为降低全球变暖潜能—HFO-1234ze（E）和R-515B的比较分析

全球变暖潜能（GWP），是以二氧化碳排放为基准单位，某种气体的全球变暖潜能值是指排放这种气体的一个单位量导致的二氧化碳排放当量。比如，R134a制冷剂的全球变暖潜能为1410，这意味着释放1克R134a具有与释放1410克二氧化碳相同的全球变暖效应。近些年，新的制冷剂混合物R-515B（HFO-1234ze（E）与R-227ea的质量比例分别为91.1%和8.9%）替代HFC-134a，它的GWP的值为299，但是性能系数COP、加热能力与传统制冷剂相当。目前，这种混合制冷剂刚被研发不久，尚未全面评估、预测其在空气和水冷式冷却器、热泵、高温环境空调等应用中替代氢氟碳化合物的潜力。本文的研究目标是评估HFO-1234ze（E）和R-515B替代HFC-134a的可行性。

图1是试验装置流程图，是一个带有内部热交换器（IHX）的标准蒸气压缩循环及其潜在的热源和应用系统。这种设置是热泵技术的参考配置，用于本文的中等高温应用的分析。由四个主要部分组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。此外，在吸入管和液体管线之间包括一个IHX，该IHX可提高过冷度和过热度，将热量从冷凝器出口传递到压缩机吸入管中。本文理论分析模型遵循图2所示的方法，将制冷剂、边界条件和假设作为输入参数引入到工程方程求解器（EES）中，计算相关参数。

通过系统的测试和计算比较，本文结论如下：

（1）由于热物理性质的差异，HFO-1234ze（E）和R-515B提供的热容量比HFC-134a低近25%。但是，HFO-1234ze（E）和R-515B之间的热容差在2%以下。由于使用了高效的内部换热器，它们的排放温度低于HFC-134a，并且它们的性能系数（COP）和HFC-134a相近。

图1 试验装置流程图

图2 理论数学模型计算流程

（2）在中等高温应用中，HFO-1234ze（E）和R-515B的制热温度可高达90℃，且性能系数相当，因此可以成为传统加热技术的替代系统。

（3）全球变暖当量（TEWI）评估表明，在低温加热应用中，与HFC-134a相比，HFO-1234ze（E）和R-515B的二氧化碳排放当量可分别降至18%和15%。在中等高温应用中，与天然气锅炉相比，它们的排放量可降至78%。

（4）最后，HFO-1234ze（E）和R-515B相比，它们的能源性能和环境分析领域略有不同。但是，R-515B作为非易燃制冷剂在安装、安全要求方面有显著的优势。

图文来源：International Journal of Refrigeration, vol 124, pp.197-206, 2021. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.12.023

原标题：Comparative analysis of HFO-1234ze(E) and R-515B as low GWP alternatives to HFC-134a in moderately high temperature heat pumps

原作者：Carlos Mateu-Royo, Adrián Mota-Babiloni*, Joaquín Navarro-Esbrí, Ángel Barragán-Cervera