高效率制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種制冷系統(tǒng)包括第一、基本上在室外的、兩相熱傳遞流體蒸氣壓縮循環(huán)環(huán)路，其包括壓縮機(jī)、熱交換器冷凝器、膨脹裝置以及熱交換器蒸發(fā)器冷凝器的吸熱側(cè)，所述壓縮機(jī)、熱交換器冷凝器、膨脹裝置以及吸熱側(cè)通過導(dǎo)管連接在封閉環(huán)路中且其中安置有臨界溫度大于或等于31.2℃的第一熱傳遞流體。所述系統(tǒng)也包括經(jīng)由所述熱交換器蒸發(fā)器冷凝器將熱傳遞到所述第一環(huán)路的第二、至少部分在室內(nèi)的、兩相熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路。所述第二環(huán)路包括所述熱交換器蒸發(fā)器冷凝器的排熱側(cè)、液體泵以及熱交換器蒸發(fā)器，所述排熱側(cè)、液體泵以及熱交換器蒸發(fā)器通過導(dǎo)管連接在封閉環(huán)路中且其中安置有具有ASHRAEA級毒性等級以及ASHRAE1或2L級可燃性等級的第二熱傳遞流體。
【專利說明】高效率制冷系統(tǒng)
[0001]發(fā)明背景
本文中公開的主題一般來說涉及氟化烴組合物以及其使用。
[0002]制冷系統(tǒng)在HVAC&R (加熱、通風(fēng)、空調(diào)和制冷)領(lǐng)域中是已知的，并且操作以壓縮熱傳遞流體并使所述熱傳遞流體在連接多個部件的閉環(huán)熱傳遞流體回路中循環(huán)，以將熱從待遞送到氣候受控空間的二次流體傳遞走。在基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中，在壓縮機(jī)中將熱傳遞流體從較低壓壓縮到較高壓且遞送到下游的排熱熱交換器，對于流體是亞臨界的且排熱熱交換器也用以將熱傳遞流體從氣態(tài)冷凝到液態(tài)的應(yīng)用來說，所述排熱熱交換器常稱作冷凝器。從排熱熱交換器(在所述排熱熱交換器處熱通常從熱傳遞流體傳遞到周圍環(huán)境)，高壓熱傳遞流體流到膨脹裝置，在所述膨脹裝置處，它膨脹到較低的壓力和溫度且接著傳送到蒸發(fā)器，在所述蒸發(fā)器處，熱傳遞流體使待遞送到受調(diào)節(jié)環(huán)境的二次流體冷卻。從蒸發(fā)器，熱傳遞流體返回到壓縮機(jī)。制冷系統(tǒng)的一個常見實(shí)例是空調(diào)系統(tǒng)，所述空調(diào)系統(tǒng)操作以對待遞送到氣候受控區(qū)或空間中的空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)(冷卻且通常也除濕)。其他實(shí)例可包括用于需要冷凍環(huán)境的各種應(yīng)用的制冷系統(tǒng)。
[0003]歷史上，常規(guī)HFC和HCFC熱傳遞流體(例如R22、R123、R407C、R134a、R410A和R404A)已用在空調(diào)和制冷應(yīng)用中。然而，近來，對全球變暖以及在一些情況下對臭氧耗竭的擔(dān)憂已導(dǎo)致了對替代熱傳遞流體的需要。在一些情況中，已提出使用天然熱傳遞流體，例如R744 (CO2), R718 (水)或R717 (氨)。各種已知和已提出的熱傳遞流體各自具有它們自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，與許多基于烴的熱傳遞流體相比，CO2作為熱傳遞流體提供了零臭氧耗竭潛勢以及低全球變暖潛勢。然而，許多已提出的具有CO2作為熱傳遞流體的系統(tǒng)要求C02維持在超臨界流體狀態(tài)，這樣可能會增加設(shè)備和操作復(fù)雜性以及成本。因此，一直持續(xù)存在對提供經(jīng)改善的性能、環(huán)境足跡、成本或其任何組合的新制冷系統(tǒng)的需要。
[0004]發(fā)明簡述
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種制冷系統(tǒng)包括第一、基本上在室外的、兩相熱傳遞流體蒸氣/壓縮循環(huán)環(huán)路，其包括壓縮機(jī)、熱交換器冷凝器、膨脹裝置以及熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器的吸熱側(cè)，所述壓縮機(jī)、熱交換器冷凝器、膨脹裝置以及吸熱側(cè)通過導(dǎo)管連接在封閉流體循環(huán)環(huán)路中且其中安置有臨界溫度大于或等于31.2°C的第一熱傳遞流體。所述系統(tǒng)也包括第二、至少部分在室內(nèi)的、兩相熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路，其經(jīng)由所述熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器將熱傳遞到所述第一熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路，所述第二熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路包括所述熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器的排熱側(cè)、液體泵以及熱交換器蒸發(fā)器，所述排熱側(cè)、液體泵以及熱交換器蒸發(fā)器通過導(dǎo)管連接在封閉流體循環(huán)環(huán)路中且其中安置有具有ASHRAE A級毒性等級以及ASHRAE I或2L級可燃性等級的第二熱傳遞流體。
[0005]應(yīng)理解，基本上在室外的意思是，環(huán)路和部件如果不是全部那么也有大部分處于室外，但是基本上在室外的第一環(huán)路的部分可以在室內(nèi)。應(yīng)理解，至少部分在室內(nèi)的意思是，環(huán)路以及其部件的至少部分是在室內(nèi)。至少部分在室內(nèi)的環(huán)路可用以從離建筑物的外墻很遠(yuǎn)的室內(nèi)位置傳遞熱且對熱傳遞流體的可燃性和毒性具有更嚴(yán)格的要求。基本上在室外的環(huán)路可用以將熱從室內(nèi)環(huán)路傳遞到外部環(huán)境，且可利用所選擇的熱傳遞流體來向室外環(huán)路提供熱力，所述熱力有效率地起作用，同時又滿足關(guān)于全球變暖潛勢(GffP )和臭氧耗竭潛勢(ODP)的目標(biāo)。
[0006]附圖簡述
在本說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求書中明確地指出被視為本發(fā)明的主題且清楚地要求所述主題的權(quán)利。從以下結(jié)合附圖所作的詳細(xì)描述中明顯看出本發(fā)明的前述和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
圖1是描繪具有主要和次要熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路的熱傳遞系統(tǒng)的示意框圖；以及圖2是用于使主要熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路系統(tǒng)(如同圖1中描繪的主要熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路系統(tǒng))中的熱傳遞流體膨脹的兩相噴射器的示意圖。
[0007]發(fā)明詳細(xì)描述
在圖1中以框圖形式示出具有第一和第二熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路的示例性熱傳遞系統(tǒng)。如圖1所示，第一流體循環(huán)環(huán)路100中的壓縮機(jī)110對氣態(tài)的第一熱傳遞流體進(jìn)行加壓，這加熱了流體且提供壓力以使流體在所述系統(tǒng)中循環(huán)。從壓縮機(jī)110離開的熱的經(jīng)加壓氣態(tài)熱傳遞流體經(jīng)由導(dǎo)管115流到熱交換器冷凝器120，所述熱交換器冷凝器充當(dāng)熱交換器以將熱從熱傳遞流體傳遞到周圍環(huán)境，例如傳遞到通過風(fēng)扇122經(jīng)由導(dǎo)管124吹過熱交換器冷凝器120的空氣。熱的熱傳遞流體在冷凝器120中冷凝為經(jīng)加壓中溫液體。從冷凝器120離開的液態(tài)熱傳遞流體經(jīng)由導(dǎo)管125流到膨脹裝置130，在所述膨脹裝置處減小壓力。離開膨脹裝置130的壓力減小的液態(tài)熱傳遞流體經(jīng)由導(dǎo)管135流到熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140的吸熱側(cè)，所述熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器充當(dāng)熱交換器以從次要流體循環(huán)環(huán)路200中的第二熱傳遞流體吸收熱量，且使第一熱傳遞流體蒸發(fā)以便產(chǎn)生氣態(tài)的熱傳遞流體以經(jīng)由導(dǎo)管105饋送給壓縮機(jī)110，因此完成第一流體循環(huán)環(huán)路。
[0008]第二流體循環(huán)環(huán)路200中的第二熱傳遞流體將熱從熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140的排熱側(cè)傳遞給熱交換器140的吸熱側(cè)上的第一熱傳遞流體，且第二熱傳遞流體蒸氣在所述過程中冷凝以形成液態(tài)的第二熱傳遞流體。液態(tài)的第二熱傳遞流體離開熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140，并且流經(jīng)導(dǎo)管205，作為液體泵210的進(jìn)料流。液態(tài)的第二熱傳遞流體以高于泵入口壓力的壓力離開泵210且經(jīng)由導(dǎo)管215流到熱交換器蒸發(fā)器220，在所述熱交換器蒸發(fā)器處，熱傳遞給通過風(fēng)扇225吹過導(dǎo)管230的空氣。液態(tài)的第二熱傳遞流體在熱交換器蒸發(fā)器220中蒸發(fā)，且氣態(tài)的第二熱傳遞流體離開熱交換器蒸發(fā)器220并經(jīng)由導(dǎo)管235流到熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140的排熱側(cè)，在所述熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器處，它冷凝且將熱傳遞給主要流體循環(huán)環(huán)路100中的第一熱傳遞流體，因此完成第二流體循環(huán)環(huán)路200。
[0009]在另一示例性實(shí)施方案中，第二流體循環(huán)環(huán)路200可包括并聯(lián)地安置在流體循環(huán)環(huán)路中的多個熱交換器蒸發(fā)器(以及隨附的風(fēng)扇)。這可以通過在導(dǎo)管215中包括集管(未圖示)以將從泵210輸出的第二熱傳遞流體并行地分配到多個導(dǎo)管來實(shí)現(xiàn)，所述多個導(dǎo)管各自通向不同的熱交換器蒸發(fā)器(未圖示)。每一熱交換器蒸發(fā)器的輸出將饋送到另一集管(未圖示)中，所述集管將饋料到導(dǎo)管235中。具有多個并聯(lián)熱交換器蒸發(fā)器的此類系統(tǒng)可提供從室內(nèi)環(huán)境內(nèi)的許多位置進(jìn)行熱傳遞，而不要求每一室內(nèi)單元具有單獨(dú)的室外流體分配環(huán)路，這種情況不能使用基于常規(guī)兩相可變制冷劑流動系統(tǒng)的室內(nèi)環(huán)路來容易地實(shí)現(xiàn)，所述可變制冷劑流動系統(tǒng)要求每一蒸發(fā)器具有一膨脹裝置。在第一流體循環(huán)環(huán)路100中可任選地采用類似配置，以包括并聯(lián)地安置在所述流體循環(huán)環(huán)路中的多個熱交換器冷凝器(以及隨附的風(fēng)扇和膨脹裝置)，其中導(dǎo)管115中的集管(未圖示)將第一熱傳遞流體并行地分配給各自通向不同的熱交換器冷凝器和膨脹裝置(未圖示)的多個導(dǎo)管且導(dǎo)管135中的集管(未圖示)用于將所述并聯(lián)流體流動路徑再結(jié)合。當(dāng)使用多個熱交換器冷凝器時，熱交換器冷凝器和膨脹裝置的數(shù)目一般將會少于熱交換器蒸發(fā)器的數(shù)目。
[0010]第一熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路利用在可燃性和/或毒性方面沒有限制的熱傳遞流體，且此環(huán)路是基本上在室外的環(huán)路。第二熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路利用滿足某些可燃性和毒性要求的熱傳遞流體，且此環(huán)路是基本上在室內(nèi)的環(huán)路。應(yīng)理解，基本上在室外的意思是，環(huán)路如果不是全部那么也有大部分處于室外，但是基本上在室外的第一環(huán)路的部分可以在室內(nèi)且基本上在室內(nèi)的第二環(huán)路的部分可以在室外。在示例性實(shí)施方案中，室外環(huán)路的任何室內(nèi)部分以密封的方式與室內(nèi)的其他受保護(hù)部分隔離，使得第一熱傳遞流體的任何泄漏都不會散逸到室內(nèi)結(jié)構(gòu)的受保護(hù)部分。在另一示例性實(shí)施方案中，基本上在室外的環(huán)路以及其部件全部位于室外。應(yīng)理解，至少部分在室內(nèi)的意思是，環(huán)路以及其部件的至少部分是在室內(nèi)，但一些部件(例如液體泵210和/或熱交換器蒸發(fā)器冷凝器140)可位于室外。至少部分在室內(nèi)的環(huán)路可用以從離建筑物的外墻很遠(yuǎn)的室內(nèi)位置傳遞熱且對熱傳遞流體的可燃性和毒性具有更嚴(yán)格的要求?；旧显谑彝獾沫h(huán)路可用以將熱從室內(nèi)環(huán)路傳遞到外部環(huán)境，且可利用所選擇的熱傳遞流體來向室外環(huán)路提供熱力，所述熱力有效率地起作用，同時又滿足關(guān)于全球變暖潛勢和臭氧耗竭潛勢的目標(biāo)。基本上在室外的環(huán)路的部分放置于室內(nèi)或室內(nèi)環(huán)路的部分放置于室外將部分取決于熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器的放置和配置，在所述熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器處，所述兩個環(huán)路熱接觸。在熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器處于室外的示例性實(shí)施方案中，第二環(huán)路的導(dǎo)管205和/或235的部分則將延伸穿過建筑物外墻以與室外熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140連接。在熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140處于室內(nèi)的示例性實(shí)施方案中，第一基本上在室外的環(huán)路的導(dǎo)管105和/或135的部分則將延伸穿過建筑物外墻以與室內(nèi)熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140連接。在第一環(huán)路的部分延伸到室內(nèi)的此類實(shí)施方案中，則可以為熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140以及導(dǎo)管105和/或135的室內(nèi)延伸部分提供向外部通風(fēng)的殼罩。在另一示例性實(shí)施方案中，熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140可與外墻集成，使得任一流體循環(huán)環(huán)路都不會穿過其主要(室內(nèi)或室外)區(qū)域的外側(cè)。
[0011]用在第一流體循環(huán)環(huán)路中的熱傳遞流體的臨界溫度大于或等于31.2°C，更具體來說大于或等于35°C，這有助于使得它能夠在正常操作條件下維持兩種相。供用在第一流體循環(huán)環(huán)路中的示例性熱傳遞流體包括但不限于飽和烴(例如丙烷、異丁烷)、不飽和烴(例如丙烯)、R32、R152a、氨、R1234 異構(gòu)體(例如，R1234yf、R1234ze、R1234zf)、R410a 以及包括前述各項(xiàng)中的一者或一者以上的混合物。
[0012]用在第二流體循環(huán)環(huán)路中的熱傳遞流體具有ASHRAE A級毒性等級和ASHRAE I或2L級可燃性等級。供用在第二流體循環(huán)環(huán)路中的示例性熱傳遞流體包括但不限于亞臨界流體CO2、包括R1234異構(gòu)體(例如，R1234yf、R1234ze)和R134異構(gòu)體(例如，R134a、R134)或R32的混合物、2相水或包括前述各項(xiàng)中的一者或一者以上的混合物。在另一示例性實(shí)施方案中，第二熱傳遞流體包括至少25 wt%、且更具體來說至少50 wt%的亞臨界流體C02。在又一示例性實(shí)施方案中，第二熱傳遞流體包括納米粒子以提供增強(qiáng)的導(dǎo)熱性。示例性納米粒子包括但不限于粒子大小小于500 nm (更具體來說小于200 nm)的粒子。在示例性實(shí)施方案中，納米粒子的比熱大于第二流體的比熱。在又一示例性實(shí)施方案中，納米粒子的導(dǎo)熱性大于第二流體的導(dǎo)熱性。在另一示例性實(shí)施方案中，納米粒子的比熱大于至少5 J/mo I.K (更具體來說至少20 J/mol.K),和/或?qū)嵝灾辽?.5 ff/m.K (更具體來說至少I ff/m.K)ο在另一示例性實(shí)施方案中，第二熱傳遞流體包括大于O wt%且小于或等于10wt%的納米粒子,更具體來說是從0.01 wt%到5 wt%的納米粒子。示例性納米粒子包括但不限于碳納米管以及金屬或準(zhǔn)金屬氧化物(例如Si203、CuO或Al2O3X
[0013]用在第一熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路中的膨脹裝置可以是任何種類的已知熱膨脹裝置，包括簡易孔口或熱膨脹閥(TXV)或電可控膨脹閥(EXV)?？蓪ε蛎涢y進(jìn)行控制以控制熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器的吸熱側(cè)的出口處的過熱且優(yōu)化系統(tǒng)性能。此類裝置以及其操作在本領(lǐng)域中是眾所周知的且無需在本文中再做詳細(xì)闡釋。在另一示例性實(shí)施方案中，熱膨脹裝置包括兩相噴射器加液體/蒸氣分離器總成，所述總成可通過工作恢復(fù)來恢復(fù)原本在TXV或EXV中會損失的節(jié)流損失而提供增加的效率。此類兩相噴射器總成在本領(lǐng)域中也是眾所周知的，如US 3，670，519中所公開，US 3，670，519的公開內(nèi)容以全文引用方式并入本文中。在示例性實(shí)施方案中，兩相噴射器包括電控膨脹閥，如US 3，701，264中所公開，US3，701, 264的公開內(nèi)容以全文引用方式并入本文中。圖2中示出了兩相噴射器到第一熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路中的集成。圖2中的流體循環(huán)環(huán)路與圖1中的大體上相同，除了從熱交換器冷凝器120離開的液態(tài)第一熱傳遞流體經(jīng)由導(dǎo)管125流到噴射器131之外。蒸氣態(tài)第一熱傳遞流體從熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140經(jīng)由導(dǎo)管102離開以將氣化的第一熱傳遞流體提供給噴射器131。噴射器131經(jīng)由導(dǎo)管132噴射第一熱傳遞流體的兩相混合物，所述導(dǎo)管饋料到液體/蒸氣分離器133中。液態(tài)第一熱傳遞流體從分離器133經(jīng)由導(dǎo)管135 (其也包括膨脹閥130)流到熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140的吸熱側(cè)。來自分離器133的蒸氣經(jīng)由導(dǎo)管105流到壓縮機(jī)110的入口。
[0014]在另一示例性實(shí)施方案中，壓縮機(jī)110、風(fēng)扇122、風(fēng)扇225和/或泵210中的一者或一者以上利用變速驅(qū)動器(VSD)。對VSD的控制可利用已知的功率控制技術(shù)來實(shí)施，例如并入了輸入功率因數(shù)校正(PFC)整流器和一個或多個逆變器(例如，每一單獨(dú)的VSD —個逆變器)的集成功率電子系統(tǒng)。輸入PFC整流器將單相AC輸入電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定DC公用母線電壓以便以來自AC電源的低諧波電流來提供近似單位功率因數(shù)。電動機(jī)逆變器可與從公用DC母線拉出的輸入并聯(lián)連接。具有較高功率要求(例如，>lkW，例如對于壓縮機(jī))的電動機(jī)可使用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)作為功率開關(guān)，而具有較低功率要求(例如，〈lkW，例如對于鼓風(fēng)機(jī))的電動機(jī)可使用較低成本的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)。任何類型的電動機(jī)都可用在VSD中，包括感應(yīng)電動機(jī)或永磁(PM)電動機(jī)。在示例性實(shí)施方案中，壓縮機(jī)110利用PM電動機(jī)，任選地與電子電路和/或微處理器結(jié)合，所述電子電路和/或微處理器僅使用繞組電流信號來自適應(yīng)地估計轉(zhuǎn)子磁鐵位置，因此消除了對通常用在PM電動機(jī)中的昂貴的霍爾效應(yīng)傳感器的需要。VSD的精確速度設(shè)置將取決于置于系統(tǒng)上的需求而變化，但是如本領(lǐng)域中所知，可通過系統(tǒng)控制算法來設(shè)定以最大化系統(tǒng)操作效率和/或滿足系統(tǒng)需求。通常，壓縮機(jī)和泵的速度可基于用戶需求而變化以控制系統(tǒng)容量，同時室內(nèi)和室外鼓風(fēng)機(jī)的速度可經(jīng)控制以優(yōu)化系統(tǒng)效率。
[0015]任選膨脹裝置(例如TXV或EXV)可并入到第二熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路中的導(dǎo)管215中，但在泵210具有VSD的某些示例性實(shí)施方案中這不是必要的，因?yàn)榭墒褂帽盟俣葋碚{(diào)節(jié)吸熱熱交換器的過熱。[0016]用作熱交換器冷凝器120、熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140和熱交換器蒸發(fā)器220的熱交換器可以是任何種類的常規(guī)熱交換器，例如殼管式熱交換器。此類熱交換器在本領(lǐng)域中是眾所周知的且無需在本文中進(jìn)行詳細(xì)闡釋。在示例性實(shí)施方案中，熱交換器冷凝器120和/或熱交換器蒸發(fā)器220中的一者或一者以上是緊湊型熱交換器，例如微通道熱交換器。微通道熱交換器可以提供高的熱傳遞水平，且所需的熱傳遞流體的量減少。示例性可用微通道熱交換器的各管徑可小于2 _，更具體來說小于1.5 _。微通道熱交換器的示例性可用設(shè)計在US 7，398，819或US 7，472，744中公開，所述各案的公開內(nèi)容以全文引用方式并入本文中。在另一示例性實(shí)施方案中，熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器140是釬焊板式熱交換器。此類熱交換器在本領(lǐng)域中是眾所周知的，且表示板安置在殼內(nèi)部的傳統(tǒng)殼管式熱交換器的變型。板通過釬焊(或者替代地焊接)沿其周邊組裝在一起，從而在鄰近的板之間形成流體流動通道，其中熱傳遞在板上發(fā)生。鄰近的板的內(nèi)表面上的凸起褶皺也可釬焊在一起以提供迂回的通路以使流體在流體通道內(nèi)流動。所述板中具有孔以提供流體入口和出口，所述入口和出口經(jīng)配置以弓I導(dǎo)流體流到適當(dāng)流動通道中。示例性釬焊板式熱交換器在US 5, 291, 945,US 5，069，276和GB 2，005，398中公開，所述各案的公開內(nèi)容以全文引用方式并入本文中。
[0017]在一些示例性實(shí)施方案中，可能希望監(jiān)測制冷劑泄漏(例如，在第一制冷劑是高度易燃的化合物(例如丙烷)的情況下)?？砂ū绢I(lǐng)域中已知的泄漏監(jiān)測算法以通過在給定壓縮機(jī)速度下積極地監(jiān)測制冷劑過冷和吸氣過熱來檢測制冷劑填料的損失。另外，制冷劑泄漏檢測器可安置在緊鄰熱傳遞流體環(huán)路的環(huán)境中。在檢測到泄漏的情況中，可關(guān)閉壓縮機(jī)和/或泵，且鼓風(fēng)機(jī)繼續(xù)工作運(yùn)行以確保用周圍空氣稀釋所泄漏的熱傳遞流體。
[0018]本文中所用的熱傳遞流體可包括其他成分，以便增強(qiáng)組合物的某些功能性或向組合物提供某些功能性，或者在一些情況中，以便降低組合物的成本。例如，如本領(lǐng)域中眾所周知的，制冷劑或其他熱傳遞流體組合物可包括潤滑劑以向例如壓縮機(jī)等部件提供潤滑。這些潤滑劑中有常規(guī)上用在利用氯氟烴制冷劑的壓縮制冷設(shè)備中的潤滑劑。此類潤滑劑以及其特性在1990 ASHRAE手冊《制冷系統(tǒng)和應(yīng)用(Refrigeration Systems andApplications)))第 8 章(標(biāo)題為“制冷系統(tǒng)中的潤滑劑(Lubricants in RefrigerationSystems)”，頁數(shù)8.1到8.21)中有所論述。在示例性實(shí)施方案中，潤滑劑可包括在壓縮制冷潤滑的領(lǐng)域中常被稱作“礦物油”的那些潤滑劑。礦物油可包括石蠟類(即，直鏈和支鏈碳鏈、飽和烴)、環(huán)烷類(即，環(huán)石蠟)以及芳烴類(即，含有以交替雙鍵為特征的一個或多個環(huán)的不飽和、環(huán)烴)。在其他示例性實(shí)施方案中，潤滑劑可包括在壓縮制冷潤滑的領(lǐng)域中常被稱作“合成油”的那些潤滑劑。合成油可包括烷基芳基類(即，直鏈和支鏈烷基烷基苯)、合成石蠟類和環(huán)烷類以及聚(α烯烴)類。代表性的常規(guī)潤滑劑包括但不限于市售的BVM100 N (BVA Oils 出售的石蠟礦物油)、Suniso? 3GS 和 Suniso? 5GS (Crompton C0.出售的環(huán)燒礦物油)、Sontex? 372LT (Pennzoil 出售的環(huán)燒礦物油)、Calumet? R0-30 (CalumetLubricants 出售的環(huán)燒礦物油)、Zerol? 75、Zerol? 150 和 Zerol? 500(Shrieve Chemicals出售的直鏈烷基苯)以及HAB 22 (Nippon Oil出售的支鏈烷基苯)。
[0019]潤滑劑可進(jìn)一步包括已針對與氫氟烴制冷劑一起使用而進(jìn)行設(shè)計且在壓縮制冷、空調(diào)或熱泵設(shè)備的操作條件之下可與制冷劑混合的那些潤滑劑。此類潤滑劑以及其特性在“合成潤滑劑和高性能流體(Synthetic Lubricants and High-Performance Fluids)”(R.L.Shubkin,編輯,Marcel Dekker, 1993)中有所論述。此類潤滑劑包括但不限于多元醇酯(POE)如 CastroI? 100 (Castrol,United Kingdom)、聚亞燒基二醇(PAG)如購自 Dow (DowChemical, Midland, Mich.)的RL-488A，以及聚乙烯基醚(PVE)。這些潤滑劑可從各種商業(yè)來源容易購得?？赏ㄟ^考慮給定壓縮機(jī)的要求以及潤滑劑將暴露所在的環(huán)境來選擇潤滑齊U。潤滑劑可以具有在40°C下為至少大約5 cs的運(yùn)動粘度。
[0020]在需要時，可任選地向本發(fā)明的組合物添加常用制冷系統(tǒng)添加劑，以便增強(qiáng)潤滑性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。這些添加劑在制冷壓縮機(jī)潤滑的領(lǐng)域中一般是已知的，且包括潤滑劑增容劑、抗磨劑、極壓潤滑劑、防腐防氧化劑、金屬表面減活劑、自由基清除劑、發(fā)泡和消泡控制劑、泄漏檢測劑(例如，UV敏感染料)等等。一般來說，這些添加劑相對于總的組合物僅以少量存在。它們通常是以各添加劑從小于大約0.1%到多達(dá)大約3%的濃度來使用。這些添加劑是基于個別系統(tǒng)要求而進(jìn)行選擇。
[0021]此類添加劑的一些典型實(shí)例可包括但不限于潤滑增強(qiáng)添加劑，例如磷酸和硫代磷酸鹽的烷基酯或芳基酯。另外，在本發(fā)明的組合物中可使用金屬二烷基二硫代磷酸鹽(例如，鋅二烷基二硫代磷酸鹽或ZDDP、Lubrizol 1375)以及此系列化學(xué)品的其他成員。其他抗磨添加劑包括天然產(chǎn)物油以及不對稱多羥基潤滑添加劑，例如Synergol TMS(International Lubricants)。類似地,可采用穩(wěn)定劑,例如抗氧化劑、自由基清除劑和水清除劑。此類別中的化合物可包括但不限于丁基羥甲苯(BHT)和環(huán)氧化合物。
[0022]雖然僅結(jié)合有限數(shù)目的實(shí)施方案詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但應(yīng)易于理解本發(fā)明不限于此類公開的實(shí)施方案。而是，本發(fā)明可經(jīng)修改以并入此前未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任何數(shù)目的變化、更改、替代或等效布置。另外，雖然已描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方案，但應(yīng)理解，本發(fā)明的方面可僅包括一些所描述的實(shí)施方案。因此，本發(fā)明不被視為受前述描述所限制，而是僅受所附權(quán)利要求書的范圍所限制。
【權(quán)利要求】
1.一種熱傳遞系統(tǒng)，其包括: 第一、基本上在室外的、兩相熱傳遞流體蒸氣/壓縮循環(huán)環(huán)路，其包括壓縮機(jī)、熱交換器冷凝器、膨脹裝置以及熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器的吸熱側(cè)，所述壓縮機(jī)、所述熱交換器冷凝器、所述膨脹裝置以及所述吸熱側(cè)通過導(dǎo)管連接在封閉流體循環(huán)環(huán)路中且其中安置有臨界溫度大于或等于31.2°C的第一熱傳遞流體；以及 第二、至少部分在室內(nèi)的、兩相熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路，其經(jīng)由所述熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器將熱傳遞到所述第一熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路，所述第二熱傳遞流體循環(huán)環(huán)路包括所述熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器的排熱側(cè)、液體泵以及熱交換器蒸發(fā)器，所述排熱側(cè)、所述液體泵以及所述熱交換器蒸發(fā)器通過導(dǎo)管連接在封閉流體循環(huán)環(huán)路中且其中安置有具有ASHRAE A級毒性等級以及ASHRAE I或2L級可燃性等級的第二熱傳遞流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第一流體循環(huán)環(huán)路中的所述壓縮機(jī)是變速壓縮機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第二流體循環(huán)環(huán)路中的所述液體泵是變速泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第二流體循環(huán)環(huán)路還包括膨脹裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第一熱傳遞流體包括飽和烴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第一熱傳遞流體包括丙烷、丙烯、異丁烷、R32、R152a、氨、R1234異構(gòu)體或R410a。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第二熱傳遞流體包括亞臨界流體CO2、包括R1234異構(gòu)體和R134異構(gòu)體或R32的混合物，或2相水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第二熱傳遞流體包括亞臨界流體C02。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第二熱傳遞流體包括至少25被％的亞臨界流體CO2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第二熱傳遞流體包括亞臨界流體C02、R1234yf、R1234ze、R1234yf與R134a的混合物，或包括上述各項(xiàng)中的一者或一者以上的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第一熱傳遞流體包括丙烷，且所述第二熱傳遞流體包括亞臨界流體C02。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第二熱傳遞流體還包括比熱和導(dǎo)熱性大于所述第二熱傳遞流體的比熱和導(dǎo)熱性中的任一者或兩者的納米粒子。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第一流體循環(huán)環(huán)路中的所述膨脹裝置是兩相噴射器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述噴射器包括電控膨脹閥。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第一流體循環(huán)環(huán)路中的所述熱交換器冷凝器、所述第二流體循環(huán)環(huán)路中的所述熱交換器蒸發(fā)器以及橋接所述第一流體循環(huán)環(huán)路與所述第二流體循環(huán)環(huán)路的所述熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器中的一者或一者以上是微通道熱交換器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述管中的至少一者包括通過釬焊或焊接結(jié)合到所述管外部的熱傳遞板或鰭片。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到16中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第一流體循環(huán)環(huán)路中的所述熱交換器冷凝器、所述第二流體循環(huán)環(huán)路中的所述熱交換器蒸發(fā)器以及橋接所述第一流體循環(huán)環(huán)路與所述第二流體循環(huán)環(huán)路的所述熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器中的一者或一者以上包括通過釬焊或焊接而結(jié)合到一個或多個管的外部的熱傳遞板或鰭片。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到16中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中橋接所述第一流體循環(huán) 環(huán)路與所述第二流體循環(huán)環(huán)路的所述熱交換器蒸發(fā)器/冷凝器包括通過釬焊或焊接而結(jié)合到一個或多個管的外部的熱傳遞板或鰭片。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到18中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第一熱傳遞流體具有2L、2或3級的ASHRAE可燃性等級，或具有ASHRAE B級毒性等級，或具有ASHRAEB級毒性等級以及2L、2或3級的ASHRAE可燃性等級兩者。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述第二熱傳遞環(huán)路是基本上在室內(nèi)的。
21.根據(jù)權(quán)利要求1到20中的任一權(quán)利要求所述的熱傳遞系統(tǒng)，其包括并聯(lián)地安置在所述第二流體循環(huán)環(huán)路中的多個熱交換器蒸發(fā)器，且任選地包括并聯(lián)地安置在所述第一流體循環(huán)環(huán)路中的多個熱交換器冷凝器，條件是安置在所述第一流體循環(huán)環(huán)路中的熱交換器冷凝器的數(shù)目少于安置在所述第二流體循環(huán)環(huán)路中的熱交換器蒸發(fā)器的數(shù)目。
【文檔編號】F25B25/00GK103842745SQ201280047744
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】P.費(fèi)爾馬, F.J.科斯威爾, T.D.拉克利夫, M.法扎德, V.布拉斯科, J.R.穆尼奧斯, S.西瓦庫馬 申請人:開利公司