Смеси хладагентов бросают вызов эффективности использования углеводородов

ИСПАНИЯ: Исследователи выявили ряд смесей хладагентов, которые могут стать более эффективной альтернативой чистым углеводородам в небольших холодильных системах.

Изобутан (R600a) заменил R134a в качестве доминирующего хладагента в бытовых холодильниках/морозильниках, а пропан (R290) получил широкое распространение в качестве предпочтительного экологически чистого варианта для автономных коммерческих холодильных приборов. Это особенно актуально в Европе, где правила по фторсодержащим газам (517/2014) запрещают использование хладагентов с ПГП выше 150 в холодильных системах малой мощности.

Углеводородные хладагенты не только имеют очень низкий ПГП, но и известны своей энергоэффективностью. Поскольку эти газы соответствуют требованиям всего природоохранного законодательства, до сих пор кажется, что было предпринято мало усилий для улучшения характеристик хладагента. И это несмотря на цифры, согласно которым на более чем 1,5 миллиарда углеводородных холодильников во всем мире приходится примерно 2,6% мирового потребления электроэнергии.

Ученые из группы теплотехники факультета машиностроения и строительства Университета Жауме I в Валенсии теперь определили небольшое количество смесей хладагентов, которые теоретически могут обеспечить более энергоэффективные альтернативы R600a и R290.

Группа изучила 110 880 смесей хладагентов, которые были термодинамически оценены по сравнению с R600a и R290 для холодильных целей.

Для смесей рассматривались следующие хладагенты: R290 (пропан), R600a (изобутан), R600 (бутан), R1270 (пропилен), R152a, R32, R1234yf, R1234ze(E), R1233zd и R744 (CO2). Рассматривались только смеси, содержащие максимум три компонента. Максимальный ПГП любой потенциальной смеси был установлен на уровне 150, а максимально допустимое эффективное скольжение в испарителе составляло 10К.

Из них были выбраны только смеси, демонстрирующие теоретический прирост COP от 0 до 15% и изменения объемной холодопроизводительности от -30 до 30% по сравнению с R600a и R290. Наконец, оставшиеся смеси были снова оптимизированы с изменением массовой доли каждого компонента на 0,5%.

Было обнаружено, что смеси R1234yf/R600a и R1270/R600a обеспечивают небольшое увеличение COP, между 0,3% и 0,6% и между 0,1% и 0,8% соответственно, по сравнению с R600a. Было отмечено небольшое увеличение VCC - от 5,9% до 6,4% для смеси R1234yf/R600a и от 6,3% до 11,2% для смеси R1270/R600a.

Смеси R1270/R600, R152a/R600, R1234zeE/R600 и R290/R600 показали повышенный КПД на 1,7%-5,3%, 3,3%-7,6%, 2,5%-4,4%, 2%-4,5%, 1,6%-8,6. % соответственно, но VCC значительно снизился на целых 28%.

Из возможных альтернатив R290 смеси, состоящие из небольшой доли R744 с R290, R1234yf, R152a или R1234ze(E), достигли более высокого COP - от 3,4% до 11,6%. Однако VCC значительно различался между смесями. Он также выявил смесь R32 и R290, которая позволила повысить COP и VCC на 0,8% и 2,3% и 8,8% и 13% соответственно.

Исследователи утверждают, что очевидно, что существуют некоторые смеси хладагентов, которые могут обеспечить небольшое увеличение COP по сравнению с чистыми углеводородами в небольших системах. Однако они признают, что для подтверждения реальных возможностей выявленных смесей потребуется экспериментальная проверка.

Полный текст статьи можно найти здесь.