混合制冷剂挑战碳氢化合物的效率
2022/04/18
西班牙:研究人员已经确定了多种制冷剂混合物,它们可以为小型制冷系统中的纯碳氢化合物提供更有效的替代品。

异丁烷(R600a)已取代R134a成为家用冰箱/冰柜的主要制冷剂,而丙烷(R290)已被广泛采用作为独立商用制冷设备的首选环保选择。在欧洲尤其如此,欧洲的含氟气体法规 (517/2014) 禁止在小容量制冷系统中使用 GWP 高于 150 的制冷剂。

除了极低的全球升温潜能值之外,碳氢化合物制冷剂还以其能源效率而闻名。由于这些气体满足所有环境法规的要求,到目前为止,似乎还没有采取什么措施来改善制冷剂的性能。尽管有数据估计全球有超过 15 亿台碳氢化合物冰箱约占全球电力消耗的 2.6%。

巴伦西亚 Jaume I 大学机械工程与建筑系热工小组的科学家们现已发现少量制冷剂混合物,理论上可以为 R600a 和 R290 提供更节能的选择。

该小组研究了 110,880 种混合制冷剂,并针对制冷目的的 R600a 和 R290 进行了热力学评估。

考虑用于混合物的制冷剂是 R290(丙烷)、R600a(异丁烷)、R600(丁烷)、R1270(丙烯)、R152a、R32、R1234yf、R1234ze(E)、R1233zd 和 R744 (CO2)。仅考虑最多含有三种成分的混合物。任何潜在混合物的最大 GWP 设置为 150,蒸发器中允许的最大有效滑移为 10K。

从这些中,仅选择与 R600a 和 R290 相比,理论 COP 增量从 0% 到 15%,体积冷却能力变化从 -30% 到 30% 的混合物。最后,再次优化剩余混合物,各组分的质量分数变化为0.5%。

研究发现,与 R600a 相比,R1234yf/R600a 和 R1270/R600a 的混合物的 COP 略有增加,分别为 0.3% 至 0.6% 和 0.1% 至 0.8%。注意到 R1234yf/R600a 混合物的 VCC 小幅增加了 5.9% 到 6.4%,R1270/R600a 混合物的 VCC 小幅增加了 6.3% 到 11.2%。

R1270/R600、R152a/R600、R1234zeE/R600 和 R290/R600 的混合物可将 COP 提高 1.7%-5.3%、3.3%-7.6%、2.5%-4.4%、2%-4.5%、1.6%-8.6 %,但 VCC 显着下降高达 28%。

在 R290 的可能替代品中,由一小部分 R744 与 R290、R1234yf、R152a 或 R1234ze(E) 形成的混合物实现了 3.4% 至 11.6% 的更高 COP。然而,混合物之间的 VCC 差异很大。它还确定了 R32 和 R290 的混合物,其 COP 和 VCC 分别提高了 0.8% 和 2.3% 以及 8.8% 和 13%。

研究人员坚持认为,很明显,与小型系统中的纯碳氢化合物相比,某些制冷剂混合物可以略微提高 COP。然而,他们承认需要进行实验验证来确认所确定的混合物的真正可能性。