF3I)和CO2组成的制冷剂的热传递组合物和方法和系统。

相关申请的交叉引用

本申请是申请日为2018年5月4日、申请号为201880043416.8、名称为″热传递组合物、方法和系统″的发明专利申请的分案申请。本申请要求2017年5月5日提交的美国临时申请号62/502,406的权益，该临时申请全文据此以引用方式并入。

技术领域

本发明涉及在包括热泵、空调和制冷应用在内的热交换系统中具有实用性的组合物、方法和系统，并且具体地讲涉及其中将使用制冷剂R-410A的类型的热传递系统中的组合物，即用于加热和冷却应用的制冷剂R-410A的替代物，以及改装热交换系统，包括被设计用于与R-410A一起使用的系统。

背景技术

采用制冷剂液体的机械制冷系统及相关热传递装置(诸如热泵和空调)在本领域中公知用于工业、商业和家庭用途。氯氟烃(CFC)在20世纪30年代被开发用作此类系统的制冷剂。然而，自20世纪80年代以来，CFC对平流层臭氧层的影响已成为更多关注的焦点。在1987年，很多政府签署了旨在保护全球环境的蒙特利尔议定书(Montreal Protocol)，为逐步淘汰CFC产品制定了时间表。CFC要用环境上更能接受的含氢材料即氢氯氟烃(HCFC)所取代。

一种最常用的氢氯氟烃制冷剂是二氟一氯甲烷(HCFC-22)。然而，此蒙特利尔议定书的后续修正案加速了这些CFC的淘汰，也为HCFC(包括HCFC-22)的淘汰制定了时间表。

响应于对CFC和HCFC的不可燃、无毒性替代物的需求，工业界已开发出多种具有零臭氧损耗潜势的氢氟烃(HFC)。采用R-410A(二氟甲烷(HFC-32)和五氟乙烷(HFC-125)的50∶50w/w共混物)作为空调和冷却器应用中的HCFC-22的工业替代物，因为它不会导致臭氧损耗。然而，R-410A不是R22的替代物的下降。因此，用R-410A替代R-22需要重新设计热交换系统内的主要部件，包括替换和重新设计压缩机以适应与R-22相比更高的操作压力和R-410A的体积容量。

虽然R-410A具有比R-22更可接受的臭氧损耗潜能值(ODP)，但由于其具有2088的高全球变暖潜能值，因此继续使用R-410A是有问题的。因此，本领域需要用环境上更能接受的替代物来替代R-410A。

本领域应当理解，高度期望任何替代热传递流体具有马赛克特性，包括优异的热传递特性，尤其是与具体应用的需要完全匹配的热传递特性，化学稳定性，低毒性或无毒性，不易燃性，润滑剂相容性和/或润滑剂混溶性等等。此外，R-410A的任何替代物理想地将是R-410A的操作条件的良好匹配，以便避免系统的修改或重新设计。识别满足所有这些要求(其中许多是不可预测的)的热传递流体是一个重大挑战。

关于效率和使用，重要的是应注意，由于对电能的需求增加，制冷剂热力学性能或能量效率的损失可导致化石燃料使用的增加。因此，使用此类制冷剂将具有负面的二次环境影响。

易燃性以及在一些情况下的许多热传递应用的基本特性被认为很重要。因此，在此类组合物中使用化合物以获得不可燃的制冷剂(如果可能的话)通常较为有利。如本文所用，术语“不可燃”是指在ASHRAE标准34-2013所述和ASHRAE标准34-2013的附录B1所述的条件下，根据ASTM标准E-681-2001被测为不可燃的化合物或组合物。

对于维持系统效率以及压缩机的正常和可靠的运行，至关重要的是，在蒸气压缩热传递系统中循环的润滑剂返回到压缩机以执行其预期的润滑功能。否则，润滑剂可能积聚并积累在系统的盘管和管道中，包括在热传递组件中。此外，当润滑剂积聚在蒸发器的内表面上时，它降低了蒸发器的热交换效率，从而降低了系统的效率。