多级低GWP空气调节系统的制作方法

本申请要求于2016年2月16日提交的美国临时申请号62/295,731的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。

本发明涉及高效低全球增温潜势（“低gwp”）空气调节以及安全且有效的相关制冷系统和方法。

背景技术

在典型的空气调节和制冷剂系统中，压缩机用于将热传递蒸汽从较低压力压缩至较高压力，这继而会给蒸汽添加热量。该添加的热量通常在热交换器（通常被称为冷凝器）中被排出。在冷凝器中，蒸汽（至少较大比例）被冷凝以产生处于相对较高压力下的液体热传递流体。通常，冷凝器将周围环境中大量可用的流体（诸如，环境外部空气）用作热沉（heatsink）。一旦其已经被冷凝，高压热传递流体就会经历大体上等焓的膨胀，诸如，通过穿过膨胀装置或者膨胀阀，其在此被膨胀至较低压力，这继而会导致流体经历温度的降低。来自膨胀操作的低压低温热传递流体然后通常按路线被运送至蒸发器，其在此吸收热量并且在这样做时蒸发。该蒸发过程继而导致旨在被冷却的流体或者主体冷却。在典型的空气调节应用中，经冷却的流体是经空气调节的住所的室内空气。在制冷系统中，冷却可以包括冷却冷箱或者储存单元内部的空气。在热传递流体在蒸发器中在低压下被蒸发之后，其返回至压缩机，在此再次开始循环。

各种因素和要求的复杂且相关的组合与形成高效、有效且安全的空气调节系统相关联，该空气调节系统同时是环境友好的，即是说，具有低gwp影响和低臭氧消耗（“odp”）影响两者。关于效率和有效性，重要的是使热传递流体在具有高效率水平和高能力的空气调节系统中操作。同时，由于可能的是热传递流体可能随着时间的推移逸出到大气中，所以重要的是使流体具有低gwp值和低odp值两者。

尽管某些流体能够实现高水平的效率和有效性两者并且同时实现低水平的gwp和odp两者，但申请人逐渐理解，满足要求的该组合的许多流体都遭受到与安全性有关的缺陷的缺点。例如，否则也许可接受的流体可能由于可燃性性质和/或毒性问题而不利于使用。申请人逐渐理解，具有这些性质的流体的使用在典型的空气调节系统中尤其是不期望的，因为这样的可燃和/或有毒流体可能无意地被释放到被冷却的住所中（或者在热泵应用的情况下被加热），因而使其居住者暴露于或者可能暴露于危险条件中。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于调节位于由人类或者其它动物所占用的住所内的空气和/或物品的制冷剂系统。这样的系统的优选实施例包括至少第一热传递回路，该至少第一热传递回路优选地包括第一热传递流体，其呈蒸汽/压缩循环环路的形式，其大体上位于住所的外部。该第一回路有时在本文方便地被称为“室外环路”。室外环路优选地包括压缩机、热交换器、以及膨胀装置，该热交换器用于优选地通过与室外环境空气进行热交换来使室外环路中的热传递流体冷凝。该优选系统还包括至少第二热传递回路，该至少第二热传递回路包含不同于所述第一热传递流体的第二热传递流体，其大体上位于住所的内部。该第二回路有时在本文方便地被称为“室内环路”。室内环路优选地包括蒸发器热交换器，该蒸发器热交换器用于优选地通过与室内空气进行热交换来使室内环路中的第二热传递流体蒸发。在优选实施例中，第二热传递回路不包括蒸汽压缩机。

该优选系统优选地包括至少一个中间热交换器，该至少一个中间热交换器容许在第一热传递流体与第二热传递流体之间进行热交换，以便使得将热量传递至第一热传递流体，优选地因而使第一热传递流体蒸发，并且从第二热传递流体传递出热量，因而使第二热传递流体冷凝。优选地，中间热交换器位于住所的外部或者对空气进行调节的区域的外部。

优选系统的重要方面在于，第一热传递流体包括具有不大于约500（更优选地不大于约400，并且甚至更优选地不大于约150）的gwp的制冷剂，并且第二热传递流体包括也具有不大于约500（更优选地不大于约400，并且甚至更优选地小于150）的gwp的制冷剂，并且该制冷剂具有低可燃性和低毒性，并且甚至更优选地是大体上小于第一热传递流体中的制冷剂的可燃性的可燃性以及/或者大体上小于所述第一热传递流体中的制冷剂的毒性的毒性。

在优选实施例中，第一热传递流体包括具有不大于约500的gwp的制冷剂，并且第二热传递流体包括也具有不大于约500的gwp的制冷剂，并且该制冷剂具有大体上小于第一热传递流体中的制冷剂的可燃性的可燃性以及/或者大体上小于所述第一热传递流体中的制冷剂的毒性的毒性。

在优选实施例中，第一热传递流体包括具有不大于约400的gwp的制冷剂，并且第二热传递流体包括也具有不大于约400的gwp的制冷剂，并且该制冷剂具有大体上小于第一热传递流体中的制冷剂的可燃性的可燃性以及/或者大体上小于所述第一热传递流体中的制冷剂的毒性的毒性。

在优选实施例中，第一热传递流体包括具有不大于约150的gwp的制冷剂，并且第二热传递流体包括也具有不大于约150的gwp的制冷剂，并且该制冷剂具有大体上小于第一热传递流体中的制冷剂的可燃性的可燃性以及/或者大体上小于所述第一热传递流体中的制冷剂的毒性的毒性。

在优选实施例中，第二制冷剂包括，更优选地包括，按重量计至少约50%且甚至更优选地按重量计至少约75%的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯（hcfo-1233zd（e）），并且第一制冷剂具有大于（并且优选地大体上大于）hcfo-1233zd（e）的可燃性的可燃性。

在优选实施例中，第二制冷剂包括，更优选地包括，按重量计至少约75%且甚至更优选地按重量计至少约80%的反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯（hcfo-1233zd（e）），并且第一制冷剂具有大于（并且优选地大体上大于）hcfo-1233zd（e）的可燃性的可燃性。

附图说明

图1是根据本发明的空气调节系统的一个优选实施例的一般的工艺流程图。

图2是根据本发明的空气调节系统的另一优选实施例的一般的工艺流程图。

图3是根据本发明的空气调节系统的另一优选实施例的一般的工艺流程图。

图4是根据本发明的一个实施例的热交换器的示意性表示。

图5是根据本发明的可以在冷却和加热两者下操作的空气调节系统的另一优选实施例的一般的工艺流程图。

具体实施方式

优选的热传递成分

在本文所描述的各个实施例中，系统包括第一热传递成分和第二热传递成分，该第一热传递成分包括第一制冷剂和优选地用于压缩机的润滑剂，该第二热传递成分包括第二制冷剂。优选地，第二制冷剂（其包括按重量计至少约50%、更优选地至少约80%的反式1-氯-3,3,3-三氟丙烯（hcfo-1233zd（e））或者按重量计至少约75%、按重量计更优选地至少约80%的反式1,3,3,3-四氟丙烯（hfo-1234ze（e）））是一种低可燃性和低毒性的制冷剂，优选地根据ashrae标准34具有a级毒性以及1级或者2级或者2l级可燃性。在高度优选的实施例中，第二制冷剂包括按重量计至少约95%的hfco-1233zd（e），并且在一些实施例中基本上由或者由hfco-1233ze（e）组成。

在高度优选的实施例中，第二制冷剂包括按重量计从约95%至约99%的五碳饱和烃，优选地是异戊烷（iso-pentane）、正戊烷（n-pentane）或者新戊烷（neo-pentane）中的一个或更多个，并且在这样的实施例的优选方面中，所述hfco-1233zd（e）与所述戊烷的组合呈共沸成分的形式。

在高度优选的实施例中，第二制冷剂包括按重量计从约85%至约90%的反式1,3,3,3-四氟丙烯（hfo-1234ze（e））和从按重量计约10%至按重量计约15%的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷（hfc-227ea），并且在一些实施例中甚至更优选地按重量计约88%的反式1,3,3,3-四氟丙烯（hfo-1234ze（e））以及按重量计约12%的1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷（hfc-227ea）。

在高度优选的实施例中，第二制冷剂包括从按重量计约大于约50%至按重量计约67.5%的反式1,3,3,3-四氟丙烯（hfo-1234ze（e））以及从按重量计大于约9.7%至小于约50%的hfco-1233zd（e），并且在一些实施例中甚至更优选地为按重量计约67%的反式1,3,3,3-四氟丙烯（hfo-1234ze（e））和按重量计约33%的hfco-1233zd（e）。申请人已经发现，这样的优选实施例出乎意料地能够提供第二制冷剂，该第二制冷剂根据ashrae标准34立刻是非可燃的（其从如将在制冷剂泄漏的情况下发生的混合物的分馏（fraction）来测量初始蒸汽的可燃性）并且还在制冷系统的室内环路中产生高于约1bar的压力。

本领域的技术人员将理解，鉴于本文所包含的公开内容，本发明的这样的实施例提供如下优点：仅仅使用相对安全（低毒性和低可燃性）的低gwp制冷剂，这使得其高度优选地用在靠近占用着住所的人类或者其它动物的地点，如在空气调节应用中通常会碰到的。

优选地，在优选实施例中，第一制冷剂可以包括一种或更多种组分，该一种或更多种组分可能会使得该制冷剂从毒性和/或可燃性标准来看大体上不如第二制冷剂令人期望，并且所有这样的第一制冷剂被包括在本发明的范围内。例如，第一制冷剂可以包括一种或更多种混合物，该混合物包括如下一种或更多种：hfc-32（优选地在量上为按重量计从约0%至约22%）、hfo-1234ze（优选地在量上为按重量计从约0%至约78%）、hfo-1234yf（优选地在量上为按重量计从约0%至约78%）、以及丙烷。与第一热传递成分形成对照，本发明的第二热传递成分通常不包括润滑剂，因为该流体不需要穿过压缩机。

第一热传递成分通常还包括润滑剂、通常在量上基于制冷剂的总重量为按重量计从约30%至约50%的热传递成分、以及存在于系统中的其它可选组分。其它可选组分包括增容剂，诸如，丙烷，其用于辅助润滑剂的相容性和/或溶解性的目的。当存在时，这样的增容剂（包括丙烷、丁烷和戊烷）优选地在量上按重量计以成分的从约0.5%至约5%存在。表面活性剂和加溶剂的组合也可以被添加至当前成分中以便辅助油溶解性，如美国专利号6,516,837所公开的，其公开内容以引用的方式并入本文。常用的制冷润滑剂（诸如，多元醇酯（poe，polyolester）和聚亚烷基二醇（pag，polyalkyleneglycol）、硅酮油、矿物油、烷基苯（ab，alkylbenzene）以及聚（α-烯烃）（pao，poly(alpha-olefin)），其被用在具有氢氟烃（hfc）制冷剂的制冷机械中）可以与本发明的制冷剂成分一起使用。优选的润滑剂是poe。

在图1中图示的类型的实施例

在如下描述中，系统的在不同实施例中大体上相同或者相似或者可能大体上相同或者相似的部件或者元件用相同的标号或者标记来指定。

在图1中图示了一种优选的空气调节系统，通常被指定为10，其中，虚线表示室内环路与室外环路之间的近似边界，其中，压缩机11、冷凝器12、中间热交换器13和膨胀阀14连同相关联的导管15和16中的任一个以及其它连接和有关设备（未示出）一起位于室外。室外环路（其有时在本文也被称为“高温制冷剂回路”）优选地包括第一热传递成分，优选地根据上文描述的一个或更多个优选实施例，其包括第一制冷剂和用于压缩机的润滑剂，其中，至少第一制冷剂通过导管15和16以及其它有关导管和设备在回路中循环。

室内环路（其有时在本文也被称为“低温制冷剂回路”）优选地包括至少第二热传递成分，其包括第二制冷剂，其中，所述第二制冷剂具有优于第一制冷剂的对应安全性质的至少一种安全性质（诸如，可燃性和毒性）。在高度优选的实施例中，第二制冷剂优选地具有足够低的毒性（根据ashrae标准34被指定为a级）并且优选地还具有足够低的可燃性以便具有1级或者2l级可燃性等级。在高度优选的实施例中，第二制冷剂包括（优选地基本上由如下组成，并且在一些实施例中由如下组成）：hfco-1233zd、以及甚至更优选地为反式hfco-1233zd。在其它高度优选的实施例中，第二制冷剂包括（优选地基本上由如下组成，并且在一些实施例中由如下组成）：hfo-1234ze（e）和1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷（hfc-227ea）的组合。本领域的技术人员将理解，鉴于本文所包含的公开内容，本发明的这样的实施例提供如下优点：在靠近占用着住所或者进入被调节的空间的人类或者其它动物的地点仅仅使用相对安全（低毒性和低可燃性）的低gwp制冷剂，诸如，hfco-1233zd（e）和hfo-1234ze（e）/hfc-227ea，同时使处于或者可能处于住所或者被调节的空间中的人类或者动物与第一制冷剂分离开。相应地，制冷剂的优选配置和选择容许提供受益于制冷剂的使用的系统，该制冷剂具有许多令人期望的性质，诸如，能力、效率、低gwp和低odp，但同时拥有否则可能使得其高度不利的和/或阻止其在靠近处于限制地点和/或封闭地点的人类或者其它动物处使用的一个或更多个性质。就用于这样的制冷剂系统的所有期望性质而言，这样的组合提供卓越的优点。

在优选实施例中，例如，第一制冷剂可以包括一种或更多种混合物，该混合物包括如下一种或更多种：hfc-32（优选地在量上为按重量计从约0%至约22%）、hfo-1234ze（优选地在量上为按重量计从约0%至约78%）、hfo-1234yf（优选地在量上为按重量计从约0%至约78%）、以及丙烷。

室外回路中的热传递流体通常且优选地将包括用于压缩机的润滑剂，通常在量上按重量计为热传递流体的从约30%至约50%，余下部分包括制冷剂和可能存在的其它可选组分。其它可选组分包括增容剂，诸如，丙烷，其用于辅助润滑剂的相容性和/或溶解性的目的。当存在时，这样的增容剂（包括丙烷、丁烷和戊烷）优选地在量上按重量计以成分的从约0.5%至约5%存在。表面活性剂和加溶剂的组合也可以被添加至当前成分中以便辅助油溶解性，如美国专利号6,516,837所公开的，其公开内容以引用的方式并入本文。常用的制冷润滑剂（诸如，多元醇酯（poe）和聚亚烷基二醇（pag）、硅酮油、矿物油、烷基苯（ab）以及聚（α-烯烃）（pao），其被用在具有氢氟烃（hfc）制冷剂的制冷机械中）可以与本发明的制冷剂成分一起使用。优选的润滑剂是poe。

在操作中，根据本发明的第二制冷剂通过流动通过中间热交换器13来循环通过回路，其中，其将热量传递至第一制冷剂，并且在这样做时，使第二制冷剂的至少一部分且优选地是大体上全部第二制冷剂冷凝为液体形式，其在此通过导管17离开中间热交换器。在优选实施例中，离开中间热交换器的第二制冷剂进入接收器18，第二制冷剂的液体储器被设置在该接收器18中。尽管接收器18在该图中被示出为位于室内，但该容器也可以位于室外，并且其还可以优选地将泵20（当存在时）定位在室外。来自分离容器的液体制冷剂经由导管21被引导至蒸发器。在图1中示出的视图中，液体泵20被示出为帮助将液体制冷剂运输通过导管21、22和阀23至蒸发器24。然而，在其它实施例中，可以使用能够单独地或者与液体泵组合地使用的其它方式或者技术来从接收器运输第二制冷剂液体。例如，在一些实施例中，液体制冷剂的运输可以通过使用将液体重力馈送至蒸发器来完成，而在其它实施例中，可以使用热虹吸布置来将第二液体制冷剂运输至蒸发器24以及将其从蒸发器运输至中间热交换器13。

在优选实施例中，其中，制冷剂包括按重量计至少约90%的hcfo-1233zd（e）或者hfo-1234ze（e）（优选地基本上由其组成，并且优选地由其组成），操作条件与如下表格中描述的值相对应。

在图2中图示的类型的实施例

在图2中图示了本发明的另一优选实施例，其中，压缩机11、冷凝器12、中间热交换器13、膨胀阀14、以及抽吸管线热交换器30连同相关联的导管15a、15b、16a和16b中的任一个和其它连接和有关设备（未示出）一起位于室外。室外环路（其有时在本文也被称为“高温制冷剂回路”）优选地包括第一热传递成分，其包括第一制冷剂和用于压缩机的润滑剂，其中，至少制冷剂通过导管17、19、21和22以及其它有关导管和设备在回路中循环。

室内环路被配置为大体上与上文针对图1的室内环路所描述的内容相同，并且第一和第二热传递成分优选地也与否则在本文所指示的内容一样。

在操作中，根据本发明的第一制冷剂作为相对高压的制冷剂蒸汽从压缩机11排放，其可以包括夹带的润滑剂，并且其然后进入冷凝器12，其在此将热量传递至（优选地）环境空气并且至少部分地冷凝。来自冷凝器12的制冷剂流出物经由导管15a被运输至抽吸管线热交换器30，其在此将附加热量损失至来自中间热交换器13的流出物。来自抽吸/液体管线热交换器30的流出物然后经由导管15b被运输至膨胀阀14，制冷剂的压力在此减小，这继而会降低制冷剂的温度。来自膨胀阀的相对冷的液体制冷剂然后进入中间热交换器13，其在此获得来自离开室内环路中的蒸发器24的第二制冷剂蒸汽的热量。来自中间热交换器的第一制冷剂流出物蒸汽然后经由导管16a被运输至抽吸/液体管线热交换器30，其在此从导管15a获得来自冷凝器流出物的热量并且产生处于较高温度下的第二制冷剂蒸汽，其由导管16b运输至压缩机11的进口。

蒸发器流出物经由导管19被运输至中间热交换器13，其在此将热量损失至来自抽吸管线热交换器的流出物，其经由导管15b被运输至中间热交换器，并且产生相对冷的第二制冷剂流。从中间热交换器13离开的第二制冷剂的该冷流被运输至接收器罐18，该接收器罐18提供冷的液体制冷剂的储器，该冷的液体制冷剂经由导管21从罐被运输并且然后其通过控制阀23被馈送到蒸发器24中。在一些实施例中，泵20被提供用于向控制阀23提供液体流。待被冷却的环境空气将热量损失至蒸发器24中的冷的液体制冷剂，这继而会使液体制冷剂蒸发并且产生具有很少或者没有过热的制冷剂蒸汽，并且该蒸汽然后流回至中间热交换器13。

在优选实施例中，其中，制冷剂包括按重量计至少约90%的hcfo-1233zd（e）或者hfo-1234ze（e）（优选地基本上由其组成，并且优选地由其组成），操作条件与如下表格中描述的值相对应。

在图3中图示的类型的实施例

在图3中图示了本发明的另一优选实施例，其中，两级压缩机11、冷凝器12、中间热交换器13、膨胀阀14、以及蒸汽喷射热交换器40（包括相关联的中间膨胀阀41）连同相关联的导管15a—15中的任一个和其它连接和有关设备（未示出和/或未标记）一起位于室外。室外环路（其有时在本文也被称为“高温制冷剂回路”）优选地包括第一热传递成分，其包括第一制冷剂和用于压缩机的润滑剂，其中，至少制冷剂通过导管15和16以及其它有关导管和设备在回路中循环。

室内环路被配置为大体上与上文针对图1的室内环路所描述的内容相同，并且第一和第二热传递成分优选地也与否则在本文所指示的内容一样。

在操作中，根据本发明的第一制冷剂（其可以包括夹带的润滑剂）作为相对高压的制冷剂蒸汽从压缩机11排放，其可以包括夹带的润滑剂，并且其然后进入冷凝器12，其在此将热量传递至（优选地）环境空气并且至少部分地冷凝。来自冷凝器12的流出物流至少部分地且优选地大体上完全地包括冷凝的制冷剂。来自冷凝器12的制冷剂流出物经由导管15a被运输，并且制冷剂流出物的一部分经由导管15b按路线被运送至中间膨胀装置41，并且流出物的另一部分（优选地是流出物的余下部分）被运输至蒸汽喷射热交换器40。

中间膨胀装置41使得流出物流的压力降低（优选地大体上等焓地）至大约压缩机11的第二级抽吸的压力或者充分地高于这样的压力以便通过热交换器41和相关联的导管、固定装置等来解释说明压力降。由于跨越膨胀装置41的压力降，所以流向热交换器40的制冷剂的压力相对于流向热交换器40的高压制冷剂的温度减小。在热交换器40中，将热量从高压流传递至穿过膨胀阀41的流。因此，离开热交换器40的中间压力流的温度高于进口流的温度，因而产生过热蒸汽流，该过热蒸汽流经由导管19c被运输至压缩机11的第二级。

在通过导管15a运输的较高压力流行进通过热交换器40时，其将热量损失至离开膨胀阀41的较低压力流并且通过导管15c离开热交换器，并且然后流向膨胀阀14且然后向前到达中间热交换器，其在此获得热量并且被运输至压缩机抽吸的第一级。

在优选实施例中，其中，制冷剂包括按重量计至少约90%的hcfo-1233zd（e）或者hfo-1234ze（e）（优选地基本上由其组成，并且优选地由其组成），操作条件与如下表格中描述的值相对应。

在图5中图示的类型的实施例

在如下描述中，系统的在不同实施例中大体上相同或者相似或者可能大体上相同或者相似的部件或者元件用相同的标号或者标记来指定。

在图5中公开的实施例类似于图1的实施例，除了系统配备有换向阀，以便使其可以在加热模式中操作，如下文所描述的。

在图1中图示了可在冷却模式和加热模式两者下操作的一种优选的空气调节系统，通常被指定为10，其中，所指示的线表示室内环路与室外环路之间的近似边界，其中，压缩机11、室外线圈12、中间热交换器13、膨胀阀14和换向阀500连同相关联的导管15和16中的任一个以及其它连接和有关设备（未示出）一起位于室外。室外环路优选地包括第一热传递成分，优选地根据上文描述的一个或更多个优选实施例，其包括第一制冷剂和用于压缩机的润滑剂，其中，至少第一制冷剂通过导管15和16以及其它有关回路和设备在回路中循环。

室内环路优选地包括至少第二热传递成分，其包括第二制冷剂，其中，所述第二制冷剂具有优于第一制冷剂的对应安全性质的至少一种安全性质（诸如，可燃性和毒性）。在高度优选的实施例中，第二制冷剂优选地具有足够低的毒性（根据ashrae标准34被指定为a级）并且优选地还具有足够低的可燃性以便具有1级或者2l级可燃性等级。在高度优选的实施例中，第二制冷剂包括（优选地基本上由如下组成，并且在一些实施例中由如下组成）：hfco-1233zd、以及甚至更优选地为反式hfco-1233zd。在其它高度优选的实施例中，第二制冷剂包括（优选地基本上由如下组成，并且在一些实施例中由如下组成）：hfo-1234ze（e）和1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷（hfc-227ea）的组合。本领域的技术人员将理解，鉴于本文所包含的公开内容，本发明的这样的实施例提供如下优点：在靠近占用着住所或者进入被调节的空间的人类或者其它动物的地点仅仅使用相对安全（低毒性和低可燃性）的低gwp制冷剂，诸如，hfco-1233zd（e）和hfo-1234ze（e）/hfc-227ea，同时使处于或者可能处于住所或者被调节的空间中的人类或者动物与第一制冷剂分离开。相应地，制冷剂的优选配置和选择容许提供受益于制冷剂的使用的系统，该制冷剂具有许多令人期望的性质，诸如，能力、效率、低gwp和低odp，但同时拥有否则可能使得其高度不利的和/或阻止其在靠近处于限制地点和/或封闭地点的人类或者其它动物处使用的一个或更多个性质。就用于这样的制冷剂系统的所有期望性质而言，这样的组合提供卓越的优点。

在优选实施例中，例如，第一制冷剂可以包括一种或更多种混合物，该混合物包括如下一种或更多种：hfc-32（优选地在量上为按重量计从约0%至约22%）、hfo-1234ze（优选地在量上为按重量计从约0%至约78%）、hfo-1234yf（优选地在量上为按重量计从约0%至约78%）、以及丙烷。

室外回路中的热传递流体通常且优选地将包括用于压缩机的润滑剂，通常在量上按重量计为热传递流体的从约30%至约50%，余下部分包括制冷剂和可能存在的其它可选组分。其它可选组分包括增容剂，诸如，丙烷，其用于辅助润滑剂的相容性和/或溶解性的目的。当存在时，这样的增容剂（包括丙烷、丁烷和戊烷）优选地在量上按重量计以成分的从约0.5%至约5%存在。表面活性剂和加溶剂的组合也可以被添加至当前成分中以便辅助油溶解性，如美国专利号6,516,837所公开的，其公开内容以引用的方式并入本文。常用的制冷润滑剂（诸如，多元醇酯（poe）和聚亚烷基二醇（pag）、硅酮油、矿物油、烷基苯（ab）以及聚（α-烯烃）（pao），其被用在具有氢氟烃（hfc）制冷剂的制冷机械中）可以与本发明的制冷剂成分一起使用。优选的润滑剂是poe。

在操作中，根据本发明的图5的加热模式实施例，第二制冷剂通过流动通过中间热交换器13来循环通过回路，其中，其拾取来自第一制冷剂的热量，并且在这种做时使至少一部分（且优选地大体上全部）第二制冷剂蒸发为蒸汽形式，其在此通过导管17离开中间热交换器。蒸汽化制冷剂经由导管21被引导至冷凝器，其在此在冷凝时将热量排出到住所中。在图1中示出的视图中，液体泵20被示出为帮助将液体制冷剂运输通过导管21、22和阀23至冷凝器24。此外，该室内环路还包括换向阀501，该换向阀501允许系统在加热模式和冷却模式两者下操作。

在优选实施例中，其中，制冷剂包括按重量计至少约90%的hcfo-1233zd（e）或者hfo-1234ze（e）（优选地基本上由其组成，并且优选地由其组成）。

示例

对比示例1

根据将r-410a用作制冷剂的典型布置的空气调节系统根据如下参数来进行操作：

操作条件—r410a基本循环

1.冷凝温度=45℃，对应的室外环境温度=35℃

2.冷凝温度-环境温度=10℃

3.膨胀装置过冷（sub-cooling）=5.0℃

4.蒸发温度=7℃，对应的室内室温=27℃

5.蒸发器过热=5.0℃

6.等熵效率=72%

7.体积效率=100%

确定出该系统的能力和cop，将其用作基线值以用于确定如下示例中的相对能力和cop。

示例1a

示例1a（图1）操作条件

如本文在图1中所图示的那样配置的系统使用一系列不同的第一（室外）制冷剂和第二（室内）制冷剂根据如下操作参数进行操作：

1.冷凝温度=45℃，对应的室外环境温度=35℃

2.冷凝温度-环境温度=10℃

3.膨胀装置过冷=5.0℃

4.蒸发温度=7℃，对应的室内室温=27℃

5.蒸发器过热=0.0℃（被淹没）

6.中间热交换器过热=5.0℃

7.等熵效率=72%

8.体积效率=100%

9.中间热交换器饱和温度的差=5℃

在下面的表格1a中提供了结果（以重量%示出混合物的百分比）。

表格1a

如可以从上述结果看到的，根据本发明的各个空气调节系统能够提供与如所指示的那样操作的现有r410a空气调节系统相匹配的精确能力以及在所有情况下相对于这样的现有系统均为至少85%的cop（效率）。重要的是，在所有情况下，系统均使用各自具有小于150的gwp的制冷剂，这针对基于r-410a的制冷系统改进了大约10倍。能够实现该性质组合，这是高度有益但意外的结果。

示例1b（图1）操作条件

如本文在图1中所图示的那样配置的系统使用一系列不同的第一（室外）制冷剂和第二（室内）制冷剂根据相同的操作参数进行操作，除了针对每种混合物调整了冷凝温度以便获取大体上与根据对比示例1实现的效率相匹配的效率。在下面的表格1b中提供了结果。

表格1b

上述结果指示，能够在仅仅使冷凝器温度作出相对较小的变化的情况下实现根据本发明的系统，所述系统产生大体上与基于r-410a的系统的效率相匹配的效率。作为替代例，在不用降低或者改变对比冷凝器温度的情况下，优选地通过使冷凝器中的热传递面积与使用对比r-410a系统的冷凝器中的热传递面积的量相比稍微增加来使根据本方法的效率增加。此外，根据图2的使用抽吸管线热交换器的系统即使在与本发明的没有如在示例1a中所报告的这样的热交换器的配置相比在效率上也显示出有利的改进。

示例1c（图1）—环境条件的改变

如本文在图1中所图示的那样配置的系统使用一系列不同的第一（室外）制冷剂和第二（室内）制冷剂根据与示例1a相同的操作参数进行操作，除了针对每种混合物将环境温度调整至35℃、45℃和55℃。在下面的表格1c中提供了结果。

表格1c

上述结果指示，在环境温度上升到超过35℃时，与r-410a系统相比，根据本发明的实施例能够提供更优的性能。

示例2a

示例2a（图2）操作条件

如本文在图2中所图示的那样配置的系统使用一系列不同的第一（室外）制冷剂和第二（室内）制冷剂根据如下操作参数进行操作：

1.冷凝温度=45℃，对应的室外环境温度=35℃

2.冷凝温度-环境温度=10℃

3.膨胀装置过冷=5.0℃

4.蒸发温度=7℃，对应的室内室温=27℃

5.蒸发器过热=0.0℃（被淹没）

6.中间热交换器过热=5.0℃

7.等熵效率=72%

8.体积效率=100%

9.中间热交换器饱和温度的差=5℃

在下面的表格2a中提供了结果（以重量%示出混合物的百分比）。

表格2a

如可以从上述结果看到的，根据本发明的各个空气调节系统能够提供与如所指示的那样操作的现有r410a空气调节系统相匹配的精确能力以及在所有情况下相对于这样的现有系统均为至少90%的cop（效率）。重要的是，在所有情况下，系统均使用各自具有小于150的gwp的制冷剂，这针对基于r-410a的制冷系统改进了大约10倍。能够实现该性质组合，这是高度有益但意外的结果。

示例2b

示例2b（图2）—冷凝器温度的改变

如本文在图2中所图示的那样配置的系统使用一系列不同的第一（室外）制冷剂和第二（室内）制冷剂根据与示例2a相同的操作参数进行操作，除了针对每种混合物调整了冷凝温度以便获取大体上与根据对比示例1实现的效率相匹配的效率。在下面的表格2b中提供了结果。

表格2b

上述结果指示，能够在仅仅使冷凝器温度作出相对较小的变化的情况下实现根据本发明的系统，所述系统产生大体上与基于r-410a的系统的效率相匹配的效率。作为替代例，在不用降低或者改变对比冷凝器温度的情况下，优选地通过使冷凝器中的热传递面积与使用对比r-410a系统的冷凝器中的热传递面积的量相比稍微增加来使根据本方法的效率增加。

示例2c

示例2c（图2）—环境条件的改变

如本文在图2中所图示的那样配置的系统使用一系列不同的第一（室外）制冷剂和第二（室内）制冷剂根据与示例2a相同的操作参数进行操作，除了针对每种混合物将环境温度调整至35℃、45℃和55℃。在下面的表格2c中提供了结果。

表格2c

上述结果指示，在环境温度上升到超过35℃时，与r-410a系统相比，根据本发明的实施例能够提供更优的性能。

示例3a

示例3a（图3）操作条件

如本文在图3中所图示的那样配置的系统通过将一系列不同的第一（室外）和100%反式hfco-1233zd用作室内制冷剂根据如下操作参数进行操作：

1.冷凝温度=45℃，对应的室外环境温度=35℃

2.冷凝温度-环境温度=10℃

3.膨胀装置过冷=5.0℃

4.蒸发温度=7℃，对应的室内室温=27℃

5.蒸发器过热=0.0℃（被淹没）

6.中间热交换器过热=5.0℃

7.两级的等熵效率=72%

8.体积效率=100%

9.中间热交换器饱和温度的差=5℃

10.蒸汽喷射热交换器效率=35%、55%、75%、85%

在下面的表格3a中提供了结果（以重量%示出混合物的百分比）。

表格3a

如可以从上述结果看到的，根据本发明的各个空气调节系统能够提供与如所指示的那样操作的现有r410a空气调节系统相匹配的精确能力以及在所有情况下相对于这样的现有系统均为至少90%的cop（效率）。重要的是，在所有情况下，系统均使用各自具有小于150的gwp的制冷剂，这针对基于r-410a的制冷系统改进了大约10倍。能够实现该性质组合，这是高度有益但意外的结果。

示例3b

示例3b（图3）—冷凝器温度的改变

如本文在图3中所图示的那样配置的系统通过将一系列不同的第一（室外）和100%反式hfco-1233zd用作室内制冷剂根据与示例3a相同的操作参数进行操作，除了针对每种混合物调整了冷凝温度以便获取大体上与根据对比示例1实现的效率相匹配的效率。在下面的表格3b中提供了结果。

表格3b

上述结果指示，能够在仅仅使冷凝器温度作出相对较小的变化的情况下实现根据本发明的系统，所述系统产生大体上与基于r-410a的系统的效率相匹配的效率。作为替代例，在不用降低或者改变对比冷凝器温度的情况下，优选地通过使冷凝器中的热传递面积与使用对比r-410a系统的冷凝器中的热传递面积的量相比稍微增加来使根据本方法的效率增加。

示例3c

示例3c（图3）—环境条件的改变

如本文在图3中所图示的那样配置的系统使用一系列不同的第一（室外）制冷剂和第二（室内）制冷剂根据与示例2a相同的操作参数进行操作，除了针对每种混合物将环境温度调整至35℃、45℃和55℃。在下面的表格3c中提供了结果。

表格3c

上述结果指示，在环境温度上升到超过35℃时，与r-410a系统相比，根据本发明的实施例能够提供更优的性能。

示例4

示例1的空气调节系统通过使用在从约-1℃至约10℃的范围内的蒸发器温度利用包括反式hcfo-1233zd和反式hfo-1234ze的各种二元混合物的室内制冷剂进行操作，该蒸发器温度通常涵盖用在许多重要的空气调节系统中的冷凝器温度。在下面的表格4a中报告了测试的结果。

表格4a

申请人已经发现，反式hfo-1234ze的量按重量计为至少约50%（如上文在表格4中所示）的成分容许室内回路在大于一个大气的压力下操作，因而避免对净化系统的需要，而同时提供足够低的系统压力以允许使用成本相对低的容器和导管以及/或者有利地避免否则可能在高压系统中发生的制冷剂泄漏。此外，申请人已经测试了反式hfo-1234ze/反式hcfo-1233zd的可燃性、混合物的分馏可燃性（在系统的泄漏的情况下，其与制冷剂的可燃性有关），并且在下面的表格4b中报告了该工作的结果。

表格4b

基于在上面的表格4b中报告的结果，申请人已经发现，在根据astm34进行的分馏测试进行测量时，具有按重量计超过67%的反式hfo-1234ze的液体混合物是可燃的，并且根据在表格4a中的结果，按重量计小于约50%的反式hfo-1234ze的量（即是说，反式hfco-1233zd大于50%）会产生负系统压力的可能性。

示例5—与在低压系统中有用的塑料的兼容性

申请人已经通过如下方式来测试了各种塑料材料在暴露于反式hfco-1233zd时的稳定性：通过在环境压力条件下在室温下（大约24℃—25℃）将各种塑料的样品浸没在反式hfco-1233zd中长达两（2）周，此后，从反式hfco-1233zd中移除样品并且允许其进行排气长达24小时。在下面的表格5中报告了结果。

表格5

如由上面的表格5中的结果所示，每种经测试的塑料材料的平均体积百分数变化小于5%。

示例6

示例1的空气调节系统在如下条件下进行操作：在该条件下，存在从高温制冷剂（其是a2l制冷剂）至低温非可燃制冷剂的无意泄漏，根据ashrae34，该低温非可燃制冷剂包括本发明的优选低温制冷剂中的任一种，包括：包括hfo-1234ze（e）、hfco-1233zd（e）、以及这些的组合的制冷剂。在这种情况下，a2l（适度可燃）制冷剂在中间热交换器内部的无意泄漏的情况下与非可燃低温制冷剂进行混合。所产生的低温制冷剂（例如，r1233zd（e））和a2l制冷剂的混合物可能最终会泄漏到室内。然而，在许多情况下，泄漏到室内的将是非可燃材料。在某些实施例中，可以使用储料器（accumulator）连同恰当的控制装置来确保在高侧与低侧之间维持恰当的装料比以便确保非可燃混合物。也许还能够在本系统中并入能够检测至室内环路中的可燃制冷剂的泄漏且将所有这样的制冷剂释放到住宅外部的装置或者多个装置。在于2017年1月6日提交的美国申请15/400,891（尤其见图4a和图4b）和于2016年1月6日提交的临时申请62/275,382中公开了一种这样的泄漏检测系统，其分别以引用的方式并入本文。

表格6示出了在泄漏事件的情况下能够防止在住所内部发生危险情况的装料比。

表格6：中间热交换器中的泄漏事件

对比示例2

根据将r-410a用作制冷剂的典型现有技术布置的可逆热泵系统在根据如下参数的加热模式下操作：

操作条件—r410a基本循环

1.冷凝温度=40℃，对应的室内室温=21.1℃

2.冷凝温度-环境温度=19℃

3.膨胀装置过冷=5.0℃

4.蒸发温度=0℃，对应的室外环境温度=8.3℃

5.蒸发器过热=5.0℃

6.等熵效率=72%

7.体积效率=100%

确定出该系统的能力和cop，将其用作基线值以用于确定在根据本发明的在如下示例7a和7b中的相对能力和cop。

示例7a

如本文在图6中所图示的那样配置的系统使用一系列不同的第一（室外）制冷剂和第二（室内）制冷剂根据如下操作参数进行操作：

1.冷凝温度=40℃，对应的室内室温=21.1℃

2.冷凝温度-环境温度=19℃

3.膨胀装置过冷=5.0℃

4.蒸发温度=0℃，对应的室外环境温度=8.3℃

5.蒸发器过热=0.0℃（被淹没）

6.中间热交换器过热=5.0℃

7.等熵效率=72%

8.体积效率=100%

9.中间热交换器饱和温度的差=5℃

在下面的表格7a中提供了结果（以重量%示出混合物的百分比）。

表格7a

如可以从上述结果看到的，根据本发明的各个空气调节系统能够提供与如所指示的那样操作的现有r410a空气调节系统相匹配的精确能力以及在所有情况下相对于这样的现有系统均为至少90%的cop（效率）。重要的是，在所有情况下，系统均使用各自具有小于150的gwp的制冷剂，这针对基于r-410a的制冷系统改进了大约10倍。能够实现该性质组合，这是高度有益但意外的结果。

示例7b（图5）操作条件

如本文在图5中所图示的那样配置的系统使用一系列不同的第一（室外）制冷剂和第二（室内）制冷剂根据相同的操作参数进行操作，除了针对每种混合物调整了冷凝温度以便获取大体上与根据对比示例2实现的效率相匹配的效率。在下面的表格7b中提供了结果。

表格7b

上述结果指示，能够在仅仅使冷凝器温度作出相对较小的变化的情况下实现根据本发明的系统，所述系统产生大体上与基于r-410a的系统的效率相匹配的效率。作为替代例，在不用降低或者改变对比冷凝器温度的情况下，优选地通过使冷凝器中的热传递面积与使用对比r-410a系统的冷凝器中的热传递面积的量相比稍微增加来使根据本方法的效率增加。