高环境条件下新制冷剂R453A和R458A性能评估

工程科学与技术，国际期刊39（2023）101358高环境条件Fotouh Al-Ragoma，Nawaf AlJuwayhelb，K.J.Sreekantha，Sarah Al-Kandariaa能源和建筑研究中心，科威特科学研究所，P.O. Box 24485，Safat 13109，Kuwaitb科威特大学机械工程系Box 5969，Safat 13060，Kuwait阿提奇莱因福奥文章历史记录：2022年11月1日收到2022年12月28日修订2023年1月27日接受2023年2月3日在线发布保留字：RS44BRS-70TdX-20高温环境温度替代制冷剂A B S T R A C T遵守《京都议定书》和联合国可持续发展目标要求各国减少温室气体排放。空调作为温室气体直接和间接排放的贡献者，可以在将全球变暖限制在工业化前水平以上1.5 °C方面发挥重要作用。被列为第五条缔约方的国家，包括147个国家，被要求在2040年完全淘汰包括R-22在内的氟氯烃。其中一些国家居住在极热的气候条件下，新的制冷剂在炎热的天气条件下表现不佳。在逐步淘汰的时候，可以使用过渡性解决方案来摆脱R-22，以促进逐步减少，特别是对于仍在使用的装置。在本文中，R453A和R458A作为R22的直接替代品的比较实验评估。 本研究旨在评估这两种制冷剂的性能，以评估它们在制冷剂过渡性淘汰和逐步减少期间对炎热气候国家的适用性。R22被用作基准制冷剂，因为它在发展中国家广泛使用，并且在高达50 °C的高环境温度下表现良好。对六种环境温度（35°C、40 °C、46 °C、48 °C、50 °C和52 °C）进行了测试，以评估隐藏式管道分体式空调机组的性能。在48 °C时，机组额定冷却能力为10.39 kW。在测试的温度范围内，与R22相比，R453A和R458A的实测冷却能力分别为87%至96%和88%至96%。与基线相比的性能系数显示，R435 A和R458 A分别降低了6%-17%和3- 10%。在测试温度范围内，两种测试替代制冷剂的压缩比平均增加9%至15%结果表明，R458A作为R22的直接替代制冷剂性能良好，优于R453A，因为它表现出较小的性能系数偏差©2023 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍在炎热和干旱地区，住宅能源需求主要用于空调。在科威特，由于能源价格补贴很高，这种需求给政府预算造成负担。AC贡献了全国峰值的70%和能源消耗的45%[1]。气候条件影响这种高需求[2]。联合国（UN）各机构制定了国际议定书和条约，如针对臭氧消耗物质的《蒙特利尔议定书》[3，4]。此外，为了打击*通讯作者。电子邮件地址：fragom@kisr.edu.kw（法国）Al-Ragom）。由Karabuk大学负责进行同行审查气候变化，京都议定书及其修正案，如基加利修正案，制定[5，6]。《蒙特利尔议定书》第五（A5）条缔约方包括148个国家[7]。科威特是这些第5条缔约方之一，属于第5条集团(2)（即，阿拉伯半岛、印度、伊朗、伊拉克和巴基斯坦）在基加利修正案[8]中。因此，科威特与第5条集团（2）国家一道，在逐步淘汰和减少氟氯烃和氢氟碳化合物方面面临着共同的挑战。根据基加利修正案，第5条第（2）组国家应在2028年之前冻结其氢氟碳化合物，直到2047年逐步减少85%。与此同时，氟氯烃将在2040年100%淘汰，逐步减少2020年、2025年和2030年分别为35%、67. 5%和97. 5%[9]。这可能对居住在高环境温度区域的国家构成挑战，因为较低的全球升温潜能值（GWP）制冷剂，例如具有较高可燃性的天然制冷剂，https://doi.org/10.1016/j.jestch.2023.1013582215-0986/©2023 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestchF. Al-Ragom，N.AlJuwayhel，K.J.Sreekanth等人工程科学与技术，国际期刊39（2023）1013582命名法缩略词空调系统A1A类制冷剂A5第五美国国家标准协会美国供暖、制冷和空调工程师CFM立方英尺/分钟COP性能系数DB干泡DBT干泡温度 DX直接膨胀GHG温室气体全球升温潜能值第i个制冷组件的GWPi全球升温潜能值HAT高环境温度HCFCsHCFCs气专委政府间气候变化专门委员会国际标准化组织LSHX板式液体吸入换热器MEWRE电力、水利和可再生能源部ODP臭氧消耗潜能值POE聚酯油PPM百万分率RAC制冷和空调REFPROP参考流体特性TTemperature（°C）UN联合国WB湿球WBT湿球温度符号和下标°C摄氏度CHClF 2氯二氟甲烷g/mol g/molhout出口焓（kJ/kg）hin入口焓（kJ/kg）I制冷剂组分kg公斤kg/m3千克/立方米kPa千帕千瓦千瓦千瓦/RT千瓦每制冷吨MPa兆帕斯卡mr制冷剂质量流量（kg/s）T3测试Wnet的温度条件，系统可能不适用于具有较高冷却能力和较大制冷剂充注量的系统[10]。即使目前的限制和法规逐步淘汰R22，其市场规模预计到2025年将达到48.7亿美元。这主要是由于中国、印度和其他发展中国家对空调的需求。鉴于《蒙特利尔议定书》，这仍可能造成进一步的负担。此外，目前正在使用的使用R22且寿命为10年的系统将需要在其剩余寿命期间进行维护[11]。在发展中国家逐步淘汰R22将需要使用可促进过渡的其他制冷剂。R453 A，也称为RS 44 B或RS-70，和R458 A，也称为TdX-20，是相对较新的，不易燃的R22替代品。它们被设计为具有较低的GWP以及可靠性和高热力学性能，具有与R22 [12，13]相对相似的冷却能力和性能系数（COP）。因此，R453A或R458A可用于在空调和制冷应用中在通常使用R22的温度范围内替代R22。这些制冷剂可以在过渡阶段取代R22，直到确定最佳制冷剂用于环境温度较高的地区。R22的价格随着淘汰日期的临近而上涨;因此，R453 A和R458 A可以为使用R22的服务单位提供经济的替代品。在以往关于R22替代品性能的研究中，有许多方法可以找到最佳设计和相关的制冷剂组合，以比较和评估它们在过去二十年中的毒性、可燃性、全球升温潜能值和热物理DeveciogZerglu和Oruelu[14]全面研究了在现有系统的液体管线上使用板式液体吸入式换热器（LSHX）的后果，其中R453A作为替代R22。他们发现，无论是否使用LSHX，R453A获得的COP均低于R22，同时，使用LSHX，R22和R453A的COP值均发生显著改善。结果表明，R22的第二定律效率（火用效率）高于R453A。然而，该研究发现，使用LSHX，R453A的第二定律效率（有效能）提高了30%。他们的研究主要集中在能量和火用分析以及环境影响。它还侧重于缔约方会议与使用LSHX测试条件为30 °C、35 °C和40 °C干球环境条件。在另一项研究中，Oruelan和Deveciog lu [15]通过实验比较了具有高GWP的R404A与具有较低GWP的R442A和R453A制冷剂。他们直接测试了替代制冷剂，包括R442A和R453A，而没有对使用R404A的原始制冷系统进行结构修改。他们的测试涉及35 °C、40 °C和45 °C的冷凝器温度。该研究表明，与R404A相比，使用R442A的COP提高了5%至12%，使用R453A制冷剂的COP大幅提高了10%至14%。Saengsikhiao 等 人 [16] 进 行 了 一 项 研 究 ， 使 用 REFPROP 和CYCLE_D-HX软件测试用R453 A改装R22。详细研究了R453A作为R22的改型的制冷剂效果、散热量、GWP、沸点、蒸发器压力、COP等，并确定R453A是R22的合适替代品。他们通过研究证实了R453A作为R22替代品的适用性。DeveciogZerglu和Oruglu[17]研究了在用R453A替换R22时修改毛细管长度的后果及其相关的能量参数，例如COP、冷却能力和功耗。研究表明，通过改变F. Al-Ragom，N.AlJuwayhel，K.J.Sreekanth等人工程科学与技术，国际期刊39（2023）1013583X毛细管长度增加，蒸发器入口温度提高，COP提高3%。Saengsikhiao等人[18]使用RapidMinor软件和决策树函数对可用于降 低 制 冷 系 统 功 耗 的 新 型 环 保 制 冷 剂 进 行 了 分 析 模 拟 。 根 据ANSI/AHRI 540标准对制冷剂R134、R32、R125和R1270进行了研究。他们制作了这些制冷剂混合物的多种成分，并使用RapidMinor软件和REFPROP进行了分析测试。R-No 595是一种适用于高温地区的混合物，具有良好的散热效果和较高的临界温度。仔细查看上述已发表文献和一些其他制造商为了填补这一研究空白，本文评估了所选的下降在HAT条件下的管道分体式空调系统中的制冷剂的性能。检查了六种室外温度设置（35 °C、40 °C、46 °C、48 °C、50 °C和52 °C），包括52 °C的极热环境温度。R453A和R458A作为非易燃制冷剂，可在过渡阶段使用，以逐步淘汰第5条国家，特别是第A5（2）组国家现有空调系统中的2. 实验分析以下章节详细介绍了用于评估R453A和R458A的比较性能2.1. 研究制冷剂两种选定的R22的直接替代制冷剂是R453 A（也称为RS-70或RS-44B）和R458 A（TdX-20）[22，23]。表1列出了制冷剂的重要特性。R453A是R22的非臭氧消耗替代品它可用于低，中，高蒸发温度的应用。它是一种非共沸混合物（即非共沸或非共沸混合物）[26]，其组分具有不同的沸点点它是R134a、R125、R32、R227ea、R600（异丁烷）和R601a（异戊烷）的混合物，质量百分比分别为53.8%、20%、20%、5%、0.6%和0.6%[14，25]。R453A与矿物油、烷基油、苯油和聚酯油（POE）相容。R453A可作为R22空调和制冷系统的替代品，而无需对系统进行任何重大修改。R453A的全球升温潜能值（GWP）低于R22。由于R453A是一种混合物，其全球升温潜能值估计如下：nGWP混合物组分质量%i×GWPi× 1×1/1i：是制冷剂组分的全球升温潜能值i：是组分i在同一时间范围内的全球升温潜能值。因此，使用公式（1），R453A的GWP估计为1765（根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告，时间范围为100年[26，27]。R453A的全球升温潜能值估计为1636（根据IPCC第五次评估报告，时间跨度为100年）。美国采暖、制冷和空调工程师协会（ASHRAE）将R453A归类为在所有分馏条件下均不易燃且无毒的制冷剂（A1）[31]。R22替代制冷剂的全球升温潜能值（根据IPCC第五次评估报告，时间跨度为100年）见图2。1.一、R453A的GWP比R453A的GWP低7%R22ASHRAE与美国国家标准协会（ANSI）达成共识，将TdX-20制冷剂指定为制冷剂混合物的批准标准，并指定为R458 A [32]。R458A符合空调、供暖和制冷协会（AHRI）AHRI 700制冷剂标准[33]。制冷剂R458 A（Bluon如表1所示，R458A GWP比R22低11%。据报道，R458A可实现不同系统类型和容量的5%至25%的节能[21]。2.2. 实验装置和测量根据ANSI/ASH-RAE标准16-2016表1被测制冷剂的物理性质。单元R22R453AR458A分子质量G/mol86.588.7889.9组合物(Mass%的百分比）100%氯二氟-R32 20.0%R32 20.5%甲烷（CHClF2）[24]R125 20.0%R125 4.0%R134a 53.8%R134a 61.4%R227 ea 5.0%R600（丁烷）R227ea 13.5%0.6%R601a（异丁烷）R236fa 0.6%0.6%临界温度摄氏度96.1589.1692.08临界压力MPa4.994.54494.5267Cp/Cv（25C1bara）1.18461.13731.137饱和蒸汽密度（2.5℃）kg/m344.23246.42940.404饱和液体的密度（25℃）kg/m31190.71136.01160.3职业接触限值PPM100010001000（每天8小时，每周40小时臭氧消耗潜能值（ODP）全球升温潜能值0.0551760年（100年ITH11，01636年（100年ITH1，01564年（100年ITH1，气专委第5次会议）气专委第5次会议）气专委第5次会议）IPCC第五次评估报告：政府间气候变化专门委员会第五次评估报告。从REFPROP 10获得的特性[25]。1：集成时间范围（ITH）。F. Al-Ragom，N.AlJuwayhel，K.J.Sreekanth等人工程科学与技术，国际期刊39（2023）1013584图1.一、某些R22替代制冷剂的全球升温潜能值（AR5）ASHRAE标准37-2009（RA 2019）试验在多区域环境室中进行，以模拟室内和室外条件，如图所示。 二、被测空调机组为管道分体式。它由密封式压缩机、蒸发器盘管、冷凝器盘管、节流阀和控制器组成。表2显示了空调机组的规格。心理测量设施分为两个房间，其中干球温度和湿度独立控制。气流测量由ASHRAE标准37 [35]中规定的代码测试仪（空气焓隧道）提供。有两个空调增压室在室内和室外的房间。增压室包括完全加热、冷却、除湿和加湿。两个房间中的所有传感器都连接到与控制面板连接的数据采集系统。实验期间所用仪器和测量参数的描述见表3。试验的分体式空调机组室外部分固定在室外房间内，室内部分设置在表2被测交流机组的规格。组件规格压缩机密封式，6.4 RLA，46 LRA冷凝器线圈两排，波纹翅片无缝铜管与百叶窗式散热片冷凝器风机4/6极电直电机冷凝器尺寸850× 875× 335（mm）蒸发器盘管两排波纹翅片无缝铜管与百叶窗翅片蒸发器鼓风机两个离心式风机由开放式防滴型驱动电动机蒸发器尺寸670× 950× 370（mm）室内，并且在两个出口处离开单元的空气通过良好绝缘的管道连接到室内和室外侧的代码测试器。在代码测试仪中，测量了干球和湿球温度以及气流速率。离开代码测试器的空气然后通过隧道图二. 实验中使用的多区环境室示意图F. Al-Ragom，N.AlJuwayhel，K.J.Sreekanth等人工程科学与技术，国际期刊39（2023）1013585p表3测量仪器和参数的描述参数说明仪表单元每项试验的条件在以下章节中描述。在使用替代制冷剂进行（基线）测试之前和之后，使用R22进行了基线测试。之前和气压、排气压力、吸气压力、室内外机组室温、吸气温度、排放温度，液体温度冷却性能测量压力表mm HgPSI热电偶oC在进行测试以确保系统中没有由于使用插入式制冷剂时的测试而发生的降解之后。在测试过程中记录了几个参数，包括温度、压力、流速和功率。2.3. 不确定室内空气流速风速计m3/hrCFM蒸发器出口空气温度热电偶oC功率测量不确定性分析是一个相当复杂的过程，其中一些热物理不确定性可能无法准确估计。主要部件● 蒸发器电机● 冷凝器马达功率计kW在这种情况下，工程判断是计算中可接受的选择之一[33]。 在以下不确定性分析中，计算基于组分的均方根，●压缩机鼓风机将空气重新调节，以获得操作员为室内和室外房间设置的理想条件。运行该装置直至达到稳定状态。然后，数据，如干球和湿球温度，湿度和压力，对于每个测试，以5分钟的间隔记录两个房间和代码测试器中的空气的压力、吸入和排出压力、制冷剂的温度以及由测试单元的每个部件消耗的功率，持续两小时这些数据然后由测试设施软件系统用于计算时间平均的显冷和潜热总冷量以及受试机组的气流速率。测试不包括任何优化，除了更换制冷剂（插入式）、压缩机润滑油以及过滤器和干燥器。回收R22制冷剂并称重以确定所需的替代制冷剂的量当系统从制冷剂中排空时。还记录了回收的压缩机油量。压缩机油更换为新润滑油，每次试验前更换过滤器/干燥器。然后，完全排空的系统充注有替代制冷剂的液体充注，数量相当于回收的R-22。检查压缩机排气压力，以确保不超过基础制冷剂压力。替代制冷剂以液态填充以避免分馏。在本研究中，我们选择使用准确的制冷剂量，因为这是为了测试制冷剂维修人员在现场的后续操作。作为一般和简单的做法，将涉及更换等量的制冷剂。制冷剂充注优化可以在未来的工作中跟进。本工程中使用的空调系统是一个隐藏的管道分离式装置，最初充入2.3 kg的R22。当室外干球温度分别为35 °C、46 °C和48 °C，室内干球温度为26.7 °C，湿球温度为19.4 °C时，1200立方英尺/分钟（CFM）的机组额定制冷量分别为11.58 kW、10.55 kW和10.39kW。在进行实验测试之前，第三方公司校准了心理测量室中使用的所有传感器。所有热电偶均使用紧凑型温度校准器进行校准，精度为±0.2 °C，稳定性为± 0.04 °C。两种制冷剂R453A和&R458A都与矿物油和POE油兼容。然而，在实验中，矿物油与所有制冷剂一起使用，这主要是因为AC单元压缩机最初填充有矿物油。在切换制冷剂时，每组实验都更换了在每个实验中用新的油替换油的唯一原因是确保没有留下在先前实验中使用的制冷剂的痕迹，并且结果纯粹是由于新的制冷剂充注。不确定性。用于热电偶校准; Vact¼a：Vmeasb 2其中Vact是参数的实际值，Vmeas是仪器的测量值，a和b是校准系数[36]。温度校准系统不确定度估计为±0.2 °C，即，（=0： 0620点 18分0： 0412，其中第一项是准确度第二项是热电偶信号测量装置的准确度，第三项是信号测量装置的电阻温度探测器的准确度。在这个估计中，所有的不确定性都只在oC对于压力测量，使用高精度压力计。压力表的准确度为校准量程的±0.2%，在校准检查期间进行了验证。同样，对流速、冷却能力、功率和COP的不确定性进行了估计，测量的不确定性见表4。使用热电偶确定制冷剂温度。每个地点的温度是整个记录期间的平均值。热电偶标准化至±0.2 °C的精度。使用压力传感器测量压力，不确定度为± 0.2%。使用Coriolis型流量计评估制冷剂质量流量，不确定度为± 0.14%。各种性能特性、COP和冷却能力的实验不确定性是连接在相应计算变量值中的不确定性的组合函数。因此，不确定性的总百分比与温度、压力和制冷剂质量流率的测量中的不确定性相关联。在实验前，所有的测量仪器都经过校准;因此，可以假定偏差为零。根据空调系统制冷剂特性的不同，制冷剂冷却能力可按如下方式制冷量（单位：小时）表4测量和计算的参数不确定性。参数温度±0.2°C压力± 0.2%流量± 0.14%制冷量± 2.5%功率± 0.95%COP ± 3.45%F. Al-Ragom，N.AlJuwayhel，K.J.Sreekanth等人工程科学与技术，国际期刊39（2023）1013586其中h是蒸发器入口和出口处的焓，mr是制冷剂质量流率。假设入口焓等于膨胀阀入口处的焓。性能系数（COP）计算如下：随着室外温度的升高而降低。在室外温度（35 °C、40 °C、46 °C、48 °C、50 °C和52 °C）和26.7 °C室内温度的范围内，制冷能力在9.77kW和11.96 kW以及9.86 kW和11.85 kW之 间 变 化 ，COP/4制冷量=W净收入ð4ÞR453A和R458A。R453A和R458A相对于R22的单位制冷量如图4所示。相比其中Wnet，in是系统所需的功，包括压缩机和风机的功。采用[37，38]推荐的方法，输入功率、COP和冷却能力的不确定度分别为± 0.95%、±3.45%和± 2.5%。2.4. 测试条件26.7°C干球和19.4°C湿球的室内条件用于一些测试，并且另一组测试在29°C干球和19.4°C湿球下进行 测试在六种不同的室外环境测试条件下进行，包括35 °C、40 °C、46 °C、48 °C、50 °C和52 °C，如表3所示。室内干球温度为26.7 °C，湿球温度为19.4 °C，相对湿度为50%，是ISO 13253和AHRI 37测试条件。对于ISO T3测试，室内干球温度为29.0 °C，湿球温度为29.0 ° C。温度为19.0 °C[39]。科威特电力、水利和可再生能源部（MEWRE）通过《国家节能法》要求空调系统具有室外温度额定值在26.9 °C的室内温度下进行测试。在此条件下进行测试是建筑物中使用的任何AC系统的批准所必需的 [40]。国际标准化组织（ISO）在ISO 13253中将用于炎热气候的标准冷却能力额定条件描述为T3测试条件。这需要室内空气具有29 °C干球温度（DBT）和19 °C湿球温度（WBT），室外空气具有46 °C DBT和24 °C WBT [39]。空调、供暖和制冷协会（AHRI）将室外空气的最高额定温度条件定义为52 °C DBT和24 °C WBT，室内空气为32 °C DBT和24 °C WBT。试验条件总结见表5。3. 实验结果分析与讨论R22和所研究的替代方案（即R453A和R458A）的空气侧性能结果如图11和12所示。 3和4 如图 3、所有制冷剂的性能R22，冷却能力在35 °C时下降多达3.9%，R453A在52 °C时下降高达13%，R458A在35 °C和52 °C下的最大值分别为11%。制冷剂制造商声称R22和R453A和R458A之间的冷却能力变化很小。此外，他们声称R453A根据设备应用提供比R22更高的COP [13]。Bluon声称，当使用R458A时，可以实现COP比R22提高5%。但他没有在HAT [41]进行测试。研究的目的是比较在室外温度从35 °C到52 °C的相同操作条件下，三种不同的制冷剂。在确保压缩机排放压力不超过基础制冷剂压力后，使用相同的制冷剂充注量，以防止压缩机在高环境温度下因充注过量而跳闸。这种设想的主要目标是评估制冷剂替代的简单替代设想，如果由技术人员在实地进行的话。对于相同的温度范围（室外35 °C至52 °C，26.7 °C室内），R458 A和R453 A的性能系数（COP）分别在2.41 -3.82和2.24-3.7之间变化，测试装置的相对性能如图6所示，为替代制冷剂的COP与R22的COP COP比率如图所示。R453 A和R458 A的6，范围分别为0.83 - 0.94（降低6- 17%）和0.9 - 0.97（降低3- 10%）。较低的比率用于较高的室外测试温度。科威特电力、水利和可再生能源部批准使用直接膨胀（DX）空调机组，额定功率为1.4千瓦/RT（在48°C）室外DBT和26.9°CWBT或更低，根据2020年国家节能实践规范。到2022年，所有DX机组（无论是否配备变频压缩机）的额定功率将进一步降至1.25kW/RT [40]在MEWRE测试条件下，被测制冷剂的kW/RT值列于表6中使用替代制冷剂的受试机组未达到2022年1.25 kW/RT的截止点应该注意的是，使用R458A的装置仅为1.6%。表5测试条件详情。串行测试标准户外室内DBoCDBoCWBoC1ISO 13253 T135.026.719.4AHRI-AAHRI标准评级条件240.03ISO 13253 T3*46.04水电和可再生能源部（MEWREa）48.0550.06AHRI52.0735.029.019.48409ISO 13253T346.01048.01150.012热52.0MEWREa：科威特电力、水利和可再生能源部F. Al-Ragom，N.AlJuwayhel，K.J.Sreekanth等人工程科学与技术，国际期刊39（2023）1013587-图三. R22、R453A和R458A在测试条件下的冷却能力。图四、替代制冷剂相对于R22的制冷能力这主要是因为该装置没有改进或优化，因为该制冷剂被用作插入式制冷剂。制冷剂充注量的调节可以进一步提高性能。压缩机排气温度是高环境温度条件下的一个关键参数，在高环境温度条件下，可以看到最极端的压缩比和高压缩机排气温度，如图7所示。如文献中所述，当与R453 A和R458 A相同时，R22具有最高放电温度[13在R453 A和R458 A的测试温度范围内，排气温度分别降低了13%-23%和12%-17%。通常，应防止较高的排放温度，因为它们会损害压缩机，从而影响压缩机的一致性。此外，润滑油在较高温度下迅速降解。因此，com-加压器制造商不建议在放电温度高于177 °C的情况下工作[42]。排气压力如图所示。8.第八条。排放压力-对于R453A，确定的增加范围为3%至8%在较低温度（35 °C和40 °C）下，R548 A的放电0.4%，1.4%。这表明在较高温度下，R4858A的压缩机排气压力几乎与R22相同。压缩比是排气压力和吸气压力之间的关系，如图9所示。R453A的压缩比增加了9%至16%，R453A的压缩比增加了9%至16%。R458A在 测 试 温 度 范 围 内 为 14% 。 可 以 看 出 ， 与 R22 相 比 ， R453A 和R458AR453A有一个F. Al-Ragom，N.AlJuwayhel，K.J.Sreekanth等人工程科学与技术，国际期刊39（2023）1013588图五、R22替代制冷剂在各测试条件下的COP压缩比略高于R22，而R458A的压缩比更接近R22。确保装置性能不受试验影响。在更换制冷剂的试验前后进行了R22的基础试验。测试前后的冷却能力如图10所示。偏差在± 2.5%的测量误差范围内。每台机组的kW/RT如图所示。 十一岁4. 全国影响《蒙特利尔议定书》生效后，科威特加入了该条约，包括其后的所有修正案。因此，科威特必须遵守议定书关于逐步淘汰消耗臭氧层制冷剂的控制时间表。科威特环境公共管理局是负责监测和遵守该国逐步淘汰时间表的地方目前，R-22是最常见科威特所有空调应用都使用氟氯烃制冷剂，因为其可用性和廉价。 由于科威特是第5条第5款国家，到2040年将完全禁止使用R-22。科威特必须遵守逐步淘汰R-22的里程碑-到2025年淘汰65%，到2040年淘汰100%。因此，需要测试和评估其他制冷剂（如R453A和R458A）的可用性，这些制冷剂是R22替代品中GWP下降较低的制冷剂。特别是，科威特完全依赖进口的空调系统;由于依赖国际制造商，不可能完全制造符合新法规的空调机组。市场上可获得的其他制冷剂是R-407、R-410 A和R-32，它们可能会导致一些问题，例如，对于易燃制冷剂而言，电力或其他主要安全预处理的高度必要性。此外，当用R32替代R22时存在油相容性问题，其中前者使用矿物油，而后者使用聚酯油。此外，对于R32，相同温度下的操作压力增加，因此，R22管道系统应更换为R32。MEWRE和KEPA正在关注这些问题。在本研究中，我们评估了与现有R22空调机组兼容的制冷剂下降。其目的是将现有装置的维护工作改为使用受控的R22，因为R22的价格在科威特和邻国仍然很低。R22主要从中国或印度进口。尽管R22的生产受到限制，但其成本与R453a等零耗氧潜能值替代品相比仍然较低。在印度和中国，R22的成本在每公斤制冷剂1.5 - 11美元之间在美国，由于严格的规定，不允许R22在美国，R22的成本达到119美元/公斤R22[50]。另一方面，R453 a的成本仍然很高，因为它的成本约为60美元/公斤[51]。此外，根据R22制冷剂市场预测（2020-2025年）[ 52 ]，到2025年，R22市场规模估计将达到48.7亿美元空调机组的使用寿命约为15-20年，因此2010年安装的系统将运行到2025-2030年，如果维护良好，可能会更长。因此，虽然发达国家关注转向低全球升温潜能值制冷剂，但发展中国家仍在使用低耗氧潜能值制冷剂。因此，我们评估了一个简单的选择，图六、替代制冷剂相对于R22的COPF. Al-Ragom，N.AlJuwayhel，K.J.Sreekanth等人工程科学与技术，国际期刊39（2023）1013589表6干球温度外48°C时的机组性能（kW/RT）制冷剂室内温度(Dry灯泡（DB）/湿灯泡（WB））26.7温度：19.4 °C29 ℃/19.4 ℃R22*1.16和1.181.17和1.17R453A1.381.37R458A1.271.27*R22在测试前后进行测试;因此，两个kW/RT值。见图7。测试制冷剂的压缩机排气温度。利用现有空调装置中使用的制冷剂的下降。如果发展中国家不知道这种制冷剂，R22将继续使用，即使它的生产也将继续。在一些国家是被禁止的。因此，除了解决全球变暖问题外，该国还采取了一些重大举措，以稳定本文所述的其他空调相关问题。用这两种制冷剂替代R22肯定会在减少全球变暖和国家电力消耗方面产生显著的国家影响。根据联合国环境规划署（UNEP）的数据，科威特在2018年报告了2725.33公吨的R22。根据环境规划署的资料，见图9。R22、R453A和R458A在测试条件下的压缩比。2018年为254.18 ODP吨，比氟氯烃基准（418.6 ODP吨）低39.3%。这一数量需要在2025年替换65%，直到2040年完全淘汰。出来在氟氯烃总消费量中，R22报告了254.18 ODP吨[53]。5. 结论由于HCFCs淘汰和HFC淘汰计划的限制，本文介绍了一个在高温环境条件下采用R453A和R458A两种制冷剂替代R22的鉴于目前对这两种制冷剂的性能及其在高环境温度区的适用性研究较少，本研究重点对所选替代制冷剂在6种室外温度条件下的性能进行了实验评价。对参考制冷剂R22和替代制冷剂R453A和R458A进行了一系列实验测试。实验评估的改变-见图8。被测制冷剂的压缩机排气压力。F. Al-Ragom，N.AlJuwayhel，K.J.Sreekanth等人工程科学与技术，国际期刊39（2023）10135810见图10。 使用R22进行基线测试的机组冷却能力（之前和之后）。见图11。 R22基线测试的机组额定性能（kW/RT）（之前和之后）。在相同的空调测试室中，在35 °C、40°C、46 °C、48 °C、50 °C和52 °C的室外环境测试条件下，对天然制冷剂进行了测试。比较了它们的显著特征和系统属性，主要结论总结如下：对于R458 A，在较高温度（50 °C和52 °C）下，压缩机排放压力几乎与R22相同（-0.4%至1%偏差）。在测试的温度范围内，两种测试的替代制冷剂（R453A和R458A）的压缩比平均增加了9%至15%。R453 A和R458 A的COP与R22相比，在测试温度条件范围内分别降低了6%R453 A和R458 A的制冷量范围为0.87-0.99 R22在温度条件下的测试范围。●●●●F. Al-Ragom，N.AlJuwayhel，K.J.Sreekanth等人工程科学与技术，国际期刊39（2023）10135811R458A作为R22的直接替代制冷剂的性能优于R453A，因为它在COP上显示出较小的偏差。在国家测试条件下（室外干球温度为48 °C），测试制冷剂的kW/RT为1.38，R453A和R458A分别为1.27这是低于1.4 2020年国家节能法规要求的kW/RT，但高于2022年要求的1.25 kW/RT。R458A和R453A可用于在整个测试温度范围内（包括高温环境条件）的空调应用作为一种直接制冷剂，需要进行一些小的修改，包括更换压缩机、润滑油、过滤器和干燥器。需要研究制冷剂充注优化，的系统警察考虑到以kW/RT为单位的R22插入式制冷剂的能量性能，其已被测量并实现为与电力、水利和可再生能源部（MEWRE）规定的当前值兼容。用R453A或R458A取代R22将产生国家影响。这些影响因国家和区域而异。它们与合成和传统润滑油的相容性，零ODP，低毒性和不易燃性使它们成为R22制冷剂的合适候选者 美国环境保护署（USEPA）从2020年1月起禁止生产和进口R22，因为它对环境有害。在这种情况下，根据国际法规，不仅科威特，而且A5国家也必须实施淘汰计划并找到合适的替代制冷剂。因此，为了为适当的过渡铺平道路，测试替代R22的不同潜在制冷剂至关重要。地方政府和第5条第（2）类国家的政府需要认识到，在作为逐步淘汰空调系统中氟氯烃的过渡性解决方案时，替代品减少会产生的影响。交流系统的性能直接影响到国家的电力需求和能源消耗。制造商的声明需要在HAT条件下进行验证，以接受使用替代制冷剂。这加强了第三方测试的重要性时，批准交流系统的性能。竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。引用[1] T. Malyshev，Y. Al-Abdullah，S. K.J. F. 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