有效加热和/或制冷并具有低气候变化影响的系统

摘要

用于控制向和从容器传热的传热系统和方法，其具有相对于所述容器或隔室安置以抑制热流入和/或流出隔室的隔热材料，所述隔热材料包含其中具有闭孔的聚合材料，其中所述孔由根据式IA的卤代烯形成和/或含有根据式IA的卤代烯，其中各R独立地为Cl、F、H或CF

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2010年7月27日提交的美国临时专利申请序号61/368,249的权益，其内容全部经此引用并入本文。

本申请还是2008年11月21日提交的美国专利申请序号12/276,137的部分继续申请案，该美国申请要求2007年11月25日提交的美国临时专利申请60/989,997的优先权，还要求2007年3月21日提交的PCT专利申请PCT/US07/64570的优先权，该PCT申请要求2006年6月26日提交的美国专利申请序号11/474,887的优先权并要求2006年3月21日提交的美国临时专利申请序号60/784,731的优先权，它们各自全文经此引用并入本文。

本申请还是2009年4月20日提交的美国专利申请序号12/426,948的部分继续申请案，该美国申请要求2003年10月27日提交的美国专利申请10/694,273的优先权（它们各自经此引用并入本文）并且又要求均在2002年10月25日提交并各自经此引用并入本文的临时申请60/421,263和60/421,435的权益。

发明领域

本发明涉及包含在家用和小型冰箱/冷冻柜和/或空调机和/或热泵中的传热系统、装置和单元，特别是包括传热流体和用于减少向/从该系统的热损失或热增加的隔热材料的这类系统。

发明背景

使用制冷剂液体的机械制冷系统和相关传热装置，如热泵和空调机在本领域中公知用于工业、商业和家庭应用。在设计成长时间容纳温度在环境温度以下或以上的物品的装置和系统中，有两个重要特征影响此类系统的能量效率和此类系统的环境影响。此类系统的第一特征或方面是用作此类系统中的传热流体的材料。第二特征是用于形成和/或包含在用于帮助将不想要的向或从被加热的隔室或区域的传热减至最低的隔热材料中的发泡剂。

发明概述

一方面，本发明涉及用于容纳温度在环境温度以下或以上的一种或多种物品或流体的传热系统，其包括(a) 容器或隔室，其用于容纳相对于环境温度保持在冷却或加热条件下的一种或多种物品或流体；(b) 隔热材料，其相对于所述容器或隔室安置以抑制热流入和/或流出隔室，所述隔热材料包含其中具有闭孔的聚合材料，其中所述孔由根据式IA的卤代烯形成和/或含有根据式IA的卤代烯：

        (IA)

其中各R独立地为Cl、F、H或CF₃，条件是碳原子总数为3或4，

R’是(CR₂)_nY，

Y是CF₃，

且n是0或1；

和(c) 传热系统，其使用包含式IB的卤代烯的传热流体向所述隔室或容器添加热量和和/或从所述隔室或容器移除热量：

        (IB)

其中各R独立地为Cl、F或H，

R’是(CR₂)_nY，

Y是CF₃，

且n是0或1。

不限于此，本发明的用于容纳一种或多种物品或流体的容器或隔室包括冰箱、冷冻柜、自动售货机、冷藏柜、运输制冷机组和热水器热泵。

在某些实施方案中，根据式IA的卤代烯选自1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）、1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）、1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）及它们的组合。在进一步方面中，1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）以顺式异构体形式提供；1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）以反式异构体形式提供；和/或1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）以反式异构体形式提供。

在进一步实施方案中，根据式IB的卤代烯选自1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）、1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）、2,3,3,3-四氟丙烯（1234yf）及它们的组合。在这样的实施方案中，1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）以反式异构体形式提供和/或1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）以反式异构体形式提供。

在本发明的某些实施方案中，根据式IA的卤代烯是1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）和/或1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd），且根据式IB的卤代烯是1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）和/或2,3,3,3-四氟丙烯（1234yf）。在某些可选实施方案中，根据式IA的卤代烯是1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）且根据式IB的卤代烯是1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）、1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）和/或2,3,3,3-四氟丙烯（1234yf）。

本发明还涉及向容纳一种或多种物品或流体的容器或隔室传递热量或从所述容器或隔室移除热量量的方法，包括：

在所述容器或隔室内提供隔热材料以抑制热流入和/或流出隔室，所述隔热材料包含其中具有闭孔的聚合材料，其中所述孔由根据式IA的卤代烯形成和/或含有根据式IA的卤代烯：

        (IA)

其中各R独立地为Cl、F、H或CF₃，条件是碳原子总数为3或4，

R’是(CR₂)_nY，

Y是CF₃，

且n是0或1；和

使用包含式IB的卤代烯的传热流体向所述隔室或容器添加热量和/或从所述隔室或容器移除热量：

        (IB)

其中各R独立地为Cl、F或H，

R’是(CR₂)_nY，

Y是CF₃，

且n是0或1。

本领域技术人员根据本文中提供的公开内容容易得出本发明的其它实施方案和优点。

附图简述

图1提供了在冰箱/冷冻柜的8个不同位置中的λ（k-系数）性能的图示。

图2提供了HBA-2（1233zd）和245fa之间的DOE能量效率性能比较的图示。

图3提供了比较1234yf、134a和R-600a的沸点和压力-温度曲线的图示。

发明详述

申请人已经认识到，在容器型传热系统中，特别是相对小型的系统，如家用冰箱和冷冻柜、自动售货机、冷藏柜、运输制冷机组、热水器热泵等中用于传热流体和发泡剂的材料的审慎选择可以为此类系统提供高度有利的节能性能，同时提供具有非常低的环境影响的此类系统。

本发明的一个方面提供用于优选长时间（如至少数小时或数天）容纳温度在环境温度以下或以上的一种或多种物品或流体的系统、装置和方法。这样的系统、装置和方法包括(a) 容器或隔室，其用于容纳相对于环境温度保持在冷却或加热条件下的一种或多种物品或流体；(b) 隔热材料，其相对于所述容器或隔室安置以抑制热流入和/或流出隔室，所述隔热材料包含其中具有闭孔的聚合材料，其中所述孔由根据式IA的卤代烯形成和/或含有根据式IA的卤代烯：

        (IA)

其中各R独立地为Cl、F、H或CF₃，条件是碳原子总数为3或4，

R’是(CR₂)_nY，

Y是CF₃，

且n是0或1；

和(c) 传热系统，其使用包含式IB的卤代烯的传热流体向所述隔室或容器添加热量和/或从所述隔室或容器移除热量：

        (IB)

其中各R独立地为Cl、F或H，

R’是(CR₂)_nY，

Y是CF₃，

且n是0或1。

本文所用的术语容器和隔室以广义使用并且不限于完全包裹或包围要容纳的物品或流体的容器。因此，例如，在这种术语的含义内涵盖了具有相对固定的开口的容器，如冷藏柜和冰箱中的情形。

在某些优选实施方案中，式IA的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由一种或多种选自1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）、1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）和1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）的化合物构成。在这样的实施方案的某些高度优选的方面中，1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）是反式1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd(E)），1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）是反式1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze(E)），且1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）是顺式1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336(Z)）。

在某些优选实施方案，特别和优选包括以下的实施方案中，式IA的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由一种或多种选自1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）、1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）和1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）的化合物构成，且式IB的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由一种或多种选自1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）（优选反式-1233zd）、2,3,3,3-四氟丙烯（1234yf）和1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）（优选反式-1234ze）的化合物构成。在某些这样的实施方案中，1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）是反式1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd(E)），1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）是反式1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze(E)），且1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）是顺式1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336(Z)）。

在某些优选实施方案中，式IA的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由一种或多种选自1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）和1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）的化合物构成，且式IB的化合物包含并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由一种或多种选自2,3,3,3-四氟丙烯（1234yf）和1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）（优选反式-1234ze）的化合物构成。

在某些优选实施方案中，式IA的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由一种或多种选自1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）和1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）的化合物构成，且式IB的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）构成，更进一步优选基本由反式-1234ze构成。

在某些优选实施方案中，式IA的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）（优选顺式-1336）构成，且式IB的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze）构成，更进一步优选基本由反式-1234ze构成。

在某些优选实施方案中，式IA的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由一种或多种选自1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）（优选顺式-1336）的化合物构成，且式IB的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）（优选反式-1233zd）构成。

在某些优选实施方案中，式IA的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由一种或多种选自1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）（优选反式-1233zd）的化合物构成，且式IB的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由1,3,3,3-四氟丙烯（1234ze），更进一步优选反式-1234ze构成。

在某些优选实施方案中，式IA的化合物包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由1-氯-3,3,3-三氟丙烯（1233zd）（优选反式-1233zd）构成，且式IB的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由2,3,3,3-四氟丙烯（1234yf）构成。

在某些优选实施方案中，式IA的化合物包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯（1336）（优选顺式-1336）构成，且式IB的化合物包含，并优选包含至少大约50重量%，更优选包含至少大约70重量%，更进一步优选基本由2,3,3,3-四氟丙烯（1234yf）构成。

本发明因此提供有利的装置和系统，包括家用冰箱和冰箱/冷冻柜。优选的系统采用：1) 制冷剂气体，作为制冷剂回路中的工作流体；和2) 发泡剂，作为隔热泡沫中的隔热气体，包括特别是聚氨酯隔热泡沫。

由于替代气体R-600a（异丁烷）的高可燃性特征，134a（1,1,1.2-四氟乙烷）制冷剂气体此前广受偏爱。245fa（1,1,1,3,3-五氟丙烷）发泡剂由于赋予聚氨酯隔热泡沫的优异热性能和替代发泡剂（烃类）的易燃特性而获得广泛认可。对此前反复申明的氢氟烃（HFC）材料的主要阻碍是对全球变暖潜势（GWP）的担忧。

申请人已经认识到，本系统和装置，包括家用冰箱等具有制冷剂和发泡剂的许多属性，如果可确定正确的材料组合，这些属性可能产生与之前使用的材料相比优异和意外的优点。这些属性包括：

良好的环境性质，优选材料表现出零臭氧消耗潜势（ODP）和低全球变暖潜势（GWP）；

低毒性级；

高性能，尤其是在制冷剂气体的效率和容量方面；

发泡剂的热性能；

不可燃，或低可燃性风险特性；和

相对较低的成本。

申请人参加了已确定出在本文所述的系统和装置中提供意外的和预料不到的优点的制冷剂/发泡剂组合的研究项目。本发明在气候变化方面提供了优异的环境性质，包括低全球变暖潜势（GWP）、低ODP和低或无VOC，同时保持合意的性质和高性能特性。符合EU F-气体规章中阐述的要求（对具体列举/规定的那些应用而言）需要小于150的GWP。此外，在寿终管理领域中就发泡剂而言，报废电子电气设备（Waste Electronic and Electrical Equipment）(WEEE)指令(2002/96/EC)中加入了GWP小于15的思想。

如上所述，在北美家用冰箱/冷冻柜的制造中，由于这些材料在此应用中的高性能属性，245fa发泡剂和134a制冷剂气体受到偏爱。如表1中所示，某些优选系统采用表现出与245fa类似的物理性质的1233zd（其在本文中有时也被称作“1233ZD”）作为发泡剂和表现出与134a非常类似的性质的1234yf制冷剂作为制冷剂。要指出，1233ZD和1234yf的全球变暖潜势（GWP）都比目前使用的HFCs低超过两个量级，两者都比EU F-Gas Regulation中的现行规定低超过一个量级，且在涉及家用冰箱/冷冻柜的EU WEEE指令的GWP小于15的标准内。

本发明的优选形式在各种聚氨酯（PUR）应用，包括电器泡沫中使用该优选发泡剂。由手工混合的泡沫或借助高压泡沫机制成的泡沫板的表征得出的PUR泡沫性质：λ（k-系数）、压缩强度和尺寸稳定性已表明本系统与使用245fa泡沫的系统相比的效力。此外，申请人已认识到，直到在工业条件下制造出商业冰箱产品并评估节能性能和其它方面如内衬相容性、与内衬和金属柜体和门的粘合性、冷冻稳定性和其它品质方面的附属性能，才能充分理解该系统的完整价值和性能。

下列非限制性实施例用于例示本发明。

实施例

实施例1 - 低GWP制冷剂评估：1233zd

进行在市售710升（25 ft3）家用冰箱冷冻室中、在市售聚氨酯体系中采用1233zd发泡剂的规模试验(scale trial)。发泡带有相关门套件的32个冰箱柜体以研究：

冰箱各种位置中的λ（k-系数）性能；

内衬相容性:  高抗冲聚苯乙烯 (HIPS)；

尺寸稳定性；

在目标密度下的冷冻稳定性；

压缩强度；

粘合性（塑料内衬材料和金属壳）；

泡沫闭孔含量；

DOE (能源部)节能性能；

使用134a制冷剂工作流体的能耗；和

使用1234yf制冷剂工作流体的能耗。

这些低气候变化影响冰箱的基线比较是利用245fa发泡剂和134a制冷剂的相同商业家用冰箱/冷冻柜产品。应该指出：

(1) 聚氨酯制剂：1233ZD等摩尔代替245fa。(2) 不对该PUR体系作出其它改造。(3) 134a密封侧圈：不作出改造。(4) 1234yf密封侧圈：对毛细管直径和长度作出小小改造。

A.    聚氨酯泡沫制剂

聚氨酯制剂是由主要的PUR体系机构供应的目前使用的市售245fa电器制剂，用1233ZD等摩尔代替245fa。发泡工艺条件，包括机器温度和压力，与用于245fa基线柜体和门的条件相同。聚氨酯制剂和工艺参数显示在表2中。熟悉冰箱工厂和规模的人会观察到，泡沫生产能力规模与在北美世界级工厂中发现的规模一致，并与此试验中制造的冰箱尺寸一致。

1233ZD经过与245fa非常类似的加工，并对PUR发泡设备或工艺未作改造，有效地，工厂中现有的常规现有PUR设备适应1233ZD。

另外，1233ZD v.s. 245fa发泡的柜体和门的表征表明没有差异：

最低填充重量几乎相等 - 在1%的1/4（0.25%）内；

超填充(over pack)条件(λ / k-系数评估)在10%时相等；

密度(10%超填充)；

柜体：34.9 kg/m3 (2.18 lbs/ft3)；

门：34.1 kg/m3 (2.13 lbs/ft3)；

B.    λ（k-系数）性能

评估来自冷藏室和冷冻室中的各种位置的泡沫样品的λ（k-系数）性能。由于泡沫流动特性和相关的密度变化，冰箱/冷冻柜各处的PUR泡沫热导率可以并且会变化。图1例示了冰箱/冷冻柜的8个不同位置中的λ（k-系数）性能。注意到，该变化不显著，且平均λ（k-系数）为：在10℃下17.5 mW/m-°K [0.121 BTU-in/ft2-℉ (50℉)]和在24℃下18.9 mW/m-°K [0.131 BTU-in/ft2-℉ (75℉)]。与PUR热导率性能一起，泡沫闭孔含量的考量有助于理解热导率变化且开孔含量不足以造成长期压缩强度或尺寸稳定性问题。闭孔含量分析显示在表3中并超过90%闭孔。

C.    压缩强度性能

冰箱冷冻室中的聚氨酯泡沫首先提供隔热性能，但也为该电器提供结构强度。电器PUR泡沫通常表现出在10%变形下大于100 kPa (15 psi)的压缩强度。从冷藏室和冷冻室中的不同位置取样以评估压缩强度并显示在表4中。

D. 尺寸稳定性性能

PUR泡沫的尺寸稳定性是重要的质量量度。在经受温度变化时泡沫尺寸（体积）的变化影响外金属壳、内衬，并且如果温度差造成的体积变化过大，会影响到金属壳和内衬的粘合特性。冰箱/冷冻柜电器，特别是在冷冻区中，经受该隔室内部与住宅内环境室温之间的宽温度差。评估来自冷藏室和冷冻室中的各种位置的PUR泡沫样品在1天和7天期间中在极端温度下的体积变化，并表现出小于1%的平均体积变化，结果显示在表5中。

E. 塑料内衬（HIPS）相容性

目前在家用冰箱/冷冻柜中使用塑料内衬——高抗冲聚苯乙烯(HIPS)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，但在一些专用冰箱设计和冷冻柜中使用钢内衬。不同的内衬材料（除钢外）表现出不同的与PUR泡沫的相容性。内衬相容性取决于多种变量：塑料厚度、塑料片挤出条件、热成形或真空成形条件、包括但不限于发泡剂。氯氟烃（11）、氢氯氟烃（141b、142b和22）和氢氟烃（245fa和134a）以及烃发泡剂都表现出相当不同的与HIPS或ABS内衬材料的相容性。非常关心与含有新型发泡剂的PUR泡沫的内衬相容性，因为校正内衬相容性（虽然不是不可克服的问题）会增加OEM的成本。

没有不构建冰箱、使冰箱经受热循环并随后评估内衬的起泡和开裂的先验评估冰箱内衬材料的置信方法。在这种冰箱试验中使用高抗冲聚苯乙烯(HIPS)内衬材料。

四个带门冰箱/冷冻柜在冷室(cold room chamber)中进行热循环。

热周期:  54℃ (130℉) 10小时，

冷周期:  -34℃ (-30℉) 10小时，

五个连续日，

在5日热循环程序完成时，HIPS内衬没有表现出并且不含气泡、裂纹或任何可见劣化。

F. DOE节能评估

美国能源部(DOE)在2001年7月建立了家用冰箱的最大能耗的标准（DOE标准）。简言之（读者参考Federal Register 10CFR 430以获得更多细节），该标准许可了冰箱内部容积的最大能源使用，针对各种配件调整，如门上的水和冰取用台。此外，DOE为冰箱、冰箱/冷冻柜和冷冻柜提供节能之星标签，其在2008年3月代表DOE标准减去20%能耗。此外，目前DOE正在建立家用冰箱、冰箱/冷冻柜和冷冻柜的修订的和可能更严格的节能标准，将在2014年颁布。

抛开所有λ（k-系数）评估不论，符合DOE节能标准决定了冰箱是否符合在美国出售的节能要求。这一试验中制造的冰箱/冷冻柜不仅符合DOE标准，不仅符合DOE节能之星标签，还超出节能之星标签要求平均7.6%，实际上是DOE标准减去27.6%。通过DOE节能之星试验方法评估了采用1233ZD发泡剂/134a制冷剂的五个冰箱/冷冻柜。使用245fa发泡剂/134a制冷剂的五个冰箱/冷冻柜是基线比较，其平均超出DOE节能之星标签6.0%。有效地，1233ZD冰箱/冷冻柜与基线相比表现出1.6%的能耗减少，结果（经标准化）显示在图2中。

G. 论述 - 使用1233ZD发泡剂的家用冰箱节能性能

工业制造的710升（25 ft3）家用冰箱/冷冻柜，其中在市售245fa电器PUR制剂中用1233ZD等摩尔代替245fa，超出了DOE节能之星性能标准并超出245fa基线性能。

1233ZD在涉及家用冰箱/冷冻柜的所有附属评估中，符合或超出所有要求，即内衬相容性、压缩强度、尺寸稳定性和冷冻稳定性。

实施例2 - 低GWP制冷剂评估：1234yf

由于与134a相比非常接近的沸点和压力-温度曲线，而选择1234yf作为此研究的低GWP制冷剂气体。这显示在图3中，其中1234yf和134a的压力-温度曲线几乎重合，而R-600a是压力低得多的制冷剂气体。

制冷剂工作流体适用性的另一表征是在温度和水分（水）污染的极端条件下与压缩机润滑剂的热稳定性。使用ASHRAE Standard 97试验方法评估1234yf和典型的电器压缩机油– ISO 10 (Proeco 10S)。在高湿（1000 ppm）；高温（200℃）；和两周持续时间的极端条件下，密封管（含有1234yf /润滑剂）的目测检查显示外观不变。所述油的分析得出极低的酸度值（TAN值为0.07至0.44）；而制冷剂的GC分析和分子量分析表明纯度不变。因此断定，与用于这些应用的典型润滑剂一起使用时1234yf是稳定的。

使用半理论模型的模拟：Cycle-11 UA (Domanski和McLinden 1992)证实1234yf在这种冰箱/冷冻柜应用中作为134a的接近直接替代式（drop-in）替代品。表6例示了1234yf与134a的模拟比较。

A. 膨胀装置

表6中所示的质量流量差表明毛细管中的改造。采用ASHRAE RP 948模型进行毛细管的分析，其基于Buckinghan Pi无量纲数。这种模型解释了制冷剂的热力学和传输性质。

在蒸发温度–23℃、蒸发器出口处0℃过热和压缩机入口温度32.2℃的设计条件下进行模拟。冷凝温度为55℃，在冷凝器出口处存在5℃过冷。之前的系统模拟确定了“目标”质量流量，使得1234yf等于134a容量。表7显示了在保持相同的特征总长度的同时对直接替代评估和对经改造的毛细管直径评估的模拟。134a基线计算是毛细管：0.66毫米直径；2.7米长度；其中1.622米与吸入管接触。

构造了五个1233ZD PUR发泡（710升/ 25 ft3）冰箱/冷冻柜以评估利用1234yf代替134a的节能性能。在发泡具有1233ZD PUR泡沫的冰箱/冷冻柜之前对毛细管直径和长度作出小小改造。在撰写(writing)时这些低GWP冰箱正处在评估中。

B. 论述: 使用1234yf的家用冰箱节能性能

作为潜在的134a替代品，1234yf表现出明显的前景：能量效率性能相等，为低GWP制冷剂流体，对NA型家用冰箱/冷冻柜的改造较小（即低制造成本）。此外，1234yf的使用明显降低了与高可燃性烃制冷剂如R-600a的使用相关的风险。

3 - 可燃性

1233ZD是通过ASTM E-681试验方法确定的不可燃液体，并且没有表现出闪点或气相燃烧限制。在运输、储存和作为发泡剂的工厂使用中，1233ZD在危害分类上没有限制。

1234yf是可燃气体。但是，1234yf的可燃性表征和相关使用风险明显不同于高度可燃的烃制冷剂，例如R-600a（异丁烷）。显著性集中在：最低点火能量（1234yf非常高 / R-600a非常低）；燃烧热（1234yf较低 / R-600a较高）；和燃烧速度或火焰速度（1234yf非常低 / R-600a非常高）。可燃性的ASHRAE表征：134a = A1；R-600a = A3；而1234yf = A2L（A2类可燃性，但在该类别中非常低）。1234yf和R-600a之间的可燃性测量值的显著差异显示在表9中。

在优选实施方案中，本发明将北美设计平台冰箱[例如710升(25 ft3)]用作采用超低全球变暖潜势（GWP小于15）材料作为聚氨酯泡沫隔热材料的发泡剂和制冷剂工作流体的高能效家用冰箱/冷冻柜。不同于烃发泡剂和制冷剂气体，1233ZD和1234yf实现与现有HFC材料相当的节能性能，而没有显著的设计或硬件改造。

本系统和方法中所用的传热和发泡剂组合物可包含用于为该组合物增强或提供某些功能性或在一些情形下用于降低该组合物的成本的其它组分。例如，本组合物可包含辅助制冷剂、润滑剂、稳定剂、金属钝化剂、缓蚀剂、阻燃剂和其它化合物和/或组分，所有这类化合物和组分的存在均落在本发明的宽范围内。

在某些优选实施方案中，本发明的制冷剂组合物，尤其是用在蒸气压缩系统中的那些，包括含量通常占该组合物的大约30至大约50重量%，在一些情形下可能为大于大约50%，在另一些情形中为低至大约5%的润滑剂。此外，本组合物还可包含增容剂如丙烷，以助于润滑剂的相容性和/或可溶性。此类增容剂，包括丙烷、丁烷和戊烷，优选以该组合物的大约0.5至大约5重量%的含量存在。如美国专利6,516,837所公开地(其公开内容经此引用并入本文)，表面活性剂和增溶剂的组合也可添加到本组合物中以有助于油溶性。制冷机械中与氢氟烃（HFC）制冷剂一起使用的常用制冷润滑剂，如多元醇酯（POEs）和聚烷撑二醇（PAGs）、PAG油、硅油、矿物油、烷基苯（ABs）和聚(α-烯烃)（PAO）可以与本发明的制冷剂组合物一起使用。市售矿物油包括来自Witco的Witco LP 250（注册商标）、来自Shrieve Chemical的Zerol 300（注册商标）、来自Witco的Sunisco 3GS和来自Calumet的Calumet R015。市售烷基苯润滑剂包括Zerol 150（注册商标）。市售酯包括可作为Emery 2917（注册商标）和Hatcol 2370（注册商标）得到的新戊二醇二壬酸酯。其它可用的酯包括磷酸酯、二元酸酯和氟代酯。在一些情形下，基于烃的油与由碘烃（iodocarbon）构成的制冷剂具有充分的溶解度，该碘烃和烃油的组合可能比其它类型的润滑剂更稳定。这种组合因此可能是有利的。优选润滑剂包括聚烷撑二醇和酯。聚烷撑二醇在某些实施方案中非常优选，因为它们目前用于特定应用，如汽车空调。当然，可以使用不同类型润滑剂的不同混合物。