根據歐洲 F-Gas 法規（Regulation (EU) No 517, 2014 ），歐盟從2022年1月1日起，只有 GWP 值小於 150 的製冷劑被允許用於配備封閉式壓縮機的小容量冰箱和冰櫃。商用製冷約佔世界 HFC 使用量的三分之一。R404A製冷劑廣泛應用於商業製冷系統，尤其是超市。由於R404A的 GWP 值很高，對環境間接和直接的不利影響都很顯著。本文研究的替代製冷劑是 HFC/HFO 混合物：R454A 和 R454C。它們由不同比例的 R32 (GWP = 675, A2L) 和 R1234yf (GWP = 4, A2L) 組成：R454A（35% R32 + 65% R1234yf）和 R454C（21.5% R32 + 78.5% R1234yf）。ASHRAE 將兩種純製冷劑 (R32和R1234yf) 的成分歸類為輕度易燃。因此，新混合物的可燃性等級確定為 2L。R454A 和 R454C 最重要的特性是它們的 GWP 值比 R404A 低約 95%（表1）。本研究透過實驗將高 GWP R404A 與兩種低 GWP 替代品進行了比較，分別研究了三種蒸發溫度（-5、0 和 +5 °C）和三種冷凝器溫度（30、40、50 °C），參見圖1。
表1 製冷劑引數（一個大氣壓，25℃條件下）
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製冷劑 |
R404A |
R454A |
R454C |
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成分組成 |
R125/R134a/R143a |
R32/R1234yf |
R32/R1234yf |
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質量佔比（%） |
44/4/52 |
35/65 |
21.5/78.5 |
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沸點（℃） |
-47 |
-47.8 |
-45.5 |
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溫度滑移值（K） |
0.5 |
5.0 |
6.0 |
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GWP（AR5） |
3943 |
238 |
146 |
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ASHRAE |
A1 |
A2L |
A2L |
圖1 實驗流程圖
本文結論：使用 R454A 或 R454C 作為 R404A 的替代品全球變暖潛能值（GWP）可大幅降低 95%。兩種 HFC/HFO 混合物替代品都具有輕微易燃性，與 R404A 相比，它們的溫度滑移值更大（表 1）。R454A 和 R454C 顯示出與 R404A 相似的熱力學和傳輸特性，但它們的臨界溫度值較高。因此，它們可以適用於氣候炎熱的地區。R454A 和 R454C 的 COP 分別比 R404A 高 14% 和 10%（圖2a）。與其它兩種製冷劑相比，R454A 在所有測試條件下的冷卻能力（Qe）都是最高的， R454A 的 Qe 比 R404A 高約 11%（圖2b）。另一方面，R454C 的 Qe 比 R404A 低約 6%。研究發現 R454A 的壓縮機功耗高於 R454C，與 R404A 相比R454A 和 R454C 的壓縮機功耗分別減少了約 6% 和 15%。所以在提高能效方面，R454A 和 R454C 在製冷系統中可直接替代 R404A。對於環境溫度較低的地區，R454A 比 R454C 更受歡迎，因為它具有更高的冷卻能力和 COP 值。增加 R32/R1234yf 混合物中 R32 的量將導致系統能量效能的改進。另一方面，增加 R1234yf 的量可能會降低混合物的 GWP。作為進一步的研究課題，可以在恆定環境溫度下研究測試替代製冷劑的直接應用，從而可以全面瞭解它們熱力學特性。
圖2 測試製冷劑的（a）COP和（b）冷卻能力隨蒸發溫度的變化
圖文來源：International Journal of Refrigeration, vol 128, pp 242–251, 2021. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2021.04.007
原標題：Experimental investigation on the low-GWP HFC/HFO blends R454A and R454C in a R404A refrigeration system
原作者：Vedat Oruç, AtillaG. Devecioglu
