形成制冷剂系统的方法与流程

本发明涉及大型、集中式制冷系统，并且具体地涉及形成改进的分布式制冷系统的方法，该方法基于用于修改现有集中式系统(诸如集中式超市制冷系统)的一系列步骤，该现有集中式系统使用高全球变暖制冷剂，诸如r404a、氯二氟甲烷(r-22)等。

背景技术：

1、分布式制冷系统(诸如用于冷却超市展示柜的制冷系统)通常采用由压缩机机架供给的空冷式或水冷式冷凝器。在通常的实践中，压缩机并联连接，使得它们可以分阶段地打开和关闭，以根据负荷的需要调节系统冷却容量，并且冷凝器位于外部，通常在屋顶上，或在邻近制冷柜所在的购物区域的机房中。

2、在每个制冷柜内是由来自冷凝器的管线供给的蒸发器，膨胀的制冷剂通过该冷凝器循环以冷却柜。由于柜位于超市的零售地面并且冷凝器远离消费者无法接近的屋顶或机房定位，所以通过接头、阀和控制系统连接的长管路运行是此类现有系统的基本特征。

3、超市中的惯例是使用单独的系统来向各种零售柜提供不同的单独冷却温度范围。例如，低温柜包含冷冻食品、冰激凌等，并且通常被操作以将内容物保持在约-30℃至约-10℃范围内的温度，而用于肉类、乳制品等的展示柜的中温制冷具有将内容物保持在约-10℃至低于约5℃的典型目标。这些单独的低温和中温系统通常将各自构成其自己的集中式制冷系统，并且各自将通常采用其自己的压缩机或压缩机机架以及其自己的通向和来自压缩机和冷凝器的一组制冷剂导管。

4、如上所述，集中式制冷系统具有这种常规布置，并且构造和维护成本非常高。这种高成本的一个重要组成部分是长的制冷剂导管运行。长导管运行不仅在硬件和安装成本方面昂贵，而且填充导管所需的制冷剂量也是一个重要因素。导管运行越长，所需的制冷剂越多。环境因素增加了此类系统的成本。在此类系统中，通常使用从热传递性能和安全性(低毒性或无毒性以及低可燃性或无可燃性)的角度表现良好但从具有高全球变暖潜能值的环境角度来看是高度不利的制冷剂。例如，在此类系统中经常使用以下制冷剂(具有根据ipccar5所示的gwp值)：r404a(gwp＝3940)、r22(gwp＝1760)、r407f(gwp＝1674)、r448a(gwp＝1273)、r449a(gwp＝1283)。由于此类系统中的配件最终将泄漏，此类对环境有害的制冷剂将逸出到大气中。此外，由于长的导管运行涉及更多的可能潜在地泄漏的管道接头、阀等，因此当发生泄漏时，导管运行越长，损失到大气中的高gwp制冷剂的量将越大。

5、解决此类集中式制冷系统的环境缺陷问题的努力提出了相当大的工程挑战，这部分是因为将与此类昂贵且大的系统的大规模替换相关联的大成本。此外，常规的屋顶安装式或机房冷凝器/压缩机系统提供高水平的效率和容量，并且将这些系统修改成更有环境吸引力的任何努力都应当理想地保持这种效率和容量。

6、在努力将常规的集中式制冷系统转换为更加环境友好的同时保持效率和容量方面，出现了若干热力学和流体流动挑战。例如，申请人已经认识到，很难(如果不是不可能的话)鉴定环境友好的制冷剂(例如，约150或更小的gwp(如通过ar5测量的))，其可以简单地用于现有集中式制冷系统中来代替现有的高gwp制冷剂。先前公开的r-22的替代物已经被研究并且显示导致冷却容量降低和功率需求增加，因此导致性能的总体显著降低。(参见wo2020/223196a1)。这证明了开发这个问题的可行解决方案的困难。

7、此外，在许多应用中，尤其包括在许多集中式制冷系统中，使用不可燃的组合物通常被认为是重要或必需的。如本文所用，术语“不可燃”是指被确定为不可燃的化合物或组合物，如在ashrae标准34-2016“制冷剂的命名和安全分类(designation and safetyclassification of refrigerants)”中所述以及ashrae标准34-2016的附录b1中所述的条件下，根据astm标准e-681-2009“针对化学品(蒸气和气体)可燃性浓度极限的标准测试方法(standard test method for concentration limits of flammability of chemicals(vapors and gases))”(其以引用方式并入本文)所确定。遗憾的是，原本可能期望用于改造现有集中式制冷系统的许多hfc并非不可燃，如本文所用的该术语。例如，氟代烷烃二氟乙烷(hfc-152a)和氟代烯烃1,1,1-三氟丙烯(hfo-1243zf)各自是可燃的并且因此对于在许多应用中的使用是不可行的。

8、关于使用效率，重要的是注意到，制冷剂热力学性能或能量效率的损失可通过由对电能的需求增加产生的化石燃料使用增加而具有次生环境影响。

9、因此，申请人已经认识到，可以在创造更加环境友好的集中式制冷系统中实现显著的优点，该集中式制冷系统在热力学性能、制冷剂安全性(毒性和可燃性)方面与旧系统相当，并且在系统基础设施方面仅具有相对低的资本成本支出。

技术实现思路

1、申请人已经发现，上述需求以及其他需求可以通过用于形成改进的集中式制冷系统的方法来满足，该方法包括：

2、(a)提供现有制冷回路，所述现有制冷回路包括：(i)具有大于1200的gwp的现有制冷剂，(ii)位于含有消费者可接近的产品的制冷空间内或附近的多个蒸发器，和(iii)远离所述消费者可接近的所述区域定位的至少一个压缩机或压缩机机架和至少一个冷凝器，其中来自所述冷凝器的所述现有制冷剂液体经由导管流体连接至所述蒸发器，并且其中来自所述蒸发器的现有制冷剂蒸气经由导管返回到所述压缩机或压缩机机架的吸入口侧；

3、(b)断开来自所述冷凝器的所述现有液体制冷剂与所述蒸发器中的至少一个蒸发器、优选地基本上所有所述蒸发器之间的流体连接；

4、(c)断开步骤(b)中来自所述蒸发器中的所述至少一个蒸发器的所述现有制冷剂蒸气与所述压缩机或压缩机机架的所述吸入口之间的流体连接；

5、(d)建立包括所述压缩机或压缩机机架和所述冷凝器的新的第一制冷回路，其中所述现有制冷剂保留在所述第一制冷回路中或被移除和替换；

6、(e)通过包括以下的步骤建立包括在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述蒸发器中的所述至少一个蒸发器并且优选地所有所述蒸发器的新的第二制冷回路：(i)从所述蒸发器和在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述导管的至少一部分移除所述现有制冷剂；(ii)用第二制冷剂替换所述移除的现有制冷剂，所述第二制冷剂包含：(1)至少约50重量％的r1234ze(e)；(2)大于0％至约10％的hfc-134a、

7、hfc-134、hfc-227ea、hfc-125以及这些中的两种或更多种的组合；和(3)约10重量％至约20重量％的hfo-1336mzz(e)、hfo-1224yd(z)以及这些的组合，其中所述第二制冷剂：(i)具有大于400的职业性接触限值(oel)；(ii)由ashrae标准34分类为a1类；

8、并且(iii)具有约150或更小的gwp；以及

9、(f)将所述新的第一制冷回路和所述新的第二制冷回路与回路间热交换器热互连，其中所述第一回路中的所述制冷剂的至少一部分通过从所述第二回路制冷剂蒸气吸收热量而蒸发，并且其中所述第二制冷剂蒸气的至少一部分通过将热量传递至所述第一回路制冷剂液体而冷凝。

10、为了方便起见，根据本段落的组合物在本文中被称为系统形成方法1a。

11、本发明还包括用于形成改进的大容量集中式制冷系统的方法，该方法包括：

12、(a)提供现有制冷回路，所述现有制冷回路包括：(i)具有大于1200的gwp的现有制冷剂，(ii)位于含有消费者可接近的产品的制冷空间内或附近的多个蒸发器，和(iii)远离所述消费者可接近的所述区域定位的至少一个压缩机或压缩机机架和至少一个冷凝器，其中来自所述冷凝器的所述现有制冷剂液体经由导管流体连接至所述蒸发器，并且其中来自所述蒸发器的现有制冷剂蒸气经由导管返回到所述压缩机或压缩机机架的吸入口侧；

13、(b)断开来自所述冷凝器的所述现有液体制冷剂与所述蒸发器中的至少一个蒸发器、优选地基本上所有所述蒸发器之间的流体连接；

14、(c)断开步骤(b)中来自所述蒸发器中的所述至少一个蒸发器的所述现有制冷剂蒸气与所述压缩机或压缩机机架的所述吸入口之间的流体连接；以及

15、(d)建立包括所述压缩机或压缩机机架和所述冷凝器的新的第一制冷回路，其中所述现有制冷剂被移除并且用不同于所述现有制冷剂的新的第一制冷剂替换；

16、(e)通过包括以下的步骤建立包括在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述蒸发器中的所述至少一个蒸发器并且优选地所有所述蒸发器的新的第二制冷回路：(i)从所述蒸发器和在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述导管的至少一部分移除所述现有制冷剂；和(ii)用第二制冷剂替换所述移除的现有制冷剂，所述第二制冷剂包含：(1)

17、至少约50重量％的r1234ze(e)；(2)大于0％至约10％的hfc-134a、

18、hfc-134、hfc-227ea、hfc-125，以及这些中的两种或更多种的组合以及这些的组合；(3)约10重量％至约50重量％的一种或多种单组分制冷剂，它们一起具有小于约150的gwp，其中所述第二制冷剂：(i)具有大于40的职业性接触限值(oel)；(ii)由ashrae标准34分类为a1类；(iii)具有小于约150的gwp；和

19、(iv)具有约-40℃至约20℃范围内的标准沸点；以及

20、(f)将所述新的第一制冷回路和所述新的第二制冷回路与新的回路间热交换器热互连，其中所述第一回路中的所述制冷剂的至少一部分通过从所述第二回路制冷剂蒸气吸收热量而蒸发，并且其中所述第二制冷剂蒸气的至少一部分通过将热量传递至所述第一回路液体而冷凝。

21、为了方便起见，根据本段落的组合物在本文中被称为系统形成方法1b。

22、本发明还包括用于形成改进的大容量集中式制冷系统的方法，该方法包括：

23、(a)提供现有制冷回路，所述现有制冷回路包括：(i)具有大于1200的

24、gwp的现有制冷剂，(ii)含有蒸发器并且位于消费者可接近的区域中或附近的多个打开的展示柜，和(iii)远离所述消费者可接近的所述区域定位的至少一个压缩机或压缩机机架和至少一个冷凝器，其中来自所述冷凝器的所述现有制冷剂液体经由导管流体连接至所述蒸发器，并且其中来自所述蒸发器的现有制冷剂蒸气经由导

25、管返回到所述压缩机或压缩机机架的吸入口侧；

26、(b)断开来自所述冷凝器的所述现有液体制冷剂与所述蒸发器中的至

27、少一个蒸发器、优选地基本上所有所述蒸发器之间的流体连接；

28、(c)断开步骤(b)中来自所述蒸发器中的所述至少一个蒸发器的所述现

29、有制冷剂蒸气与所述压缩机或压缩机机架的所述吸入口之间的流

30、体连接；以及

31、(d)建立包括所述压缩机或压缩机机架和所述冷凝器的新的第一制冷

32、回路；

33、(e)通过包括以下的步骤建立在步骤(b)和步骤(c)中和(c)中已经被断开

34、的所述打开的展示柜中的至少一个中展示柜包括所述蒸发器的新的第二制冷回路：(i)从所述蒸发器和在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述导管的至少一部分移除所述现有制冷剂；(ii)用第二制冷剂替换所述移除的现有制冷剂，所述第二制冷剂：(1)具有小于约150或更小的gwp；(2)具有约-40℃至约20℃的标准沸点或标准沸点范围；(3)具有大于400的职业性接触限值(oel)；和(4)由

35、ashrae标准34分类为1a类；和(iii)将可打开的闭合件添加到所述至少一个展示柜(并且优选地所有所述展示柜)中的所述开口；

36、以及

37、(f)将所述新的第一制冷回路和所述新的第二制冷回路与新的回路间

38、热交换器热互连，其中所述第一回路中的所述制冷剂的至少一部分通过从所述第二回路制冷剂蒸气吸收热量而蒸发，并且其中所述第二制冷剂蒸气的至少一部分通过将热量传递至所述第一回路液体而冷凝。

39、为了方便起见，根据本段落的组合物在本文中被称为系统形成方法1c。

40、本发明还包括用于形成改进的大容量集中式制冷系统的方法，该方法包括：

41、(a)提供现有制冷回路，所述现有制冷回路包括：(i)具有大于1200的gwp的现有制冷剂，(ii)含有蒸发器并且位于消费者可接近的区域中或附近的多个打开的展示柜，和(iii)远离所述消费者可接近的所述区域定位的至少一个压缩机或压缩机机架和至少一个冷凝器，其中来自所述冷凝器的所述现有制冷剂液体经由导管流体连接至所述蒸发器，并且其中来自所述蒸发器的现有制冷剂蒸气经由导管返回到所述压缩机或压缩机机架的吸入口侧；

42、(b)断开来自所述冷凝器的所述现有液体制冷剂与所述蒸发器中的至少一个蒸发器、优选地基本上所有所述蒸发器之间的流体连接；

43、(c)断开步骤(b)中来自所述蒸发器中的所述至少一个蒸发器的所述现有制冷剂蒸气与所述压缩机或压缩机机架的所述吸入口之间的流体连接；以及

44、(d)建立包括所述压缩机或压缩机机架和所述冷凝器的新的第一制冷回路；

45、(e)通过包括以下的步骤建立在步骤(b)和步骤(c)中和(c)中已经被断开的所述打开的展示柜中的至少一个中展示柜包括所述蒸发器的新的第二制冷回路：(i)从所述蒸发器和在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述导管的至少一部分移除所述现有制冷剂；(ii)用第二制冷剂替换所述移除的现有制冷剂，所述第二制冷剂：(1)具有小于约150或更小的gwp；(2)具有小于5°k的滑移(如本文所定义)；

46、(3)具有大于400的职业性接触限值(oel)；和(4)由ashrae标准34分类为a1类；和(iii)将可打开的闭合件添加到所述至少一个展示柜(优选所有所述展示柜)中的所述开口；以及

47、(f)将所述新的第一制冷回路和所述新的第二制冷回路与新的回路间热交换器热互连，其中所述第一回路中的所述制冷剂的至少一部分通过从所述第二回路制冷剂蒸气吸收热量而蒸发，并且其中所述第二制冷剂蒸气的至少一部分通过将热量传递至所述第一回路液体而冷凝。

48、为了方便起见，根据本段落的组合物在本文中被称为系统形成方法1d。

49、本发明还包括用于形成改进的大容量集中式制冷系统的方法，该方法包括：

50、(a)提供现有制冷回路，所述现有制冷回路包括：(i)具有大于1200的gwp的现有制冷剂，(ii)含有蒸发器并且位于消费者可接近的区域中或附近的多个打开的展示柜，和(iii)远离所述消费者可接近的所述区域定位的至少一个压缩机或压缩机机架和至少一个冷凝器，其中来自所述冷凝器的所述现有制冷剂液体经由导管流体连接至所述蒸发器，并且其中来自所述蒸发器的现有制冷剂蒸气经由导管返回到所述压缩机或压缩机机架的吸入口侧；

51、(b)断开来自所述冷凝器的所述现有液体制冷剂与所述蒸发器中的至少一个蒸发器、优选地基本上所有所述蒸发器之间的流体连接；

52、(c)断开步骤(b)中来自所述蒸发器中的所述至少一个蒸发器的所述现有制冷剂蒸气与所述压缩机或压缩机机架的所述吸入口之间的流体连接；以及

53、(d)通过从所述压缩机和所述冷凝器移除所述现有制冷剂并添加gwp小于1200的新的第一制冷剂来建立包括所述压缩机或压缩机机架和所述冷凝器的新的第一制冷回路；

54、(e)通过包括以下的步骤建立在步骤(b)和步骤(c)中和(c)中已经被断开的所述打开的展示柜中的至少一个中展示柜包括所述蒸发器的新的第二制冷回路：(i)从所述蒸发器和在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述导管的至少一部分移除所述现有制冷剂；(ii)用第二制冷剂替换所述移除的现有制冷剂，所述第二制冷剂：(1)具有小于约150或更小的gwp；(2)具有小于5°k的滑移(如本文所定义)；

55、(3)具有约-40℃至约20℃的标准沸点；(3)具有大于400的职业性接触限值(oel)；和(4)由ashrae标准34分类为a1类；和(iii)将可打开的闭合件添加到所述至少一个展示柜(优选所有所述展示柜)中的所述开口；以及

56、(f)将所述新的第一制冷回路和所述新的第二制冷回路与新的回路间热交换器热互连，其中所述第一回路中的所述制冷剂的至少一部分通过从所述第二回路制冷剂蒸气吸收热量而蒸发，并且其中所述第二制冷剂蒸气的至少一部分通过将热量传递至所述第一回路液体而冷凝。

57、为了方便起见，根据本段落的组合物在本文中被称为系统形成方法1e。

58、本发明还包括用于形成改进的大容量集中式制冷系统的方法，该方法包括：

59、(a)提供现有制冷回路，所述现有制冷回路包括：(i)具有大于1200的gwp的现有制冷剂，(ii)位于含有消费者可接近的产品的制冷空间内或附近的多个蒸发器，和(ii)远离所述消费者可接近的所述区域定位的至少一个压缩机或压缩机机架和至少一个冷凝器，其中来自所述冷凝器的所述现有制冷剂液体经由导管流体连接至所述蒸发器，并且其中来自所述蒸发器的现有制冷剂蒸气经由导管返回到所述压缩机或压缩机机架的吸入口侧；

60、(b)断开来自所述冷凝器的所述现有液体制冷剂与所述蒸发器中的至少一个蒸发器、优选地基本上所有所述蒸发器之间的流体连接；

61、(c)断开步骤(b)中来自所述蒸发器中的至少一个所述蒸发器的所述现有制冷剂蒸气与所述压缩机机架的所述吸入口之间的流体连接；

62、以及

63、(d)建立包括所述压缩机机架和所述冷凝器的新的第一制冷回路，其中所述现有制冷剂被移除并且用不同于所述现有制冷剂的新的第一制冷剂替换；

64、(e)通过包括以下的步骤建立包括在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述蒸发器中的所述至少一个蒸发器并且优选地所有所述蒸发器的新的第二制冷回路：(i)从所述蒸发器和在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述导管的至少一部分移除所述现有制冷剂；和(ii)用第二制冷剂替换所述移除的现有制冷剂，所述第二制冷剂包含至少约50重量％的r1234ze(e)，并且(1)具有约150或更小的gwp；

65、(2)具有约-40℃至20℃的标准沸点或标准沸点范围；(3)根据ashrae标准34是不易燃的；和(4)具有大于400的职业性接触限值(oel)；以及

66、(f)将所述新的第一制冷回路和所述新的第二制冷回路与新的回路间热交换器热互连，其中所述第一回路中的所述制冷剂的至少一部分通过从所述第二回路制冷剂蒸气吸收热量而蒸发，并且其中所述第二制冷剂蒸气的至少一部分通过将热量传递至所述第一回路液体而冷凝。

67、为了方便起见，根据本段落的组合物在本文中被称为系统形成方法2a。

68、本发明还包括用于形成改进的大容量集中式制冷系统的方法，该方法包括：

69、(a)提供现有制冷回路，所述现有制冷回路包括：(i)具有大于1200的gwp的现有制冷剂，(ii)含有蒸发器并且位于消费者可接近的区域中或附近的多个打开的展示柜，和(iii)远离所述消费者可接近的所述区域定位的至少一个压缩机机架和至少一个冷凝器，其中来自所述冷凝器的所述现有制冷剂液体经由导管流体连接至所述蒸发器，并且其中来自所述蒸发器的现有制冷剂蒸气经由导管返回到所述压缩机机架的吸入口侧；

70、(b)断开来自所述冷凝器的所述现有液体制冷剂与所述蒸发器中的至少一个蒸发器、优选地基本上所有所述蒸发器之间的流体连接；

71、(c)断开步骤(b)中来自所述蒸发器中的所述至少一个蒸发器的所述现有制冷剂蒸气与所述压缩机或压缩机机架的所述吸入口之间的流体连接；以及

72、(d)建立包括所述压缩机机架和所述冷凝器的新的第一制冷回路，其中所述现有制冷剂被移除并且用不同于所述现有制冷剂的新的第一制冷剂替换；

73、(e)通过包括以下的步骤建立包括在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述蒸发器中的所述至少一个蒸发器并且优选地所有所述蒸发器的新的第二制冷回路：(i)从所述蒸发器和在步骤(b)和步骤(c)中已经被断开的所述导管的至少一部分移除所述现有制冷剂；和(ii)用第二制冷剂替换所述移除的现有制冷剂，所述第二制冷剂包含至少约50重量％的r1234ze(e)并且(1)具有小于约150的gwp；(2)具有约-40℃至20℃的标准沸点或标准沸点范围；(2)具有小于5°k的滑移(如本文所定义)；(4)根据ashrae标准34是不易燃的；和

74、(5)具有大于400的职业性接触限值(oel)；以及

75、(f)将所述新的第一制冷回路和所述新的第二制冷回路与新的回路间热交换器热互连，其中所述第一回路中的所述制冷剂的至少一部分通过从所述第二回路制冷剂蒸气吸收热量而蒸发，并且其中所述第二制冷剂蒸气的至少一部分通过将热量传递至所述第一回路液体而冷凝。

76、为了方便起见，根据本段落的组合物在本文中被称为系统形成方法2b。