KR20180107280A - Multistage Low GWP Air Conditioning System - Google Patents
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Abstract
인간 또는 다른 동물에 의해 차지되는 주거지 내에 위치한 공기 및/또는 물품을 컨디셔닝하기 위한 냉매 시스템으로서, 바람직하게는 실질적으로 주거지의 외부에 위치한 증기/압축 순환 루프에 제1 열 전달 유체를 함유하는 적어도 제1 열 전달 회로 및 실질적으로 주거지 내부에 위치한 제1 열 전달 유체와 다른 제2 열 전달 유체를 함유하는 적어도 제2 열 전달 회로를 포함한다. 바람직한 구현으로, 제2 열 전달 회로는 증기 압축기를 포함하지 않지만, 상기 시스템은 제1 열 전달 유체와 제2 열 전달 유체 사이의 열 교환을 가능하게 하는 적어도 하나의 중간 열 교환기를 포함하여, 열이 제1 열 전달 유체로 전달되고, 바람직하게는 이에 의해 제1 열 전달 유체를 증발시키고, 그리고 이에 의해 제2 열 전달 유체로부터 제2 열 전달 유체를 응축시킨다. 바람직하게, 중간 열 교환기는 주거지 외부에 위치한다. 제1 열 전달 유체는 약 500 이하의 GWP를 갖는 냉매를 포함하고, 제2 열 전달 유체는 또한 500 미만의 GWP를 가지며 저 인화성 및 저 독성을 갖는, 보다 바람직하게는 제1 열 전달 유체에서의 냉매의 인화성보다 실질적으로 적은 인화성 및/또는 상기 제1 열 전달 유체에서의 냉매의 독성보다 실질적으로 적은 독성을 갖는 냉매를 포함한다.A refrigerant system for conditioning air and / or an article located within a residence occupied by a human or other animal, the system comprising: at least a first heat transfer fluid containing a first heat transfer fluid in a vapor / One heat transfer circuit and at least a second heat transfer circuit containing a second heat transfer fluid different from the first heat transfer fluid substantially located within the residence. In a preferred embodiment, the second heat transfer circuit does not include a vapor compressor, but the system includes at least one intermediate heat exchanger that enables heat exchange between the first heat transfer fluid and the second heat transfer fluid, Is transferred to the first heat transfer fluid, preferably by this thereby evaporating the first heat transfer fluid, thereby condensing the second heat transfer fluid from the second heat transfer fluid. Preferably, the intermediate heat exchanger is located outside the residence. The first heat transfer fluid comprises a refrigerant having a GWP of about 500 or less and the second heat transfer fluid also has a GWP of less than 500 and is less flammable and less toxic, A flammability that is substantially less than the flammability of the refrigerant and / or a substantially lower toxicity than the toxicity of the refrigerant in the first heat transfer fluid.
Description
본 출원은 2016년 2월 16일자로 제출된 미국 가출원 제62/295,731호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.This application claims priority of U.S. Provisional Application No. 62 / 295,731, filed February 16, 2016, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
본 발명은 안전하고 효과적인 고효율, 저-지구 온난화 지수("저 GWP") 에어 컨디셔닝 및 관련 냉각 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a safe and effective high efficiency, low-global warming index ("low GWP") air conditioning and associated cooling system and method.
전형적인 에어 컨디셔닝 및 냉매 시스템에서, 압축기는 열 전달 증기를 저압에서 고압으로 압축하는데 사용되며, 이는 차례로 증기에 열을 가한다. 이러한 추가된 열은 전형적으로 응축기라고 통상 칭하여지는 열 교환기에서 리젝트된다. 응축기에서, 증기는 적어도 주요 비율로 응축되어 상대적으로 높은 압력에서 액체 열 전달 유체를 생성한다. 전형적으로 응축기는 주변의 외부 공기와 같은 주변 환경에서 방열판(heat sink)으로서 대량으로 사용할 수 있는 유체를 사용한다. 일단 응축되면, 고압 열 전달 유체는 팽창 장치 또는 밸브를 통과하는 것에 의한 것과 같이 실질적으로 등엔탈피 팽창(isoenthalpic expansion)을 겪게 되고, 여기서 이는 더 낮은 압력으로 팽창되고, 이는 차례로 온도 감소를 겪게 되는 유체를 형성한다. 그 다음, 팽창 운전으로부터 더 낮은 압력, 더 낮은 온도 열 전달 유체는 전형적으로 증발기로 보내지며, 여기서 이는 열을 흡수하고 증발된다. 이 증발 과정은 차례로 냉각하려는 유체 또는 바디의 냉각을 일으킨다. 전형적인 에어 컨디셔닝 적용에서, 냉각된 유체는 공기 조절된 주거지의 실내 공기이다. 냉각 시스템에서, 쿨링은 콜드 박스 또는 저장 유닛의 내부에 공기를 쿨링하는 것을 포함할 수 있다. 열 전달 유체가 증발기에서 저압으로 증발된 후 압축기로 되돌아 가며, 여기서 사이클이 다시 시작된다.In typical air conditioning and refrigerant systems, compressors are used to compress heat transfer vapors from low pressure to high pressure, which in turn heat the steam. This additional heat is rejected in a heat exchanger, which is typically referred to as a condenser. In a condenser, the vapor condenses at least in a major proportion to produce a liquid heat transfer fluid at a relatively high pressure. Typically, a condenser uses a fluid that can be used in large quantities as a heat sink in the surrounding environment, such as ambient air around it. Once condensed, the high pressure heat transfer fluid undergoes a substantially isoenthalpic expansion, such as by passing through an expansion device or valve, where it is expanded to a lower pressure, which in turn causes the fluid . Then, the lower pressure, lower temperature heat transfer fluid from the expansion operation is typically sent to the evaporator, where it absorbs heat and evaporates. This evaporation process in turn causes cooling of the fluid or body to be cooled. In a typical air conditioning application, the cooled fluid is room air in an air conditioned residential area. In a cooling system, cooling may include cooling the air inside the cold box or storage unit. The heat transfer fluid is evaporated from the evaporator to low pressure and then returned to the compressor where the cycle is resumed.
복잡하고 상호 연관된 요인 및 요구 사항의 조합은 동시에 친환경적인 즉, 낮은 GWP 영향과 낮은 오존 고갈("ODP") 영향 모두를 갖는 효율적이고 효과적이며 안전한 에어 컨디셔닝 시스템을 형성하는 것과 연관된다. 효율 및 효과와 관련하여, 고 수준의 효율 및 고 용량을 갖는 에어 컨디셔닝 시스템에서 열 전달 유체가 운전되는 것이 중요하다. 동시에, 열 전달 유체가 시간이 지남에 따라 대기로 빠져 나가는 것이 가능하기 때문에, 유체가 GWP 및 ODP 모두에 대해 낮은 값을 갖는 것이 중요하다.The combination of complex and interrelated factors and requirements is associated with forming an efficient, effective, and safe air conditioning system that is both environmentally friendly, ie having both low GWP impacts and low ozone depletion ("ODP") impacts. With regard to efficiency and effectiveness, it is important that the heat transfer fluid is operated in an air conditioning system with a high level of efficiency and high capacity. At the same time, it is important that the fluid has a low value for both GWP and ODP, since it is possible for the heat transfer fluid to escape to the atmosphere over time.
특정 유체는 고 수준의 효율과 효과 모두를 달성할 수 있으며, 동시에 낮은 수준의 GWP와 ODP 모두를 달성할 수 있지만, 출원인은 요구 사항의 조합을 충족시키는 많은 유체가 그럼에도 불구하고 안전과 관련하여 결함이 있는 단점이 있음을 인식하게 되었다. 예를 들어, 이외에 허용될 수 있는 유체가 인화성 특성 및/또는 독성 문제 때문에 사용하기에 비우호적일 수 있다. 이러한 특성을 갖는 유체의 사용은 전형적인 에어 컨디셔닝 시스템에서 특히 바람직하지 않다는 것을 인식하게 되었는데, 그 이유는 이러한 인화성 및/또는 유독성 유체가 냉각되는 (또는 열-펌프 적용의 경우에는 가열되는) 주거지로 부주의하게 방출될 수 있어, 이에 따라 그 거주자가 위험한 상태에 노출되거나 잠재적으로 노출될 수 있기 때문이다.Certain fluids can achieve both high levels of efficiency and effectiveness, while at the same time achieving both low GWP and ODP, applicants have found that many fluids meeting the combination of requirements are nonetheless defective in terms of safety And that there is a disadvantage with this. For example, other acceptable fluids may be unfavorable for use due to flammability and / or toxicity issues. The use of fluids having these properties has become particularly noteworthy in typical air conditioning systems because they are inadvertently placed into residential areas where such flammable and / or toxic fluids are cooled (or heated in the case of heat-pump applications) , Thus exposing the occupant to a hazardous condition or potentially exposing it to the occupant.
본 발명의 일 견지에 따르면, 인간 또는 다른 동물에 의해 차지되는 주거지 내에 위치한 공기 및/또는 물품을 컨디셔닝하기 위한 냉매 시스템이 제공된다. 이러한 시스템의 바람직한 구현은 적어도 제1 열 전달 회로를 포함하며, 이는 바람직하게 주거지의 외부에 실질적으로 위치하는 증기/압축 순환 루프 내의 제1 열 전달 유체를 포함한다. 이 제1 회로는 본 명세서에서 편의상 "실외 루프(outdoor loop)"라고도 한다. 실외 루프는 바람직하게 압축기, 실외 루프 내의 열 전달 유체를 바람직하게는 실외 주위 공기와의 열 교환에 의해 응축시키는 역할을 하는 열교환기, 및 팽창 장치를 포함한다. 바람직한 시스템은 또한 적어도 제2 열 전달 회로를 포함하며, 이는 실질적으로 주거지 내부에 위치하는 상기 제1 열 전달 유체와 다른 제2 열 전달 유체를 함유한다. 이 제2 회로는 본 명세서에서 편의상 "실내 루프(indoor loop)"라고도 한다. 실내 루프는 바람직하게 실내 루프에서 제2 열 전달 유체를, 바람직하게는 실내 공기와의 열 교환에 의해 증발시키는 역할을 하는 증발기 열 교환기를 포함한다. 바람직한 구현으로, 제2 열 전달 회로는 증기 압축기를 포함하지 않는다.According to one aspect of the present invention, there is provided a refrigerant system for conditioning air and / or an article located within a residence occupied by a human or other animal. A preferred implementation of such a system includes at least a first heat transfer circuit, which preferably includes a first heat transfer fluid in a vapor / compression circulation loop substantially located outside the residence. This first circuit is also referred to herein as an " outdoor loop "for convenience. The outdoor loop preferably includes a compressor, a heat exchanger that serves to condense the heat transfer fluid in the outdoor loop, preferably by heat exchange with outdoor ambient air, and an expansion device. The preferred system also includes at least a second heat transfer circuit, which contains a second heat transfer fluid different from the first heat transfer fluid substantially located within the residence. This second circuit is also referred to herein as an "indoor loop" for convenience. The indoor loop preferably includes an evaporator heat exchanger that serves to evaporate the second heat transfer fluid in the indoor loop, preferably by heat exchange with the room air. In a preferred embodiment, the second heat transfer circuit does not include a vapor compressor.
바람직한 시스템은 바람직하게 적어도 하나의 중간 열 교환기를 포함하며, 이는 열이 제1 열 전달 유체로 전달되어, 바람직하게는 이에 의해 제1 열 전달 유체를 증발시키고, 제2 열 전달 유체로부터 이에 의해 제2 열 전달 유체를 응축시키도록, 제1 열 전달 유체와 제2 열 전달 유체 사이에서 열 교환을 가능하게 한다. 바람직하게, 중간 열 교환기는 공기가 컨디셔닝되는 구역 외부 또는 주거지 외부에 위치한다.The preferred system preferably includes at least one intermediate heat exchanger, which transfers heat to the first heat transfer fluid, preferably thereby evaporating the first heat transfer fluid, Thereby allowing heat exchange between the first heat transfer fluid and the second heat transfer fluid to condense the two heat transfer fluids. Preferably, the intermediate heat exchanger is located outside or outside the area where the air is conditioned.
바람직한 시스템의 중요한 견지는 제1 열 전달 유체가 약 500 이하, 보다 바람직하게 약 400 이하, 더욱 바람직하게 약 150 이하의 GWP를 갖는 냉매를 포함하고, 제2 열 전달 유체는 또한 약 500 이하, 보다 바람직하게 약 400 이하, 더욱 바람직하게 150 이하의 GWP를 가지며, 그리고 낮은 인화성 및 낮은 독성, 보다 바람직하게는 제1 열 전달 유체 내의 냉매의 인화성보다 실질적으로 적은 인화성 및/또는 상기 제1 열 전달 유체 내의 냉매의 독성보다 실질적으로 적은 독성을 갖는 냉매를 포함하는 것이다.An important aspect of the preferred system is that the first heat transfer fluid comprises a refrigerant having a GWP of about 500 or less, more preferably about 400 or less, more preferably about 150 or less, and the second heat transfer fluid also has a Preferably less than or equal to about 400, more preferably less than or equal to 150, and has a low flammability and low toxicity, more preferably a flammability substantially less than the flammability of the refrigerant in the first heat transfer fluid and / Which is substantially less toxic than the toxicity of the refrigerant in the refrigerant.
바람직한 구현으로, 제1 열 전달 유체는 약 500 이하의 GWP를 갖는 냉매를 포함하고, 제2 열 전달 유체는 또한 약 500 이하의 GWP를 가지며, 그리고 제1 열 전달 유체 내의 냉매의 인화성보다 실질적으로 적은 인화성 및/또는 상기 제1 열 전달 유체에서의 냉매의 독성보다 실질적으로 적은 독성을 갖는 냉매를 포함한다.In a preferred embodiment, the first heat transfer fluid comprises a refrigerant having a GWP of about 500 or less, the second heat transfer fluid also having a GWP of about 500 or less, and substantially less than the flammability of the refrigerant in the first heat transfer fluid Less flammability and / or a substantially lower toxicity than the toxicity of the refrigerant in the first heat transfer fluid.
바람직한 구현으로, 제1 열 전달 유체는 약 400 이하의 GWP를 갖는 냉매를 포함하고, 제2 열 전달 유체는 또한 약 400 이하의 GWP를 가지며, 그리고 제1 열 전달 유체 내의 냉매의 인화성보다 실질적으로 적은 인화성 및/또는 상기 제1 열 전달 유체에서의 냉매의 독성보다 실질적으로 적은 독성을 갖는 냉매를 포함한다.In a preferred embodiment, the first heat transfer fluid comprises a refrigerant having a GWP of about 400 or less, the second heat transfer fluid also having a GWP of about 400 or less, and substantially less than the flammability of the refrigerant in the first heat transfer fluid Less flammability and / or a substantially lower toxicity than the toxicity of the refrigerant in the first heat transfer fluid.
바람직한 구현으로, 제1 열 전달 유체는 약 150 이하의 GWP를 갖는 냉매를 포함하고, 제2 열 전달 유체는 또한 약 150 이하의 GWP를 가지며, 그리고 제1 열 전달 유체 내의 냉매의 인화성보다 실질적으로 적은 인화성 및/또는 상기 제1 열 전달 유체에서의 냉매의 독성보다 실질적으로 적은 독성을 갖는 냉매를 포함한다.In a preferred embodiment, the first heat transfer fluid comprises a refrigerant having a GWP of about 150 or less, and the second heat transfer fluid also has a GWP of about 150 or less and is substantially less than the flammability of the refrigerant in the first heat transfer fluid Less flammability and / or a substantially lower toxicity than the toxicity of the refrigerant in the first heat transfer fluid.
바람직한 구현으로, 제2 냉매는 트랜스-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜(HCFO-1233zd(E))을 포함하며, 보다 바람직하게 적어도 약 50중량% 그리고 보다 더 바람직하게 적어도 약 75중량%의 트랜스-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜(HCFO-1233zd(E))을 포함하며, 그리고 제1 냉매는 HCFO-1233zd(E)의 인화성보다 크고, 바람직하게는 실질적으로 더 큰 인화성을 갖는다.In a preferred embodiment, the second refrigerant comprises trans-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd (E)), more preferably at least about 50% (E)) and at least about 75 wt% trans-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd (E)) and the first refrigerant is greater than the flammability of HCFO-1233zd , Preferably substantially greater flammability.
바람직한 구현으로, 제2 냉매는 트랜스-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜(HCFO-1233zd(E))을 포함하며, 보다 바람직하게 적어도 약 75중량% 그리고 보다 더 바람직하게 적어도 약 80중량%의 트랜스-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜(HCFO-1233zd(E))을 포함하며, 그리고 제1 냉매는 HCFO-1233zd(E)의 인화성보다 크고, 바람직하게는 실질적으로 더 큰 인화성을 갖는다.In a preferred embodiment, the second refrigerant comprises trans-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd (E)), more preferably at least about 75% (E)) and the first refrigerant is greater than the flammability of HCFO-1233zd (E), and the second refrigerant is greater than the flammability of HCFO-1233zd , Preferably substantially greater flammability.
도 1은 본 발명에 따른 에어 컨디셔닝 시스템의 바람직한 일 구현의 일반화된 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 에어 컨디셔닝 시스템의 다른 바람직한 구현의 일반화된 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 에어 컨디셔닝 시스템의 다른 바람직한 구현의 일반화된 공정 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현에 따른 열교환기의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 냉각 및 가열 모두에서 운전할 수 있는 에어 컨디셔닝 시스템의 다른 바람직한 구현의 일반화된 공정 흐름도이다.1 is a generalized process flow diagram of a preferred embodiment of an air conditioning system according to the present invention.
2 is a generalized process flow diagram of another preferred embodiment of an air conditioning system according to the present invention.
3 is a generalized process flow diagram of another preferred embodiment of an air conditioning system in accordance with the present invention.
4 is a schematic view of a heat exchanger in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a generalized process flow diagram of another preferred embodiment of an air conditioning system capable of operating both cooling and heating according to the present invention.
본 명세서에 기술된 각 구현에서, 시스템은 제1 냉매 및 바람직하게는 압축기용 윤활제를 포함하는 제1 열 전달 조성물, 및 제2 냉매를 포함하는 제2 열 전달 조성물을 포함한다. 바람직하게 적어도 약 50중량%, 보다 바람직하게 적어도 약 80중량%의 트랜스1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜(HCFO-1233zd(E)) 또는 적어도 약 75중량%, 보다 바람직하게 적어도 약 80중량%의 트랜스1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234ze(E))을 포함하는 제2 냉매는 저 인화성 및 저 독성 냉매, 바람직하게는 ASHRAE Standard 34에 따른 클래스 A 독성 및 클래스 1 또는 클래스 2 또는 클래스 2L의 인화성을 갖는 저 인화성 및 저 독성 냉매이다. 매우 바람직한 구현으로, 제2 냉매는 적어도 약 95중량%의 HFCO-1233zd(E)를 포함하며, 그리고 일부 구현으로 HFCO-1233zd(E)로 필수적으로 구성되거나 또는 이로 구성된다.In each of the implementations described herein, the system includes a first heat transfer composition comprising a first refrigerant and preferably a lubricant for the compressor, and a second heat transfer composition comprising a second refrigerant. (HCFO-1233zd (E)) or at least about 75% by weight, more preferably at least about 50% by weight, more preferably at least about 80% by weight of trans 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene The second refrigerant comprising at least about 80% by weight of trans 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze (E)) is added to a low flammability and low toxicity refrigerant, preferably to ASHRAE Standard 34 Flammability and low toxicity refrigerants with Class A toxicity and Class 1 or Class 2 or Class 2L flammability. In a highly preferred embodiment, the second refrigerant comprises at least about 95% by weight of HFCO-1233zd (E), and in some embodiments essentially consists of or consists of HFCO-1233zd (E).
매우 바람직한 구현으로, 제2 냉매는 약 95중량% 내지 약 99중량%의 5 탄소 포화 탄화수소, 바람직하게는 하나 이상의 이소-펜탄, n-펜탄 또는 네오-펜탄을 포함하고, 이러한 구현의 바람직한 견지로 상기 HFCO-1233zd(E)와 상기 펜탄의 조합은 공비 조성물의 형태이다.In a highly preferred embodiment, the second refrigerant comprises from about 95 wt.% To about 99 wt.% Pentacarbon saturated hydrocarbon, preferably one or more iso-pentane, n-pentane or neo- pentane, The combination of HFCO-1233zd (E) and pentane is in the form of an azeotropic composition.
매우 바람직한 구현으로, 제2 냉매는 약 85중량% 내지 약 90중량%의 트랜스1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234ze(E)) 및 약 10중량% 내지 약 15중량%의 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판(HFC-227ea)을 포함하며, 그리고 보다 바람직하게 일부 구현으로 약 88중량%의 트랜스1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234ze(E)) 및 약 12중량%의 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판(HFC-227ea)을 포함한다.In a highly preferred embodiment, the second refrigerant comprises about 85 wt% to about 90 wt% of trans 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze (E)) and about 10 wt% to about 15 wt % Of 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (HFC-227ea), and more preferably in some embodiments, about 88% by weight of trans 1,3,3,3- Tetrafluoropropene (HFO-1234ze (E)) and about 12% by weight of 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (HFC-227ea).
매우 바람직한 구현으로, 제2 냉매는 약 50중량% 초과 내지 약 67.5중량%의 트랜스1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234ze(E)) 및 약 9.7중량% 초과 내지 약 50중량%미만의 HFCO-1233zd(E)을 포함하며, 더욱 바람직하게 일부 구현으로 약 67중량%의 트랜스1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234ze(E)) 및 약 33중량%의 HFCO-1233zd(E)를 포함한다. 출원인은 이러한 바람직한 구현이 예기치 않게 ASHRAE Standard 34(냉매의 누출이 일어날 경우에 발생할 수 있는 혼합물의 분획으로부터 초기 증기의 인화성을 측정함)에 따라 일괄적으로 비-인화성인 제2 냉매를 제공할 수 있으며, 또한 냉매 시스템의 실내 루프에서 약 1 bar가 넘는 압력을 생성하는 것을 발견하였다.In a highly preferred embodiment, the second refrigerant comprises greater than about 50 wt% to about 67.5 wt% of trans 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze (E)) and greater than about 9.7 wt% (E) of less than 50% by weight, more preferably about 67% by weight of trans 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze (E) 33% by weight HFCO-1233zd (E). Applicants have found that this preferred embodiment can unexpectedly provide a second refrigerant that is collectively non-flammable according to the ASHRAE Standard 34 (which measures the flammability of the initial vapor from a fraction of the mixture that can occur if leakage of refrigerant occurs) And also produces pressures in excess of about 1 bar in the indoor loop of the refrigerant system.
당해 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 이러한 구현이 상대적으로 안전한(저 독성 및 저 인화성) 저 GWP 냉매만을 사용하는 이점을 제공하며, 이는 냉매를 에어 컨디셔닝 적용에서 흔히 볼 수 있듯이 주거지를 차지하고 있는 인간 또는 다른 동물과 가까운 위치에서 사용하기에 매우 바람직하게 한다.Those skilled in the art will appreciate that this embodiment of the present invention provides the advantage of using only relatively low (low toxicity and low flammability) low GWP refrigerants, which can be used in humans or other households that occupy a residential area, as is often the case in air conditioning applications. Making it highly desirable for use in close proximity to other animals.
바람직하게, 바람직한 구현으로 제1 냉매는 제2 냉매보다 독성 및/또는 인화성 기준으로부터 냉매를 실질적으로 덜 바람직하게 만드는 하나 이상의 성분을 포함할 수 있으며, 이러한 모든 제1 냉매는 본 발명의 범위 내에 포함된다. 예를 들어, 제1 냉매는 HFC-32(바람직하게는 약 0중량% 내지 약 22중량%의 양으로), HFO-1234ze(바람직하게는 약 0중량 % 내지 약 78중량%의 양으로), HFO-1234yf(바람직하게는 약 0중량% 내지 약 78중량%의 양으로) 및 프로판 중 하나 이상을 포함하는 블렌드를 하나 이상 포함할 수 있다. 본 발명의 제2 열 전달 조성물은 제1 열 전달 조성물과 달리 일반적으로 윤활제를 포함하지 않는데, 그 이유는 이 유체가 압축기를 통과할 필요가 없기 때문이다.Preferably, in a preferred embodiment, the first refrigerant may comprise one or more components that make the refrigerant less toxic and / or flammable than the second refrigerant, and all such first refrigerants are within the scope of the present invention do. For example, the first refrigerant may comprise HFC-32 (preferably in an amount from about 0 wt% to about 22 wt%), HFO-1234ze (preferably in an amount from about 0 wt% to about 78 wt% HFO-1234yf (preferably in an amount from about 0 wt% to about 78 wt%), and propane. The second heat transfer composition of the present invention, unlike the first heat transfer composition, generally does not contain a lubricant because the fluid does not need to pass through the compressor.
제1 열 전달 조성물은 또한 일반적으로 냉매 및 시스템에 존재하는 다른 임의의 성분의 총 중량을 기준으로 하여 열 전달 조성물의 약 30 내지 약 50중량%의 양으로 윤활제를 포함한다. 다른 임의의 성분은 윤활제의 상용성 및/또는 용해성을 돕기 위해 프로판과 같은 상용화제를 포함한다. 존재하는 경우, 프로판, 부탄 및 펜탄을 포함하는 이러한 상용화제는 조성물의 약 0.5 내지 약 5중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 본 명세서에 참고문헌으로 포함되는 미국 특허 제6,516,837호에 개시된 바와 같이, 계면활성제 및 가용화제의 조합이 또한 오일 용해성을 돕기 위해 본 발명의 조성물에 첨가될 수 있다. 하이드로플루오로카본(HFC) 냉매를 이용한 냉각 장치에 사용되는 폴리올 에스테르(POE) 및 폴리 알킬렌 글리콜(PAG), 실리콘 오일, 미네랄 오일, 알킬 벤젠(AB) 및 폴리(알파 올레핀)(PAO)와 같은 통상적으로 사용되는 냉각 윤활제가 본 발명의 냉매 조성물과 함께 사용될 수있다. 바람직한 윤활제는 POE이다.The first heat transfer composition also generally comprises a lubricant in an amount of from about 30 to about 50 weight percent of the heat transfer composition, based on the total weight of the refrigerant and any other components present in the system. Other optional components include a compatibilizing agent such as propane to aid in the compatibility and / or solubility of the lubricant. When present, such compatibilizers, including propane, butane and pentane, are preferably present in an amount of from about 0.5 to about 5 weight percent of the composition. As disclosed in U.S. Patent No. 6,516,837, which is incorporated herein by reference, combinations of surfactants and solubilizing agents may also be added to the compositions of the present invention to aid in oil solubility. (POE) and polyalkylene glycol (PAG), silicone oil, mineral oil, alkylbenzene (AB), and poly (alpha olefin) (PAO), which are used in cooling apparatuses using hydrofluorocarbon (HFC) Such commonly used cooling lubricants may be used with the refrigerant compositions of the present invention. A preferred lubricant is POE.
도 1에 예시된 타입의 구현An implementation of the type illustrated in Figure 1
다음의 설명에서, 상이한 구현들에서 일반적으로 동일하거나 유사할 수 있는 시스템의 구성분 또는 요소는 동일한 번호 또는 기호로 표시된다.In the following description, components or elements of a system that may be generally the same or similar in different implementations are denoted by the same number or symbol.
도면 부호 10으로 나타낸 일 바람직한 에어 컨디셔닝 시스템을 도 1에 도시하였으며, 여기서 점선은 실내 및 실외 루프 사이의 대략적인 경계를 나타내고, 압축기(11), 응축기(12), 중간 열 교환기(13) 및 팽창 밸브(14)는 어느 연결된 도관(15 및 16) 및 다른 연결 및 관련된 장비(도시되지 않음)와 함께 실외에 위치한다. "고온 냉매 회로(high temperature refrigerant circuit)"로 때때로 지칭되는 실외 루프는, 바람직하게 제1 냉매 및 압축기를 위한 윤활제를 포함하는 제1 열 전달 조성물, 바람직하게는 상술한 하나 이상의 바람직한 구현에 따른 제1 열 전달 조성물을 포함하며, 적어도 제1 냉매는 도관(15 및 16) 및 다른 관련 도관 및 장비에 의해 회로 내에서 순환한다.One preferred air conditioning system, designated 10, is shown in Figure 1, wherein the dashed line represents the approximate boundary between the indoor and outdoor loops and includes
본 명세서에서 때때로 "저온 냉매 회로(low temperature refrigerant circuit)"로 지칭되는 실내 루프는 바람직하게는 제2 냉매를 포함하는 적어도 제2 열 전달 조성물을 포함하며, 여기서 상기 제2 냉매는 제1 냉매의 상응하는 안전 특성보다 우수한, 인화성 및 독성과 같은 적어도 하나의 안전 특성을 갖는다. 매우 바람직한 구현에서, 제2 냉매는 바람직하게 ASHRAE 스탠다드 34에 따른 클래스 A로 지정되기에 충분히 낮은 독성을 가지며, 또한 바람직하게는 클래스 1 또는 2L 인화성 등급을 갖기에 충분히 낮은 인화성을 갖는다. 매우 바람직한 구현에서, 제2 냉매는 HFCO-1233zd, 더욱 바람직하게는 트랜스HFCO-1233zd를 포함하며, 바람직하게는 필수적으로 이로 구성되고, 일부 구현에서는 이로 구성된다. 다른 매우 바람직한 구현에서, 제2 냉매는 HFO-1234ze(E) 및 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판(HFC-227ea)의 조합을 포함하며, 바람직하게는 필수적으로 이로 구성되고, 일부 구현에서는 이로 구성된다. 당해 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 이러한 구현이 주거지를 차지하거나 컨디셔닝된 공간에 들어가 있는 인간 또는 동물에 가까운 위치에서, 그리고 한편으로는 제1 냉매로부터 주거지 또는 컨디셔닝된 공간에 존재하거나 존재할 수 있는 인간 또는 동물로부터 분리된 채로, HFCO-1233zd(E) 및 HFO-1234ze(E)/HFC-227ea와 같은 비교적 안전한(저 독성 및 저 인화성) 저 GWP 냉매만을 사용하는 이점을 제공한다는 것을 본 명세서에 포함된 개시내용에 비추어 인식할 것이다. 따라서, 냉매의 바람직한 구성 및 선택은 용량, 효율, 낮은 GWP 및 낮은 ODP와 같은 많은 바람직한 특성을 갖지만, 이와 동시에 이들을 매우 불리하게 하며 그리고/또는 공간이 좁고 사방이 막힌 및/또는 폐쇄된 위치에서 인간 또는 다른 동물에 근접하여 이를 사용하는 것을 못하게 할 수 있는 하나 이상의 특성을 갖는 냉매의 사용으로부터 유익한 시스템을 제공하는 것을 가능하게 한다. 이러한 조합은 그러한 냉매 시스템에 대한 모든 바람직한 특성의 관점에서 예외적인 이점을 제공한다.An indoor loop, sometimes referred to herein as a " low temperature refrigerant circuit ", preferably comprises at least a second heat transfer composition comprising a second refrigerant, Has at least one safety characteristic, such as flammability and toxicity, which is superior to the corresponding safety characteristic. In a highly preferred embodiment, the second refrigerant is preferably low enough to be designated as Class A in accordance with ASHRAE Standard 34, and also preferably has a flammability sufficiently low to have a Class 1 or 2L flammability rating. In a highly preferred embodiment, the second refrigerant comprises, preferably consists essentially of, and consists of, HFCO-1233zd, more preferably trans HFCO-1233zd. In another highly preferred embodiment, the second refrigerant comprises a combination of HFO-1234ze (E) and 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (HFC-227ea) In some implementations, and in some implementations. Those skilled in the art will readily appreciate that such implementations of the present invention may be used in locations close to humans or animals that occupy the residential area or in the conditioned space, and in the vicinity of humans or animals that may or may not be present in the residential or conditioned space, (Low toxicity and low flammability) low GWP refrigerant, such as HFCO-1233zd (E) and HFO-1234ze (E) / HFC-227ea, Will be recognized in light of the disclosure herein. Thus, the preferred configuration and selection of the refrigerant has many desirable characteristics such as capacity, efficiency, low GWP and low ODP, but at the same time makes them very disadvantageous and / or has a drawback in that the space Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI > one or more characteristics that may prevent the use of it in close proximity to other animals. This combination provides an exceptional advantage in terms of all desirable characteristics for such a refrigerant system.
바람직한 구현으로, 제1 냉매는 예를 들어 HFC-32(바람직하게는 약 0중량% 내지 약 22중량%의 양으로), HFO-1234ze(바람직하게는 약 0중량% 내지 약 78중량%의 양으로), HFO-1234yf(바람직하게는 약 0중량% 내지 약 78중량%의 양으로) 및 프로판 중 하나 이상을 포함하는 블렌드를 하나 이상 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, the first refrigerant comprises, for example, HFC-32 (preferably in an amount from about 0 wt% to about 22 wt%), HFO-1234ze (preferably from about 0 wt% to about 78 wt% ), HFO-1234yf (preferably in an amount from about 0 wt% to about 78 wt%), and propane.
실외 회로 내의 열 전달 유체는 일반적으로 그리고 바람직하게 열 전달 유체의 약 30 내지 약 50중량%의 양으로 일반적으로 압축기용 윤활제를 포함하고, 나머지는 냉매 및 존재할 수 있는 다른 임의의 성분을 포함한다. 다른 임의의 성분은 윤활제의 상용성 및/또는 용해성을 돕기 위해 프로판과 같은 상용화제를 포함한다. 존재하는 경우, 프로판, 부탄 및 펜탄을 포함하는 이러한 상용화제는 조성물의 약 0.5 내지 약 5중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 본 명세서에 참고문헌으로 포함되는 미국 특허 제6,516,837호에 개시된 바와 같이, 계면활성제 및 가용화제의 조합이 또한 오일 용해성을 돕기 위해 본 발명의 조성물에 첨가될 수 있다. 하이드로플루오로카본(HFC) 냉매를 이용한 냉각 장치에 사용되는 폴리올 에스테르(POEs), 폴리 알킬렌 글리콜(PAGs), 실리콘 오일, 미네랄 오일, 알킬 벤젠(ABs) 및 폴리(알파-올레핀)(PAO)와 같은 일반적으로 사용되는 냉각 윤활제가 본 발명의 냉매 조성물과 함께 사용될 수 있다. 바람직한 윤활제는 POEs이다.The heat transfer fluid in the outdoor circuit generally comprises a lubricant for the compressor generally in an amount of from about 30 to about 50 weight percent of the heat transfer fluid and the remainder comprises the refrigerant and any other components that may be present. Other optional components include a compatibilizing agent such as propane to aid in the compatibility and / or solubility of the lubricant. When present, such compatibilizers, including propane, butane and pentane, are preferably present in an amount of from about 0.5 to about 5 weight percent of the composition. As disclosed in U.S. Patent No. 6,516,837, which is incorporated herein by reference, combinations of surfactants and solubilizing agents may also be added to the compositions of the present invention to aid in oil solubility. (POEs), polyalkylene glycols (PAGs), silicone oils, mineral oils, alkylbenzenes (ABs) and poly (alpha-olefins) (PAO), which are used in cooling systems using hydrofluorocarbon (HFC) May be used with the refrigerant compositions of the present invention. A preferred lubricant is POEs.
운전시, 본 발명에 따른 제2 냉매는 중간 열 교환기(13)를 통해 흐름으로써 회로를 순환하며, 여기서 열은 제1 냉매로 전달되고, 이에 따라 제2 냉매는 적어도 부분적으로, 바람직하게는 실질적으로 모두 액체 형태로 응축되고, 이는 회로(17)를 통해 중간 열 교환기를 나간다. 바람직한 구현으로, 중간 열 교환기를 나가는 제2 냉매는 제2 냉매의 액체 저장조가 제공되는 리시버(18)로 유입된다. 도면에서는 리시버(18)가 실내에 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 이 용기는 실외에 위치할 수도 있고, 존재하는 경우 실외에 펌프(20)를 위치시키는 것이 바람직할 수도 있다. 분리 용기로부터의 액체 냉매는 도관(21)을 통해 증발기로 전달된다. 도 1에 도시된 예시에서, 액체 펌프(20)는 도관(21, 22) 및 밸브(23)를 통해 증발기(24)로의 액체 냉매의 이송을 돕는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 다른 구현으로, 제2 냉매 액체는 단독으로 또는 액체 펌프와 조합하여 사용될 수 있는 다른 수단 또는 기술을 사용하여 리시버로부터 이송될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현으로, 액체 냉매의 이송은 증발기로의 액체의 중력 공급을 사용함으로써 달성될 수 있고, 한편으로 다른 구현예에서는 열 사이펀 배열(thermal siphon arrangement)이 제2 액체 냉매를 증발기(24)로 그리고 증발기로부터 중간 열 교환기(13)로 이송하기 위해 사용될 수 있다.In operation, the second refrigerant according to the present invention circulates the circuit by flowing through the
냉매가 HCFO-1233zd(E) 또는 HFO-1234ze(E)를 적어도 약 90중량%, 바람직하게는 필수적으로 이로 구성되며, 바람직하게는 이로 구성되는 바람직한 구현에서, 운전 조건은 하기 표에 나타낸 값들에 상응한다:In a preferred embodiment where the refrigerant consists of at least about 90% by weight, preferably essentially consists of, and preferably consists of HCFO-1233zd (E) or HFO-1234ze Corresponding:
도 2에 예시된 타입의 구현The implementation of the type illustrated in Figure 2
본 발명의 또 다른 바람직한 구현이 도 2에 예시되며, 압축기(11), 응축기(12), 중간 열 교환기(13), 팽창 밸브(14), 및 흡입-라인 열 교환기(30)가 어느 연결된 도관(15A, 15B, 16A 및 16B) 및 다른 연결 및 관련 장비(도시되지 않음)와 함께 실외에 위치한다. "고온 냉매 회로(high temperature refrigerant circuit)"로 때때로 지칭되는 실외 루프는 바람직하게 제1 냉매 및 압축기를 위한 윤활제를 포함하는 제1 열 전달 조성물을 포함하고, 적어도 냉매는 도관(17, 19, 21 및 22) 및 다른 관련 도관 및 장비에 의해 회로 내에서 순환한다.Another preferred embodiment of the present invention is illustrated in Figure 2 in which a
실내 루프는 도 1의 실내 루프와 관련하여 상술한 바와 실질적으로 동일하게 구성되며, 제1 및 제2 열 전달 조성물은 또한 바람직하게 본 명세서에서 이외에 나타낸 바와 같다.The inner loop is configured substantially the same as described above with respect to the inner loop of Figure 1, and the first and second heat transfer compositions are also preferably as shown elsewhere herein.
운전시, 본 발명에 따른 제1 냉매는 혼입된 윤활제를 포함할 수 있는 비교적 고압의 냉매 증기로서 압축기(11)로부터 배출되고, 그 후 응축기(12)로 들어가서 열을 바람직하게는 주위 공기로 전달하고, 적어도 부분적으로 응축된다. 응축기(12)로부터의 냉매 유출물은 도관(15A)을 통해 흡입-라인 열 교환기(30)로 이송되어 여기서 중간 열 교환기(13)로부터 유출물에 추가적인 열을 잃는다. 그 다음, 흡입/액체 라인 열 교환기(30)로부터의 유출물은 도관(15B)을 통해 팽창 밸브(14)로 이송되어 여기서 냉매의 압력이 감소되고, 이는 다시 냉매의 온도를 감소시킨다. 그 다음, 팽창 밸브로부터의 상대적으로 차가운 액체 냉매는 중간 열 교환기(13)로 들어가며 여기서 실내 루프에서 증발기(24)를 떠나는 제2 냉매 증기로부터 열을 얻는다. 중간 열 교환기로부터의 제1 냉매 유출물 증기는 도관(16A)을 통해 흡입/액체 라인 열 교환기(30)로 이송되고, 여기서 도관(15A)으로부터의 응축기 유출물로부터 열을 얻고 고온에서 제2 냉매 증기를 생성하며, 도관(16B)에 의해 압축기(11)의 입구로 이송된다.In operation, the first refrigerant according to the present invention is discharged from the
증발기 유출물은 리시버 도관(19)을 통해 중간 열 교환기(13)로 이송되고, 여기서 흡입 라인 열 교환기로부터 유출물에 열을 잃고, 이는 도관(15B)을 통해 중간 열 교환기로 이송되고, 제2 냉매의 상대적으로 차가운 스트림을 생성한다. 중간 열 교환기(13)로부터 나오는 제2 냉매의 이 차가운 스트림은 차가운 액체 냉매의 저장조를 제공하는 리시버 탱크(18)로 이송되고, 이는 도관(21)을 통해 탱크로부터 이송된 다음, 제어 밸브(23)를 통해 증발기(24)로 공급된다. 일부 구현으로, 펌프(20)는 제어 밸브(23)에 액체의 흐름을 제공하기 위해 제공된다. 냉각될 주변 공기는 증발기(24)에서 차가운 액체 냉매로 열을 잃고, 차례로 액체 냉매를 증발시키고 과열이 거의 없거나 전혀 없이 냉매 증기를 발생시키고, 그 다음 이 증기는 중간 열 교환기(13)로 환류한다.The evaporator effluent is transferred to the
냉매가 HCFO-1233zd(E) 또는 HFO-1234ze(E)를 적어도 약 90중량%를 포함하며, 바람직하게는 필수적으로 이로 구성되며, 바람직하게는 이로 구성되는 바람직한 구현에서, 운전 조건은 하기 표에 나타낸 값들에 상응한다:In a preferred embodiment wherein the refrigerant comprises, preferably consists essentially of, and preferably comprises at least about 90% by weight of HCFO-1233zd (E) or HFO-1234ze Corresponds to the indicated values:
도 3에 예시된 타입의 구현An implementation of the type illustrated in Figure 3
본 발명의 또 다른 바람직한 구현이 도 3에 예시되며, 2-단계 압축기(11), 응축기(12), 중간 열 교환기(13), 팽창 밸브(14), 및 관련 중간 팽창 밸브(41)를 포함하는 증기-주입(vapor-injection) 열 교환기(40)가 어느 연결된 도관(15A - 15) 및 다른 연결 및 관련 장비(도시되지 않음)와 함께 실외에 위치한다. "고온 냉매 회로(high temperature refrigerant circuit)"로 본 명세서에서 때때로 지칭되는 실외 루프는 바람직하게 제1 냉매 및 압축기를 위한 윤활제를 포함하는 제1 열 전달 조성물을 포함하고, 적어도 냉매는 도관(15 및 16) 및 다른 관련 도관 및 장비에 의해 회로 내에서 순환한다.Another preferred embodiment of the present invention is illustrated in Figure 3 and includes a two-
실내 루프는 도 1의 실내 루프와 관련하여 상술한 바와 실질적으로 동일하게 구성되며, 제1 및 제2 열 전달 조성물은 또한 바람직하게 본 명세서에서 이외에 나타낸 바와 같다.The inner loop is configured substantially the same as described above with respect to the inner loop of Figure 1, and the first and second heat transfer compositions are also preferably as shown elsewhere herein.
운전시, 혼입된 윤활제를 포함할 수 있는 본 발명에 따른 제1 냉매는 혼입된 윤활제를 포함할 수 있는 상대적으로 고압의 냉매 증기로서 압축기(11)로부터 배출되고, 응축기(12)로 들어가서 열을 바람직하게는 주위 공기로 전달하고, 적어도 부분적으로 응축된다. 응축기(12)로부터의 유출물 스트림은 적어도 부분적으로, 그리고 바람직하게 실질적으로 완전히 응축된 냉매를 포함한다. 응축기(12)로부터의 냉매 유출물은 도관(15A)을 이송되고, 냉매 유출물의 일부는 도관(15B)를 통해 중간 팽창 장치(41)로 전송되고, 유출물의 또 다른 일부, 바람직하게 유출물의 나머지는 증기 주입 열 교환기(40)로 이송된다.In operation, the first refrigerant according to the present invention, which may include an incorporated lubricant, is discharged from the
중간 팽창 장치(41)는 유출물 스트림의 압력을, 바람직하게는 실질적으로 등엔탈피적으로(isoenthalpically), 대략 압축기(11)의 제2 단계 흡입 압력으로 낮추거나, 또는 열 교환기(41) 및 관련 도관, 기구 등을 통해 압력-강하를 처리하기 위한 그러한 압력을 충분히 넘도록 낮춘다. 팽창 장치(41)를 통한 압력 강하의 결과로서, 열 교환기(40)로 흐르는 냉매의 압력은 열 교환기(40)로 흐르는 고압 냉매의 온도에 비해 감소된다. 열은 열 교환기에서 고압 스트립으로부터 팽창 밸브(41)를 통해 통과하는 스트림으로 전달된다. 결과적으로, 열 교환기(40)를 나가는 중간 압력 스트림의 온도는 입구 스트림의 온도보다 높아지고, 그에 따라 도관(19C)을 통해 압축기(11)의 제2 단계로 이송되는 과열된 증기 스트림을 생성한다.The
도관(15A)에 의해 이송되는 고압 스트림이 열 교환기(40)를 통해 이동함에 따라, 팽창 장치(41)를 빠져 나가는 저압 스트림에 열을 잃고, 도관(15C)을 통해 열 교환기를 빠져 나온 다음, 팽창 장치(14)로 흐르고, 그 다음 중간 열 교환기로 전송되어, 여기서 열을 얻고 압축기 흡입의 제1 단계로 이송된다.As the high pressure stream delivered by the
냉매가 HCFO-1233zd(E) 또는 HFO-1234ze(E)를 적어도 약 90중량%를 포함하며, 바람직하게는 필수적으로 이로 구성되며, 바람직하게는 이로 구성되는 바람직한 구현에서, 운전 조건은 하기 표에 나타낸 값들에 상응한다:In a preferred embodiment wherein the refrigerant comprises, preferably consists essentially of, and preferably comprises at least about 90% by weight of HCFO-1233zd (E) or HFO-1234ze Corresponds to the indicated values:
도 5에 예시된 타입의 구현An implementation of the type illustrated in Figure 5
다음의 설명에서, 상이한 구현들에서 일반적으로 동일하거나 유사할 수 있는 시스템의 구성분 또는 요소는 동일한 번호 또는 기호로 표시된다.In the following description, components or elements of a system that may be generally the same or similar in different implementations are denoted by the same number or symbol.
도 5에 개시된 구현은, 이하 설명되는 바와 같이, 시스템이 가열 모드에서 운전할 수 있도록 가역 밸브가 장착되는 것을 제외하고는 도 1의 구현과 유사하다.The implementation disclosed in Figure 5 is similar to the implementation of Figure 1 except that a reversible valve is mounted such that the system can operate in a heating mode, as will be described below.
냉각 및 가열 모드 모두에서 작동가능한 하나의 바람직한 에어 컨디셔닝 시스템은 도 1에 도시되고, 일반적으로 10으로 지정되며, 여기서 표시된 라인은 실내 및 실외 루프 사이의 대략적인 경계를 나타내며, 압축기(11), 실외 코일(12), 중간 열 교환기(13), 팽창 밸브(14), 및 가역 밸브(500)는 어느 연결된 도관(15 및 16) 및 다른 연결 및 관련 장비(도시되지 않음)와 함께 실외에 위치한다. 실외 루프는 바람직하게 제1 냉매 및 압축기를 위한 윤활제를 포함하는, 바람직하게는 상기 바람직한 구현 중 하나 이상에 따른, 제1 열 전달 조성물을 포함하며, 적어도 제1 냉매는 도관(15 및 16) 및 다른 관련 도관 및 장비에 의해 회로 내에서 순환한다. One preferred air conditioning system that is capable of operating in both the cooling and heating modes is shown in Figure 1 and is generally designated as 10, wherein the indicated lines represent approximate boundaries between indoor and outdoor loops and include
실내 루프는 바람직하게는 제2 냉매를 포함하는 적어도 제2 열 전달 조성물을 포함하며, 여기서 상기 제2 냉매는 제1 냉매의 상응하는 안전 특성보다 우수한, 인화성 및 독성과 같은 적어도 하나의 안전 특성을 갖는다. 매우 바람직한 구현에서, 제2 냉매는 바람직하게 ASHRAE 스탠다드 34에 따른 클래스 A로 지정되기에 충분히 낮은 독성을 가지며, 또한 바람직하게는 클래스 1 또는 2L 인화성 등급을 갖기에 충분히 낮은 인화성을 갖는다. 매우 바람직한 구현에서, 제2 냉매는 HFCO-1233zd, 더욱 바람직하게는 트랜스HFCO-1233zd를 포함하며, 바람직하게는 필수적으로 이로 구성되고, 일부 구현에서는 이로 구성된다. 다른 매우 바람직한 구현에서, 제2 냉매는 HFO-1234ze(E) 및 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판(HFC-227ea)의 조합을 포함하며, 바람직하게는 필수적으로 이로 구성되고, 일부 구현에서는 이로 구성된다. 당해 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 이러한 구현이 주거지를 차지하거나 컨디셔닝된 공간에 들어가 있는 인간 또는 동물에 가까운 위치에서, 그리고 한편으로는 제1 냉매로부터 주거지 또는 컨디셔닝된 공간에 존재하거나 존재할 수 있는 인간 또는 동물로부터 분리된 채로, HFCO-1233zd(E) 및 HFO-1234ze(E)/HFC-227ea와 같은 비교적 안전한(저 독성 및 저 인화성) 저 GWP 냉매만을 사용하는 이점을 제공한다는 것을 본 명세서에 포함된 개시내용에 비추어 인식할 것이다. 따라서, 냉매의 바람직한 구성 및 선택은 용량, 효율, 낮은 GWP 및 낮은 ODP와 같은 많은 바람직한 특성을 갖지만, 이와 동시에 이들을 매우 불리하게 하며 그리고/또는 공간이 좁고 사방이 막힌 및/또는 폐쇄된 위치에서 인간 또는 다른 동물에 근접하여 이를 사용하는 것을 못하게 할 수 있는 하나 이상의 특성을 갖는 냉매의 사용으로부터 유익한 시스템을 제공하는 것을 가능하게 한다. 이러한 조합은 그러한 냉매 시스템에 대한 모든 바람직한 특성의 관점에서 예외적인 이점을 제공한다.The indoor loop preferably includes at least a second heat transfer composition comprising a second refrigerant wherein the second refrigerant has at least one safety characteristic such as flammability and toxicity that is superior to the corresponding safety characteristic of the first refrigerant . In a highly preferred embodiment, the second refrigerant is preferably low enough to be designated as Class A in accordance with ASHRAE Standard 34, and also preferably has a flammability sufficiently low to have a Class 1 or 2L flammability rating. In a highly preferred embodiment, the second refrigerant comprises, preferably consists essentially of, and consists of, HFCO-1233zd, more preferably trans HFCO-1233zd. In another highly preferred embodiment, the second refrigerant comprises a combination of HFO-1234ze (E) and 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (HFC-227ea) In some implementations, and in some implementations. Those skilled in the art will readily appreciate that such implementations of the present invention may be used in locations close to humans or animals that occupy the residential area or in the conditioned space, and in the vicinity of humans or animals that may or may not be present in the residential or conditioned space, (Low toxicity and low flammability) low GWP refrigerant, such as HFCO-1233zd (E) and HFO-1234ze (E) / HFC-227ea, Will be recognized in light of the disclosure herein. Thus, the preferred configuration and selection of the refrigerant has many desirable characteristics such as capacity, efficiency, low GWP and low ODP, but at the same time makes them very disadvantageous and / or has a drawback in that the space Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI > one or more characteristics that may prevent the use of it in close proximity to other animals. This combination provides an exceptional advantage in terms of all desirable characteristics for such a refrigerant system.
바람직한 구현으로, 제1 냉매는 예를 들어 HFC-32(바람직하게는 약 0중량% 내지 약 22중량%의 양으로), HFO-1234ze(바람직하게는 약 0중량% 내지 약 78중량%의 양으로), HFO-1234yf(바람직하게는 약 0중량% 내지 약 78중량%의 양으로) 및 프로판 중 하나 이상을 포함하는 블렌드를 하나 이상 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, the first refrigerant comprises, for example, HFC-32 (preferably in an amount from about 0 wt% to about 22 wt%), HFO-1234ze (preferably from about 0 wt% to about 78 wt% ), HFO-1234yf (preferably in an amount from about 0 wt% to about 78 wt%), and propane.
실외 회로 내의 열 전달 유체는 일반적으로 그리고 바람직하게 열 전달 유체의 약 30 내지 약 50중량%의 양으로 일반적으로 압축기용 윤활제를 포함하고, 나머지는 냉매 및 존재할 수 있는 다른 임의의 성분을 포함한다. 다른 임의의 성분은 윤활제의 상용성 및/또는 용해성을 돕기 위해 프로판과 같은 상용화제를 포함한다. 존재하는 경우, 프로판, 부탄 및 펜탄을 포함하는 이러한 상용화제는 조성물의 약 0.5 내지 약 5중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 본 명세서에 참고문헌으로 포함되는 미국 특허 제6,516,837호에 개시된 바와 같이, 계면활성제 및 가용화제의 조합이 또한 오일 용해성을 돕기 위해 본 발명의 조성물에 첨가될 수 있다. 하이드로플루오로카본(HFC) 냉매를 이용한 냉각 장치에 사용되는 폴리올 에스테르(POEs), 폴리 알킬렌 글리콜(PAGs), 실리콘 오일, 미네랄 오일, 알킬 벤젠(ABs) 및 폴리(알파-올레핀)(PAO)와 같은 일반적으로 사용되는 냉각 윤활제가 본 발명의 냉매 조성물과 함께 사용될 수 있다. 바람직한 윤활제는 POEs이다.The heat transfer fluid in the outdoor circuit generally comprises a lubricant for the compressor generally in an amount of from about 30 to about 50 weight percent of the heat transfer fluid and the remainder comprises the refrigerant and any other components that may be present. Other optional components include a compatibilizing agent such as propane to aid in the compatibility and / or solubility of the lubricant. When present, such compatibilizers, including propane, butane and pentane, are preferably present in an amount of from about 0.5 to about 5 weight percent of the composition. As disclosed in U.S. Patent No. 6,516,837, which is incorporated herein by reference, combinations of surfactants and solubilizing agents may also be added to the compositions of the present invention to aid in oil solubility. (POEs), polyalkylene glycols (PAGs), silicone oils, mineral oils, alkylbenzenes (ABs) and poly (alpha-olefins) (PAO), which are used in cooling systems using hydrofluorocarbon (HFC) May be used with the refrigerant compositions of the present invention. A preferred lubricant is POEs.
운전시, 본 발명의 도 5의 가열 모드 구현에 따른 제2 냉매는 중간 열 교환기(13)를 통해 흐름으로써 회로를 순환하며, 여기서 제1 냉매로부터 열을 픽업하고, 이에 따라 제2 냉매는 적어도 부분적으로, 바람직하게는 실질적으로 모두 증기 형태로 증발되고, 여기서 이는 도관(17)를 통해 중간 열 교환기를 나간다. 증기 냉매는 도관(21)을 통해 응축기로 보내지며, 여기서 이는 응축됨에 따라 주거지 내로 열을 리젝트시킨다. 도 1에 도시된 예시에서, 액체 펌프(20)는 도관(21, 22) 및 밸브(23)를 통해 응축기(24)로 액체 냉매의 이송을 돕는 것으로 도시되어 있다. 또한, 이 실내 루프는 시스템이 가열 및 냉각 모드 모두에서 운전할 수 있도록 하는 가역 밸브(501)를 포함할 수도 있다.In operation, the second refrigerant according to the heating mode embodiment of FIG. 5 of the present invention circulates the circuit by flowing through the
바람직한 구현에서, 냉매는 HCFO-1233zd(E) 또는 HFO-1234ze(E)를 적어도 약 90중량% 포함하며, 바람직하게는 필수적으로 이로 구성되며, 바람직하게는 이로 구성된다.In a preferred embodiment, the refrigerant comprises, preferably consist essentially of, and preferably consists of at least about 90% by weight of HCFO-1233zd (E) or HFO-1234ze (E).
실시예Example
비교예 1Comparative Example 1
R-410A를 냉매로 사용하는 전형적인 배열에 따른 에어 컨디셔닝 시스템은 하기의 파라미터에 따라 운전된다.An air conditioning system according to a typical arrangement using R-410A as a refrigerant is operated according to the following parameters.
운전 조건 - R410A 기본 사이클Operating conditions - R410A basic cycle
1. 응축 온도 = 45℃, 해당 실외 주위 온도 = 35℃1. Condensing temperature = 45 ° C, corresponding outdoor ambient temperature = 35 ° C
2. 응축 온도 - 주위 온도 = 10℃2. Condensing temperature - Ambient temperature = 10 ℃
3. 팽창 장치 서브-냉각 = 5.0℃3. Expansion unit sub-cooling = 5.0 ° C
4. 증발 온도 = 7℃, 해당 실내 실온 = 27℃4. Evaporation temperature = 7 ℃, indoor room temperature = 27 ℃
5. 증발기 과열 = 5.0℃5. Evaporator overheating = 5.0 ° C
6. 등엔트로피 효율 = 72%6. Isentropic Efficiency = 72%
7. 체적 효율 = 100%7. Volumetric efficiency = 100%
이 시스템의 용량 및 COP는 하기의 실시예에서 상대 용량 및 COP를 결정하기위한 기준선 값으로서 사용하여 결정된다.The capacity and the COP of this system are determined using the reference capacity as a reference value for determining the relative capacity and the COP in the following embodiments.
실시예 1AExample 1A
실시예 1A(도 1) 운전 조건Example 1A (Fig. 1) Operating conditions
본 명세서에서 도 1에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은 일련의 상이한 제1(실외) 및 제2(실내) 냉매를 사용하여 하기 운전 파라미터에 따라 운전된다:The system constructed here as shown in Figure 1 is operated in accordance with the following operating parameters using a series of different first (outdoor) and second (indoor) refrigerants:
1. 응축 온도 = 45℃, 해당 실외 주위 온도 = 35℃1. Condensing temperature = 45 ° C, corresponding outdoor ambient temperature = 35 ° C
2. 응축 온도 - 주위 온도 = 10℃2. Condensing temperature - Ambient temperature = 10 ℃
3. 팽창 장치 서브-냉각 = 5.0℃3. Expansion unit sub-cooling = 5.0 ° C
4. 증발 온도 = 7℃, 해당 실내 실온 = 27℃4. Evaporation temperature = 7 ℃, indoor room temperature = 27 ℃
5. 증발기 과열 = 0.0℃(만액(flooded))5. Evaporator overheat = 0.0 ° C (flooded)
6. 중간 열 교환기 과열 = 5.0℃6. Intermediate heat exchanger overheat = 5.0 ℃
7. 등 엔트로피 효율 = 72%7. Isentropic Efficiency = 72%
8. 체적 효율 = 100%8. Volumetric efficiency = 100%
9. 포화 온도 중간 열 교환기의 차이 = 5℃9. Saturation temperature Difference in intermediate heat exchanger = 5 ℃
하기 표 1A에 결과가 제공된다(블렌드에 대한 백분율은 중량%로 표시됨):The results are provided in Table 1A below (percent for blend is expressed in weight%):
표 1ATable 1A
이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 각각의 에어 컨디셔닝 시스템은, 표시된 바와 같이 운전된 종래의 R410A 에어 컨디셔닝 시스템과 정확한 용량 일치를 제공할 수 있었으며, 그리고 모든 경우에서 이러한 종래 시스템에 비해 적어도 85%가 되는 COP(효율)를 제공할 수 있었다. 중요하게, 모든 경우에서 상기 시스템은 모두 R-410A에 기초한 냉각 시스템의 약 10배 개선된 150 미만의 GWP를 갖는 냉매를 사용한다. 이러한 특성들의 조합을 달성하기 위한 능력은 매우 유익하지만 예기치 않은 결과이다.As can be seen from the above results, each air conditioning system according to the present invention was able to provide accurate capacity matching with a conventional R410A air conditioning system operated as indicated, and in all cases compared to such conventional systems It was possible to provide a COP (efficiency) of at least 85%. Importantly, in all cases the system uses a refrigerant with a GWP of less than 150, which is improved by about 10 times that of a cooling system based on R-410A. The ability to achieve this combination of properties is very beneficial but unexpected.
실시예 1B(도 1) 운전 조건Example 1B (Fig. 1) Operating conditions
본 명세서에서 도 1에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은, 비교예 1에 따라 달성된 효율과 실질적으로 일치하는 효율을 얻기 위해 응축 온도를 각 블렌드에 대해 조절한 것을 제외하고, 일련의 상이한 제1(실외) 및 제2(실내) 냉매를 사용하여 동일한 운전 파라미터에 따라 운전된다. 결과는 하기 표 1B에 제공된다:The system configured as shown in FIG. 1 herein is a system configured as shown in FIG. 1, except that the condensation temperature is adjusted for each blend to obtain an efficiency substantially in accordance with the efficiency achieved according to Comparative Example 1, Outdoor) and the second (indoor) refrigerant. The results are provided in Table 1B below:
표 1BTable 1B
상기 결과는, 응축기 온도의 비교적 작은 변화만으로, R-410A에 기초한 시스템의 효율과 실질적으로 일치하는 효율을 생성하는 본 발명에 따른 시스템을 달성하는 것이 가능하다는 것을 나타내었다. 대안적으로, 본 발명의 방법에 따른 효율은 비교 R-410A 시스템이 사용된 응축기에서 열 전달 면적의 양과 비교하여 응축기에서 열 전달 면적의 미세한 증가를 제공함으로써, 비교 응축기 온도를 감소시키거나 변경시키지 않고 바람직하게 증가한다. 또한, 흡입 라인 열 교환기를 사용하는 도 2에 따른 시스템은 실시예 1A에 보고된 그러한 열 교환기가 없는 본 발명의 구성과 비교하여도 효율면에서 유리한 향상을 보여준다.The above results show that it is possible to achieve a system according to the present invention that produces efficiencies substantially coinciding with the efficiency of the system based on R-410A, with only a relatively small change in the condenser temperature. Alternatively, the efficiency according to the method of the present invention provides a fine increase in the heat transfer area in the condenser as compared to the amount of heat transfer area in the condenser in which the comparative R-410A system is used, Preferably. In addition, the system according to FIG. 2 using a suction line heat exchanger shows an advantageous improvement in terms of efficiency compared to the configuration of the present invention without such a heat exchanger reported in Embodiment 1A.
실시예 1C(도 1) - 주변 조건의 변경Example 1C (Fig. 1) - Change in ambient conditions
도 1에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은 각 블렌드에 대해 주위 온도가 35℃, 45℃ 및 55℃로 조절된 것을 제외하고는 일련의 상이한 제1(실외) 및 제2(실내) 냉매를 사용하여 실시예 1A와 동일한 운전 파라미터에 따라 운전된다. 그 결과를 하기 표 1C에 제공한다:The system configured as shown in Figure 1 uses a series of different first (outdoor) and second (indoor) refrigerants for each blend, except that the ambient temperature is adjusted to 35 캜, 45 캜 and 55 캜 Is operated in accordance with the same operation parameters as in Embodiment 1A. The results are provided in Table 1C below:
표 1CTable 1C
상기 결과는 주위 온도가 35℃를 넘어 상승함에 따라 R-410A 시스템에 비해 본 발명의 구현에 따른 보다 더 우수한 성능을 제공할 수 있음을 보여주었다.The above results show that as the ambient temperature rises above 35 [deg.] C, it can provide better performance than the R-410A system according to the implementation of the present invention.
실시예 2AExample 2A
실시예 2A(도 2) 운전 조건Example 2A (Fig. 2) Operating conditions
본 명세서에서 도 2에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은 일련의 상이한 제1(실외) 및 제2(실내) 냉매를 사용하여 다음의 운전 파라미터에 따라 운전된다:The system constructed as shown here in FIG. 2 is operated in accordance with the following operating parameters using a series of different first (outdoor) and second (indoor) refrigerants:
1. 응축 온도 = 45℃, 해당 실외 주위 온도 = 35℃1. Condensing temperature = 45 ° C, corresponding outdoor ambient temperature = 35 ° C
2. 응축 온도 - 주위 온도 = 10℃2. Condensing temperature - Ambient temperature = 10 ℃
3. 팽창 장치 서브-냉각 = 5.0℃3. Expansion unit sub-cooling = 5.0 ° C
4. 증발 온도 = 7℃, 해당 실내 실온 = 27℃4. Evaporation temperature = 7 ℃, indoor room temperature = 27 ℃
5. 증발기 과열 = 0.0℃(만액(flooded))5. Evaporator overheat = 0.0 ° C (flooded)
6. 중간 열 교환기 과열 = 5.0℃6. Intermediate heat exchanger overheat = 5.0 ℃
7. 등 엔트로피 효율 = 72%7. Isentropic Efficiency = 72%
8. 체적 효율 = 100%8. Volumetric efficiency = 100%
9. 포화 온도 중간 열 교환기의 차이 = 5℃9. Saturation temperature Difference in intermediate heat exchanger = 5 ℃
하기 표 2A에 결과가 제공된다(블렌드에 대한 백분율은 중량%로 표시됨):The results are provided in Table 2A below (the percentages for the blend are expressed in weight%):
표 2ATable 2A
이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 각각의 에어 컨디셔닝 시스템은, 표시된 바와 같이 운전된 종래의 R410A 에어 컨디셔닝 시스템과 정확한 용량 일치를 제공할 수 있었으며, 그리고 모든 경우에서 이러한 종래 시스템에 비해 적어도 90%가 되는 COP(효율)를 제공할 수 있었다. 중요하게, 모든 경우에서 상기 시스템은 모두 R-410A에 기초한 냉각 시스템의 약 10배 개선된 150 미만의 GWP를 갖는 냉매를 사용한다. 이러한 특성들의 조합을 달성하기 위한 능력은 매우 유익하지만 예기치 않은 결과이다.As can be seen from the above results, each air conditioning system according to the present invention was able to provide accurate capacity matching with a conventional R410A air conditioning system operated as indicated, and in all cases compared to such conventional systems It was possible to provide a COP (efficiency) of at least 90%. Importantly, in all cases the system uses a refrigerant with a GWP of less than 150, which is improved by about 10 times that of a cooling system based on R-410A. The ability to achieve this combination of properties is very beneficial but unexpected.
실시예 2BExample 2B
실시예 2B(도 2) - 응축기 온도의 변경Example 2B (FIG. 2) - Change in condenser temperature
본 명세서에서 도 2에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은, 비교예 1에 따라 달성된 효율과 실질적으로 일치하는 효율을 얻기 위해 응축 온도가 각 블렌드에 대해 조절된 것을 제외하고, 일련의 상이한 제1(실외) 및 제2(실내) 냉매를 사용하여 실시예 2A와 동일한 운전 파라미터에 따라 운전된다. 결과는 하기 표 2B에 제공된다:The system configured as shown in FIG. 2 herein has a series of different first (and second) blends, except that the condensation temperature is adjusted for each blend to obtain an efficiency substantially consistent with the efficiency achieved according to Comparative Example 1. [ Outdoor) and the second (indoor) refrigerant according to the same operating parameters as in Example 2A. The results are provided in Table 2B below:
표 2BTable 2B
상기 결과는, 응축기 온도의 비교적 작은 변화만으로, R-410A에 기초한 시스템의 효율과 실질적으로 일치하는 효율을 생성하는 본 발명에 따른 시스템을 달성하는 것이 가능하다는 것을 나타낸다. 대안적으로, 본 발명의 방법에 따른 효율은 비교 R-410A 시스템이 사용된 응축기에서 열 전달 면적의 양과 비교하여 응축기에서 열 전달 면적의 미세한 증가를 제공함으로써, 비교 응축기 온도를 감소시키거나 변경시키지 않고 바람직하게 증가한다.The above results show that it is possible to achieve the system according to the invention which produces, with only a relatively small change in the condenser temperature, an efficiency which substantially coincides with the efficiency of the system based on R-410A. Alternatively, the efficiency according to the method of the present invention provides a fine increase in the heat transfer area in the condenser as compared to the amount of heat transfer area in the condenser in which the comparative R-410A system is used, Preferably.
실시예 2CExample 2C
실시예 2C(도 2) - 주변 조건의 변경Example 2C (Fig. 2) - Change in ambient conditions
본 명세서에서 도 2에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은 주위 온도가 각 블렌드에 대해 35℃, 45℃ 및 55℃로 조절된 것을 제외하고는 일련의 상이한 제1(실외) 및 제2(실내) 냉매를 사용하여 실시예 2A와 동일한 운전 파라미터에 따라 운전된다. 그 결과는 하기 표 2C에 제공된다:A system configured as shown herein in FIG. 2 is a series of different first (outdoor) and second (indoor) refrigerants except that the ambient temperature is adjusted to 35, 45 and 55 degrees Celsius for each blend. Is operated according to the same operation parameters as in Example 2A. The results are provided in Table 2C below:
표 2CTable 2C
상기 결과는 주위 온도가 35℃를 넘어 상승함에 따라 R-410A 시스템에 비해 본 발명의 구현에 따른 보다 더 우수한 성능을 제공할 수 있음을 보여주었다.The above results show that as the ambient temperature rises above 35 [deg.] C, it can provide better performance than the R-410A system according to the implementation of the present invention.
실시예 3AExample 3A
실시예 3A(도 3) 운전 조건Example 3A (Fig. 3) Operating conditions
본 명세서에서 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은 실내 냉매로서 일련의 상이한 제1(실외) 및 100% 트랜스HF-1233zd를 사용하여 다음의 운전 파라미터에 따라 운전된다:The system configured as shown here in FIG. 3 operates in accordance with the following operating parameters using a series of different first (outdoor) and 100% trans HF-1233zd as room refrigerant:
1. 응축 온도 = 45℃, 해당 실외 온도 = 35℃1. Condensing temperature = 45 ℃, corresponding outdoor temperature = 35 ℃
2. 응축 온도 - 주위 온도 = 10℃2. Condensing temperature - Ambient temperature = 10 ℃
3. 팽창 장치 서브-냉각 = 5.0℃3. Expansion unit sub-cooling = 5.0 ° C
4. 증발 온도 = 7℃, 해당 실내 온도 = 27℃4. Evaporation temperature = 7 ℃, corresponding room temperature = 27 ℃
5. 증발기 과열 = 0.0℃(만액(flooded))5. Evaporator overheat = 0.0 ° C (flooded)
6. 중간 열 교환기 과열 = 5.0℃6. Intermediate heat exchanger overheat = 5.0 ℃
7. 두 단계 모두에 대한 등 엔트로피 효율 = 72%7. Isentropic efficiency for both steps = 72%
8. 체적 효율 = 100%8. Volumetric efficiency = 100%
9. 중간 열교환 기에서 포화 온도의 차이 = 5℃9. Difference in saturation temperature in intermediate heat exchanger = 5 ℃
10. 증기 주입 열 교환기 유효성(Effectiveness) = 35%, 55%, 75%, 85%10. Steam Injection Heat Exchanger Effectiveness = 35%, 55%, 75%, 85%
하기 표 3A에 결과가 제공된다(블렌드에 대한 백분율은 중량%로 표시됨):The results are provided in Table 3A below (percent for blend is expressed in weight%):
표 3ATABLE 3A
이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 각각의 에어 컨디셔닝 시스템은, 표시된 바와 같이 운전된 종래의 R410A 에어 컨디셔닝 시스템과 정확한 용량 일치를 제공할 수 있었으며, 그리고 모든 경우에서 이러한 종래 시스템에 비해 적어도 90%가 되는 COP(효율)를 제공할 수 있었다. 중요하게, 모든 경우에서 상기 시스템은 모두 R-410A에 기초한 냉각 시스템의 약 10배 개선된 150 미만의 GWP를 갖는 냉매를 사용한다. 이러한 특성들의 조합을 달성하기 위한 능력은 매우 유익하지만 예기치 않은 결과이다.As can be seen from the above results, each air conditioning system according to the present invention was able to provide accurate capacity matching with a conventional R410A air conditioning system operated as indicated, and in all cases compared to such conventional systems It was possible to provide a COP (efficiency) of at least 90%. Importantly, in all cases the system uses a refrigerant with a GWP of less than 150, which is improved by about 10 times that of a cooling system based on R-410A. The ability to achieve this combination of properties is very beneficial but unexpected.
실시예 3BExample 3B
실시예 3B(도 3) - 응축기 온도의 변경Example 3B (FIG. 3) - Change in condenser temperature
본 명세서에서 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은 비교예 1에 따라 달성된 효율과 실질적으로 일치하는 효율을 얻기 위해 응축 온도가 각각의 블렌드에 대해 조절된 것을 제외하고는 실내 냉매로서 일련의 상이한 제1(실외) 및 100% 트랜스HFCO-1233zd를 사용하여 실시예 3A와 동일한 운전 파라미터에 따라 운전된다. 결과는 하기 표 3B에 제공된다:The system constructed as shown here in FIG. 3 has a series of different < RTI ID = 0.0 > different < / RTI > different refrigerants as the room refrigerant except that the condensation temperature is adjusted for each blend to obtain efficiencies substantially in accordance with the efficiency achieved according to Comparative Example 1. & Was operated according to the same operating parameters as in Example 3A using the first (outdoor) and 100% trans HFCO-1233zd. The results are provided in Table 3B below:
표 3BTable 3B
상기 결과는, 응축기 온도의 비교적 작은 변화만으로, R-410A에 기초한 시스템의 효율과 실질적으로 일치하는 효율을 생성하는 본 발명에 따른 시스템을 달성하는 것이 가능하다는 것을 나타낸다. 대안적으로, 본 발명의 방법에 따른 효율은 비교 R-410A 시스템이 사용된 응축기에서 열 전달 면적의 양과 비교하여 응축기에서 열 전달 면적의 미세한 증가를 제공함으로써, 비교 응축기 온도를 감소시키거나 변경시키지 않고 바람직하게 증가한다.The above results show that it is possible to achieve the system according to the invention which produces, with only a relatively small change in the condenser temperature, an efficiency which substantially coincides with the efficiency of the system based on R-410A. Alternatively, the efficiency according to the method of the present invention provides a fine increase in the heat transfer area in the condenser as compared to the amount of heat transfer area in the condenser in which the comparative R-410A system is used, Preferably.
실시예 3CExample 3C
실시예 3C(도 3) - 주변 조건의 변경Example 3C (FIG. 3) - Change in ambient conditions
본 명세서에서 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은 주위 온도가 각 블렌드에 대해 35℃, 45℃ 및 55℃로 조절된 것을 제외하고는 일련의 상이한 제1(실외) 및 제2(실내) 냉매를 사용하여 실시예 2A와 동일한 운전 파라미터에 따라 운전된다. 그 결과는 하기 표 3C에 제공된다:A system constructed as shown in FIG. 3 herein is a system in which a series of different first (outdoor) and second (indoor) refrigerants, except ambient temperatures are adjusted to 35 ° C, 45 ° C and 55 ° C for each blend Is operated according to the same operation parameters as in Example 2A. The results are provided in Table 3C below:
상기 결과는 주위 온도가 35℃를 넘어 상승함에 따라 R-410A 시스템에 비해 본 발명의 구현에 따른 보다 더 우수한 성능을 제공할 수 있음을 보여주었다.The above results show that as the ambient temperature rises above 35 [deg.] C, it can provide better performance than the R-410A system according to the implementation of the present invention.
실시예 4Example 4
실시예 1의 에어 컨디셔닝 시스템은 일반적으로 많은 중요한 에어 컨디셔닝 시스템에서 사용되는 응축기 온도를 포함하는 약 -1℃ 내지 약 10℃ 범위의 증발기 온도를 사용하는 트랜스HCFO-1233zd 및 트랜스HFO-1234ze의 다양한 이원 혼합물을 포함하는 실내 냉매로 운전된다. 시험 결과는 하기 표 4A에 나타낸다:The air conditioning system of Example 1 includes a variety of trans-HCFO-1233zd and trans HFO-1234ze using evaporator temperatures ranging from about -1 ° C to about 10 ° C, including the condenser temperatures commonly used in many important air- Lt; RTI ID = 0.0 > refrigerant. ≪ / RTI > The test results are shown in Table 4A below:
표 4ATable 4A
본 출원인은 상기 표 4에 나타낸 바와 같이 트랜스HFO-1234ze의 양이 적어도 약 50중량%인 조성물이 실내 회로가 1기압보다 큰 압력 하에서 운전되어 퍼지 시스템의 필요성을 회피할 수 있으며, 한편으로 이와 동시에 상대적으로 저가의 용기 및 도관을 사용할 수 있도록 하는 충분히 낮은 시스템 압력을 제공하고 그리고/또는 고압 시스템에서 발생할 수 있는 냉매 누출을 유리하게 방지할 수 있음을 발견하였다. 또한, 출원인은 시스템으로부터의 누출시 냉매의 인화성과 관련된 분별 인화성에 대한 트랜스HFO-1234ze/트랜스HCFO-1233zd 블렌드의 인화성을 시험하였으며, 이 작업의 결과를 하기 표 4B에 나타내었다:Applicants have found that a composition in which the amount of trans HFO-1234ze is at least about 50% by weight, as shown in Table 4 above, can be operated under a pressure greater than one atmosphere in an indoor circuit to avoid the need for a purge system, It has been found that it is possible to provide sufficiently low system pressure to enable the use of relatively low cost vessels and conduits and / or to advantageously prevent refrigerant leakage which may occur in high pressure systems. Applicants have also tested the flammability of the trans HFO-1234ze / trans HCFO-1233zd blend for fractional flammability associated with the flammability of the refrigerant upon leakage from the system, and the results of this operation are shown in Table 4B below:
표 4BTable 4B
상기 표 4B에 보고된 결과에 기초하여, 출원인은 67중량% 초과의 트랜스HFO-1234ze를 갖는 액체 블렌드가 ASTM 34에 따라 수행되는 분획 시험에 따라 측정될 때 인화성이며, 표 4A의 결과에 따르면, 약 50중량% 미만의 양의 트랜스HFO-1234ze(즉, 50% 초과의 트랜스HFCO-1233zd)는 네거티브 시스템 압력의 가능성을 생성함을 발견하였다.Based on the results reported in Table 4B above, Applicant is flammable when the liquid blend with more than 67% by weight of trans HFO-1234ze is measured according to the fractionation test carried out according to ASTM 34, and according to the results in Table 4A, It has been found that an amount of trans HFO-1234ze (i.e., greater than 50% of trans HFCO-1233zd) in an amount less than about 50 wt% produces the potential for negative system pressure.
실시예 5 - 저압 시스템에 유용한 플라스틱과의 상용성Example 5 - Compatibility with plastics useful in low pressure systems
본 출원인은 다양한 플라스틱의 시료들을 실온(약 24℃-25℃)에서 2주간 주위 압력 조건 하에 트랜스HFCO-1233zd에 침지시키고, 그 후 시료를 트랜스HFCO-1233zd로부터 제거하고, 24시간 동안 탈기(outgas)되도록 함으로써 트랜스HFCO-1233zd에 노출된 경우 다양한 플라스틱 재료들의 안정성을 시험하였다. 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다:Applicants have found that various plastic samples are immersed in trans HFCO-1233zd under ambient pressure conditions at room temperature (about 24 ° C-25 ° C) for two weeks, after which the sample is removed from trans HFCO-1233zd and outgas ) To test the stability of various plastic materials when exposed to trans HFCO-1233zd. The results are shown in Table 5 below:
상기 표 5의 결과에 의해 예시된 바와 같이, 시험된 각 플라스틱 재료의 평균 체적 변화%는 5% 미만이다.As illustrated by the results of Table 5 above, the% change in average volume of each plastic material tested is less than 5%.
실시예 6Example 6
실시예 1의 에어 컨디셔닝 시스템은, HFO-1234ze(E), HFCO-1233zd(E) 및 이들의 조합을 포함하는 냉매를 포함하는 본 발명의 어느 바람직한 저온 냉매를 포함하는, ASHRAE 34에 따른 저온 비-인화성 냉매 내로, A2L 냉매인 고온 냉매의 부주의한 누출이 있는 조건 하에서 운전된다. 이러한 경우에, A2L(약한 인화성) 냉매는 중간 열 교환기 내부의 부주의한 누출의 경우 비-인화성 저온 냉매와 혼합된다. 그 결과 형성된 저온 냉매(예, R1233zd(E))와 A2L 냉매의 혼합물은 결국 실내로 누출될 수 있다. 그러나, 많은 경우에 실내로의 누출은 비-인화성 물질이 될 것이다. 특정 구현으로, 적절한 제어와 함께 어큐뮬레이터를 사용하여 비-인화성 혼합물을 보장하기 위해 적절한 충전 비(charge ratio)가 높은 쪽과 낮은 쪽 사이에서 유지되는 것을 보장할 수 있다. 또한, 실내 루프로 인화성 냉매가 누출되는 것을 검출하고 이러한 모든 냉매를 집밖으로 방출할 수 있는 장치 또는 장치들을 본 발명의 시스템에 포함시키는 것이 가능할 수 있다. 이러한 누출 검출 시스템 중 하나는 2017년 1월 6일자로 출원된 미국 출원 제15/400,891호(특히 도 4A 및 4B 참조) 및 2016년 1월 6일자로 출원된 가출원 제62/275,382호에 개시되어 있으며, 이들 각각은 본 명세서에 참고문헌으로 편입된다.The air conditioning system of Example 1 is characterized by a low temperature ratio according to ASHRAE 34, including any preferred low temperature refrigerant of the present invention including a refrigerant comprising HFO-1234ze (E), HFCO-1233zd (E) - It is operated under flammable refrigerant under the condition of inadvertent leakage of high temperature refrigerant which is A2L refrigerant. In this case, the A2L (weak flammable) refrigerant is mixed with the non-flammable cryogenic refrigerant in the event of careless leakage inside the intermediate heat exchanger. The resulting mixture of low temperature refrigerant (eg, R1233zd (E)) and A2L refrigerant may eventually leak into the interior. However, in many cases leakage into the interior will be non-flammable. In certain implementations, it is possible to ensure that the appropriate charge ratio is maintained between the higher and lower sides to ensure a non-flammable mixture using the accumulator with appropriate control. It may also be possible to include in the system of the present invention devices or devices capable of detecting the leakage of flammable refrigerant into an indoor loop and releasing all such refrigerant out of the house. One such leak detection system is disclosed in U.S. Application Serial No. 15 / 400,891 filed January 6, 2017 (see Figures 4A and 4B in particular), and Provisional Application No. 62 / 275,382 filed January 6, Each of which is incorporated herein by reference.
표 6은 누출 사고시 주거지 내부에서 위험한 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있는 충전 비를 나타낸다.Table 6 shows the charge ratios that can prevent dangerous situations from occurring inside the residence when a leak accident occurs.
표 6: 중간 열 교환기에서 누출 사고Table 6: Leakage in medium heat exchanger
비교예 2Comparative Example 2
R-410A를 냉매로서 사용하는 전형적인 종래 기술에 따른 가역성 열 펌프 시스템은 하기의 파라미터에 따라 가열 모드에서 운전된다:A typical prior art reversible heat pump system using R-410A as the refrigerant is operated in the heating mode according to the following parameters:
운전 조건 - R410A 기본 사이클Operating conditions - R410A basic cycle
1. 응축 온도 = 40℃, 해당 실내 실온 = 21.1℃1. Condensation temperature = 40 ° C, indoor room temperature = 21.1 ° C
2. 응축 온도 - 주위 온도 = 19℃2. Condensing temperature - Ambient temperature = 19 ℃
3. 팽창 장치 서브-냉각 = 5.0℃3. Expansion unit sub-cooling = 5.0 ° C
4. 증발 온도 = 0℃, 해당 실외 주위 온도 = 8.3℃4. Evaporation temperature = 0 ° C, corresponding outdoor ambient temperature = 8.3 ° C
5. 증발기 과열 = 5.0℃5. Evaporator overheating = 5.0 ° C
6. 등 엔트로피 효율 = 72%6. Isentropic Efficiency = 72%
7. 체적 효율 = 100%7. Volumetric efficiency = 100%
이 시스템의 용량 및 COP는 본 발명에 따른 하기 실시예 7A 및 7B에서 상대 용량 및 COP를 결정하기 위한 기준선 값으로서 사용하여 결정된다.The capacity and COP of this system are determined using the baseline values for determining the relative capacity and the COP in the following Examples 7A and 7B according to the present invention.
실시예 7AExample 7A
본 명세서에서 도 6에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은 일련의 상이한 제1(실외) 및 제2(실내) 냉매를 사용하여 하기 운전 파라미터에 따라 운전된다:The system constructed as shown here in FIG. 6 is operated in accordance with the following operating parameters using a series of different first (outdoor) and second (indoor) refrigerants:
1. 응축 온도 = 40℃, 해당 실내 실온 = 21.1℃1. Condensation temperature = 40 ° C, indoor room temperature = 21.1 ° C
2. 응축 온도 - 주위 온도 = 19℃2. Condensing temperature - Ambient temperature = 19 ℃
3. 팽창 장치 서브-냉각 = 5.0℃3. Expansion unit sub-cooling = 5.0 ° C
4. 증발 온도 = 0℃, 해당 실외 주위 온도 = 8.3℃4. Evaporation temperature = 0 ° C, corresponding outdoor ambient temperature = 8.3 ° C
5. 증발기 과열 = 0.0℃(만액(flooded))5. Evaporator overheat = 0.0 ° C (flooded)
6. 중간 열 교환기 과열 = 5.0℃6. Intermediate heat exchanger overheat = 5.0 ℃
7. 등 엔트로피 효율 = 72%7. Isentropic Efficiency = 72%
8. 부피 효율 = 100%8. Volume efficiency = 100%
9. 포화 온도 중간 열교환 기의 차이 = 5℃9. Saturation temperature Difference in intermediate heat exchanger = 5 ℃
하기 표 1A에 결과가 제공된다(블렌드에 대한 백분율은 중량%로 표시됨):The results are provided in Table 1A below (percent for blend is expressed in weight%):
표 7ATable 7A
이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 각각의 에어 컨디셔닝 시스템은, 표시된 바와 같이 운전된 종래의 R410A 에어 컨디셔닝 시스템과 정확한 용량 일치를 제공할 수 있었으며, 그리고 모든 경우에서 이러한 종래 시스템에 비해 적어도 90%가 되는 COP(효율)를 제공할 수 있었다. 중요하게, 모든 경우에서 상기 시스템은 모두 R-410A에 기초한 냉각 시스템의 약 10배 개선된 150 미만의 GWP를 갖는 냉매를 사용한다. 이러한 특성들의 조합을 달성하기 위한 능력은 매우 유익하지만 예기치 않은 결과이다.As can be seen from the above results, each air conditioning system according to the present invention was able to provide accurate capacity matching with a conventional R410A air conditioning system operated as indicated, and in all cases compared to such conventional systems It was possible to provide a COP (efficiency) of at least 90%. Importantly, in all cases the system uses a refrigerant with a GWP of less than 150, which is improved by about 10 times that of a cooling system based on R-410A. The ability to achieve this combination of properties is very beneficial but unexpected.
실시예 7B(도 5) 운전 조건Example 7B (Fig. 5) Operating conditions
본 명세서에서 도 5에 도시된 바와 같이 구성된 시스템은, 비교예 2에 따라 달성된 효율과 실질적으로 일치하는 효율을 얻기 위해 응축 온도가 각각의 블렌드에 대해 조절된 것을 제외하고는, 일련의 상이한 제1(실외) 및 제2(실내) 냉매를 사용하여 동일한 운전 파라미터에 따라 운전된다. 결과는 하기 표 7B에 제공된다:A system constructed as shown in FIG. 5 herein is a system in which a series of different < RTI ID = 0.0 > different < / RTI > 1 (outdoor) and second (indoor) refrigerant. The results are provided in Table 7B below:
표 7BTable 7B
상기 결과는, 응축기 온도의 비교적 작은 변화만으로, R-410A에 기초한 시스템의 효율과 실질적으로 일치하는 효율을 생성하는 본 발명에 따른 시스템을 달성하는 것이 가능하다는 것을 나타내었다. 대안적으로, 본 발명의 방법에 따른 효율은 비교 R-410A 시스템이 사용된 응축기에서 열 전달 면적의 양과 비교하여 응축기에서 열 전달 면적의 미세한 증가를 제공함으로써, 비교 응축기 온도를 감소시키거나 변경시키지 않고 바람직하게 증가한다.The above results show that it is possible to achieve a system according to the present invention that produces efficiencies substantially coinciding with the efficiency of the system based on R-410A, with only a relatively small change in the condenser temperature. Alternatively, the efficiency according to the method of the present invention provides a fine increase in the heat transfer area in the condenser as compared to the amount of heat transfer area in the condenser in which the comparative R-410A system is used, Preferably.
Claims (11)
(a) 실외 냉매 회로로서
(i) 열을 상기 시스템으로부터 리젝트시키거나 또는 열을 상기 시스템 내로 흡수하기 위해 상기 실외 회로의 적어도 일부를 통해 흐르는 약 500 미만의 GWP를 갖는 실외 냉매로서, 여기서 상기 실외 회로를 통해 상기 실외 냉매가 흐르는 상기 실외 회로의 적어도 상기 일부는 상기 인간이 차지하는 공간 내에 위치하지 않는, 실외 냉매;
(ii) 상 변화 열 교환기;
(iii) 상기 실외 냉매의 증기 스트림을 제공하는 압축기; 및
(iv) 상기 실외 냉매 스트림의 적어도 일부가 열을 흡수하거나 또는 리젝트시키는 중간 열 교환기
를 포함하는 실외 냉매 회로; 및
(b) 실내 냉매 회로로서
(i) 상기 인간이 차지하는 공간으로부터 열을 흡수하거나 또는 상기 인간이 차지하는 공간으로 열을 리젝트시키기 위해 상기 실내 회로의 적어도 일부를 통해 흐르는 실내 냉매로서, 여기서 상기 실내 회로를 통해 상기 실내 냉매가 흐르는 상기 실내 회로의 적어도 상기 일부는 상기 인간이 차지하는 공간 내에 위치하며, 상기 실내 냉매는 적어도 약 50중량%의 HCFO-1233zd(E)를 포함하며, 그리고 (1) ASHRAE Standard 34에 따르면 비-인화성이며, (2) 400 초과의 작업 노출 한계(Occupational Exposure Limit(OEL))를 가지며 ASHRAE Standard 34에 의해 클래스 A로 분류되며; 그리고 (3) 약 500 미만의 GWP를 갖는, 실내 냉매; 및
(ii) 상기 실외 냉매 회로의 상기 중간 열 교환기로서, 상기 실외 냉매 스트림은 상기 실내 냉매로부터 열을 흡수하거나 또는 상기 실내 냉매로 열을 리젝트시키는, 중간 열 교환기
를 포함하는 실내 냉매 회로
를 포함하는 냉각 시스템.
A cooling system for cooling or heating air in a space occupied by a human using air in a space occupied by a human or cooling or heating an object located in a space occupied by the human being,
(a) As an outdoor refrigerant circuit
(i) an outdoor refrigerant having a GWP of less than about 500 flowing through at least a portion of the outdoor circuit to reject heat from the system or to absorb heat into the system, wherein the outdoor refrigerant At least the part of the outdoor circuit through which the refrigerant flows is not located in the space occupied by the human being;
(ii) a phase change heat exchanger;
(iii) a compressor providing a vapor stream of the outdoor refrigerant; And
(iv) an intermediate heat exchanger in which at least a portion of the outdoor refrigerant stream absorbs or rejects heat
An outdoor refrigerant circuit; And
(b) As an indoor refrigerant circuit
(i) an indoor refrigerant that flows through at least a portion of the indoor circuit to absorb heat from the space occupied by the human or to reject heat into a space occupied by the human, wherein the indoor refrigerant flows through the indoor circuit Wherein at least a portion of the interior circuitry is located within the space occupied by the human being, wherein the indoor refrigerant comprises at least about 50 weight percent HCFO-1233zd (E) and is (1) non-flammable according to ASHRAE Standard 34 (2) Occupational Exposure Limit (OEL) of more than 400 and classified as Class A by ASHRAE Standard 34; And (3) an indoor refrigerant having a GWP of less than about 500; And
(ii) the intermediate heat exchanger of the outdoor refrigerant circuit, wherein the outdoor refrigerant stream absorbs heat from the indoor refrigerant or rejects heat to the indoor refrigerant,
An indoor refrigerant circuit
≪ / RTI >
(a) 고온 냉매 회로로서
(i) 열을 상기 시스템으로부터 리젝트시키기 위해 상기 고온 냉매 회로의 적어도 일부를 통해 흐르는 약 500 미만의 GWP를 갖는 고온 냉매로서, 여기서 상기 고온 회로를 통해 상기 고온 냉매가 흐르는 상기 고온 회로의 적어도 상기 일부는 상기 인간이 차지하는 공간 내에 위치하지 않는, 고온 냉매;
(ii) 제1 온도의 액체 고온 냉매 스트림을 포함하는 적어도 제1 응축기 유출물 스트림을 제공하는 응축기;
(iii) 상기 응축기로부터 상기 액체 고온 냉매 스팀에 유체적으로 연결되고, 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 고온 냉매 스트림을 제공하는 팽창 밸브;
(iv) 상기 냉매의 적어도 일부를 포함하는 증기 스트림을 상기 응축기에 제공하는 압축기; 및
(v) 상기 팽창 밸브로부터 상기 고온 냉매 스트림의 적어도 일부가 열을 흡수하고 상기 고온 냉매를 포함하는 증기 스트림을 생성하는 중간 열 교환기로서, 상기 중간 열 교환기로부터 상기 증기 스트림은 상기 압축기의 입구와 유체 연통되는, 중간 열 교환기
를 포함하는 고온 냉매 회로; 및
(b) 저온 냉매 회로로서
(i) 상기 인간이 차지하는 공간으로부터 열을 흡수하기 위해 상기 저압 회로의 적어도 일부를 통해 흐르는 저온 냉매로서, 여기서 상기 저온 회로를 통해 저온 냉매가 흐르는 상기 저온 회로의 적어도 상기 일부는 상기 인간이 차지하는 공간 내에 위치하며, 상기 저온 냉매는 적어도 약 50중량%의 HCFO-1233zd(E)를 포함하며, 그리고 (1) ASHRAE Standard 34에 따르면 비-인화성이며, (2) 400 초과의 작업 노출 한계(Occupational Exposure Limit(OEL))를 가지며 ASHRAE Standard 34에 의해 클래스 A로 분류되며; 그리고 (3) 약 500 미만의 GWP를 갖는, 저온 냉매;
(ii) 상기 저온 냉매의 적어도 일부를 액체 상태로 함유하는 어큐뮬레이터;
(iii) 상기 어큐뮬레이터에 유체적으로 연결되어 상기 어큐뮬레이터로부터 액체 저온 냉매를 받으며, 이로부터 저온 냉매 스트림을 증기 상태로 생성하는 증발기; 및
(iv) 상기 고온 냉매 회로의 상기 중간 열 교환기로서, 여기서 상기 팽창 밸브로부터 상기 고온 냉매 스트림은 상기 증발기로부터 상기 저온 냉매 증기로부터의 열을 흡수하고, 상기 중간 열 교환기는 상기 저온 냉매를 포함하는 액체 유출물 스트림을 생성하고, 상기 중간 열 교환기로부터 상기 저온 액체 유출물 스트림은 상기 어큐뮬레이터의 입구와 유체 연통되는, 중간 열 교환기
를 포함하는 저온 냉매 회로
를 포함하는 냉각 시스템.
A cooling system for cooling air in a space occupied by a human using air in a space occupied by a human or cooling an article located in a space occupied by the human,
(a) As a high-temperature refrigerant circuit
(i) a high temperature refrigerant having a GWP of less than about 500 flowing through at least a portion of the high temperature refrigerant circuit to reject heat from the system, wherein at least the high temperature refrigerant flowing through the high temperature circuit Some of which are not located within the space occupied by the human;
(ii) a condenser to provide at least a first condenser effluent stream comprising a liquid high temperature refrigerant stream at a first temperature;
(iii) an expansion valve fluidly connected to the liquid high temperature refrigerant steam from the condenser, the expansion valve providing a high temperature refrigerant stream at a second temperature below the first temperature;
(iv) a compressor providing the condenser with a vapor stream comprising at least a portion of the refrigerant; And
(v) an intermediate heat exchanger from which the at least a portion of the hot refrigerant stream absorbs heat and generates a vapor stream comprising the hot refrigerant, wherein the vapor stream from the intermediate heat exchanger is in fluid communication with the inlet of the compressor A communicating, intermediate heat exchanger
A high temperature refrigerant circuit; And
(b) As a low-temperature refrigerant circuit
(i) a low temperature refrigerant flowing through at least a portion of the low pressure circuit to absorb heat from the space occupied by the human, wherein at least the portion of the low temperature circuit through which the low temperature refrigerant flows, Wherein the low temperature refrigerant comprises at least about 50% by weight of HCFO-1233zd (E) and is (1) non-flammable according to ASHRAE Standard 34, (2) an Occupational Exposure Limit (OEL)) and classified as Class A by ASHRAE Standard 34; And (3) a low temperature refrigerant having a GWP of less than about 500;
(ii) an accumulator containing at least a part of the low temperature refrigerant in a liquid state;
(iii) an evaporator fluidly connected to the accumulator to receive liquid low temperature refrigerant from the accumulator, thereby producing a low temperature refrigerant stream in a vapor state; And
(iv) the intermediate heat exchanger of the high temperature refrigerant circuit, wherein the high temperature refrigerant stream from the expansion valve absorbs heat from the low temperature refrigerant vapor from the evaporator, and the intermediate heat exchanger comprises a liquid Wherein the cold liquid effluent stream from the intermediate heat exchanger is in fluid communication with the inlet of the accumulator,
A low-temperature refrigerant circuit
≪ / RTI >
상기 어큐뮬레이터로부터 액체의 적어도 일부는 열 사이펀 효과(thermo-syphon effect)에 의해 상기 증발기의 입구로 이송되는, 냉각 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein at least a portion of the liquid from the accumulator is conveyed to the inlet of the evaporator by a thermo-syphon effect.
상기 고온 냉매는 R-32를 약 22중량%까지 포함하는, 냉각 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the high temperature refrigerant comprises up to about 22% by weight of R-32.
상기 고온 냉매는 R-1234ze를 약 78중량%까지 포함하거나 또는 R-1234yf를 약 78중량%까지 포함하는, 냉각 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the high temperature refrigerant comprises up to about 78% by weight of R-1234ze or up to about 78% by weight of R-1234yf.
상기 고온 냉매는 프로판을 약 10중량% 내지 약 100중량% 포함하는, 냉각 시스템.7
3. The method of claim 2,
Wherein the high temperature refrigerant comprises about 10 wt% to about 100 wt% of propane.
상기 응축기는 약 35℃ 내지 약 70℃의 범위 내 온도에서 운전되는, 냉각 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the condenser is operated at a temperature in the range of about 35 < 0 > C to about 70 < 0 > C.
(a) 고온 냉매 회로로서
(i) 열을 상기 시스템으로부터 리젝트시키기 위해 상기 고압 회로의 적어도 일부를 통해 흐르는 고온 냉매로서, 여기서 상기 고온 회로를 통해 상기 고온 냉매가 흐르는 상기 고온 회로의 적어도 상기 일부는 상기 인간이 차지하는 공간 내에 위치하지 않는, 고온 냉매;
(ii) 제1 온도의 액체 고온 냉매 스트림을 포함하는 적어도 제1 응축기 유출물 스트림을 제공하는 응축기;
(iii) 상기 응축기로부터 상기 액체 고온 냉매 스팀에 유체적으로 연결되고, 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 고온 냉매 스트림을 제공하는 팽창 밸브;
(iv) 상기 냉매의 적어도 일부를 포함하는 증기 스트림을 상기 응축기에 제공하는 압축기;
(v) 상기 팽창 밸브로부터 상기 고온 냉매 스트림의 적어도 일부가 열을 흡수하고, 이로부터 상기 팽창 밸브로부터의 스트림의 온도보다 높은 온도에서 상기 고온 냉매를 포함하는 고온 유출물 스트림을 생성하는 중간 열 교환기; 및
(vi) 상기 응축기와 상기 팽창 밸브 사이에 그리고 상기 중간 열 교환기와 상기 압축기 입구 사이에 연결된 흡입 라인 열 교환기로서, (1) 상기 흡입 라인 열 교환기는 상기 응축기로부터 상기 액체 고온 냉매 증기의 적어도 일부를 받고, 여기서 상기 스트림이 상기 팽창 밸브로 들어가기 전에 상기 액체 고온 냉매 스팀으로부터 열이 리젝트되며; 그리고 (2) 상기 흡입 라인 열 교환기는 상기 중간 열 교환기를 떠나는 상기 고온 냉매의 적어도 일부를 받고, 상기 응축기로부터 상기 액체 고온 냉매 스팀으로부터의 열을 흡수하며, 여기서 상기 열을 흡수한 후에 상기 스트림은 상기 압축기의 입구와 유체 연통되도록 하는, 흡입 라인 열 교환기
를 포함하는 고온 냉매 회로; 및
(b) 저온 냉매 회로로서
(i) 상기 인간이 차지하는 공간으로부터 열을 흡수하기 위해 상기 저압 회로의 적어도 일부를 통해 흐르는 저온 냉매로서, 여기서 상기 저온 회로를 통해 저온 냉매가 흐르는 상기 저온 회로의 적어도 상기 일부는 상기 인간이 차지하는 공간 내에 위치하며, 상기 저온 냉매는 적어도 약 50중량%의 HCFO-1233zd(E)를 포함하며, 그리고 (1) ASHRAE Standard 34에 따르면 비-인화성이며, (2) 400 초과의 작업 노출 한계(Occupational Exposure Limit(OEL))를 가지며 ASHRAE Standard 34에 의해 클래스 A로 분류되며; 그리고 (3) 약 500 미만의 GWP를 갖는, 저온 냉매;
(ii) 상기 저온 냉매의 적어도 일부를 액체 상태로 함유하는 어큐뮬레이터;
(iii) 상기 어큐뮬레이터에 유체적으로 연결되어 상기 어큐뮬레이터로부터 액체 저온 냉매를 받으며, 이로부터 저온 냉매 스트림을 증기 상태로 생성하는 증발기; 및
(iv) 상기 고온 냉매 회로의 상기 중간 열 교환기로서, 여기서 상기 팽창 밸브로부터 상기 고온 냉매 스트림은 상기 증발기로부터 상기 저온 냉매 증기로부터의 열을 흡수하고, 상기 중간 열 교환기는 상기 저온 냉매를 포함하는 액체 유출물 스트림을 생성하고, 상기 중간 열 교환기로부터 상기 저온 액체 유출물 스트림은 상기 어큐뮬레이터의 입구와 유체 연통되는, 중간 열 교환기
를 포함하는 저온 냉매 회로
를 포함하는 냉각 시스템.
A cooling system for cooling air in a space occupied by a human using air in a space occupied by a human or cooling an article located in a space occupied by the human,
(a) As a high-temperature refrigerant circuit
(i) high temperature refrigerant flowing through at least a portion of the high pressure circuit to reject heat from the system, wherein at least the portion of the high temperature circuit through which the high temperature refrigerant flows through the high temperature circuit is within the space occupied by the human Not located, high temperature refrigerant;
(ii) a condenser to provide at least a first condenser effluent stream comprising a liquid high temperature refrigerant stream at a first temperature;
(iii) an expansion valve fluidly connected to the liquid high temperature refrigerant steam from the condenser, the expansion valve providing a high temperature refrigerant stream at a second temperature below the first temperature;
(iv) a compressor providing the condenser with a vapor stream comprising at least a portion of the refrigerant;
(v) an intermediate heat exchanger, wherein at least a portion of the hot refrigerant stream from the expansion valve absorbs heat and thereby produces a hot effluent stream comprising the hot refrigerant at a temperature above the temperature of the stream from the expansion valve, ; And
(vi) a suction line heat exchanger connected between the condenser and the expansion valve and between the intermediate heat exchanger and the compressor inlet, the suction line heat exchanger comprising: (1) the suction line heat exchanger having at least a portion of the liquid hot- Wherein heat is rejected from the liquid hot refrigerant steam before the stream enters the expansion valve; And (2) the suction line heat exchanger receives at least a portion of the hot refrigerant leaving the intermediate heat exchanger and absorbs heat from the liquid hot refrigerant steam from the condenser, wherein after the heat is absorbed, A suction line heat exchanger < RTI ID = 0.0 >
A high temperature refrigerant circuit; And
(b) As a low-temperature refrigerant circuit
(i) a low temperature refrigerant flowing through at least a portion of the low pressure circuit to absorb heat from the space occupied by the human, wherein at least the portion of the low temperature circuit through which the low temperature refrigerant flows, Wherein the low temperature refrigerant comprises at least about 50% by weight of HCFO-1233zd (E) and is (1) non-flammable according to ASHRAE Standard 34, (2) an Occupational Exposure Limit (OEL)) and classified as Class A by ASHRAE Standard 34; And (3) a low temperature refrigerant having a GWP of less than about 500;
(ii) an accumulator containing at least a part of the low temperature refrigerant in a liquid state;
(iii) an evaporator fluidly connected to the accumulator to receive liquid low temperature refrigerant from the accumulator, thereby producing a low temperature refrigerant stream in a vapor state; And
(iv) the intermediate heat exchanger of the high temperature refrigerant circuit, wherein the high temperature refrigerant stream from the expansion valve absorbs heat from the low temperature refrigerant vapor from the evaporator, and the intermediate heat exchanger comprises a liquid Wherein the cold liquid effluent stream from the intermediate heat exchanger is in fluid communication with the inlet of the accumulator,
A low-temperature refrigerant circuit
≪ / RTI >
상기 고온 냉매는 R-32, R-1234ze, R-1234yf 및 프로판 중 하나 이상을 포함하는, 냉각 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the high temperature refrigerant comprises at least one of R-32, R-1234ze, R-1234yf and propane.
상기 응축기는 약 35℃ 내지 약 70℃의 범위 내 온도에서 운전되는, 냉각 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the condenser is operated at a temperature in the range of about 35 < 0 > C to about 70 < 0 > C.
상기 저온 냉매로의 상기 고온 냉매의 누출을 검출하는 센서 및 상기 센서에 응답하는 저온 냉매 충전 컨트롤러를 추가로 포함하고, 여기서 상기 저온 냉매가 비-인화성 냉매로서 유지되는 것을 보장하기 위해 상기 저온 냉매의 추가량이 상기 저온 냉각 회로에 충전되는, 냉각 시스템.3. The method of claim 2,
Further comprising a sensor for detecting the leakage of the high temperature refrigerant into the low temperature refrigerant and a low temperature refrigerant charge controller responsive to the sensor, wherein the low temperature refrigerant is supplied to the low temperature refrigerant in order to ensure that the low temperature refrigerant is maintained as non- And an additional amount is charged to the cryogenic cooling circuit.
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