Fatma Kadriye DÜDEN ÖRGEN, Erkan DİKMEN, Arzu ŞENCAN ŞAHİN

R134a Yerine R513A ve R515B Soğutkanlarıyla Çalışan Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Sisteminin Enerji, Ekserji Çevre ve Çevreekonomik Analizi

Buhar sıkıştırmalı soğutma sistemlerinin büyük bir kısmı yüksek küresel ısınma potansiyeline (GWP) sahip hidroflorokarbon (HFC) soğutucu akışkanlarla çalışmaktadır. Mevcut Avrupa F-gaz yönetmeliği, soğutma ve iklimlendirme uygulamalarında yüksek GWP değerlerine sahip florürlü soğutkanların kullanımında kısıtlamalar getirmektedir. Bu bağlamda, soğutma sistemlerinin çoğu, düşük GWP’li hidrofloroolefin (HFO) soğutkanları gibi çevre dostu alternatiflerle değiştirilmeye zorlanmaktadır. Bu çalışmada, yüksek GWP’li R134a soğutkanına alternatif olarak düşünülen düşük GWP’li R513A ve R515B soğutkanlarıyla çalışan aşırı kızdırmalı ve aşırı soğutmalı buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin enerji, ekserji, çevre ve çevreekonomik analizleri yapılmıştır. Aynı çalışma şartlarında R134a ve R515B soğutkanlarıyla çalışan sistemin COP değerlerinin birbirine çok yakın olduğu, R513A soğutkanıyla çalışan sistemin COP değerinin yaklaşık %3 oranında daha düşük olduğu görülmüştür. Sonuç olarak R513A ve R515B soğutkanlarının R134a soğutkanına alternatif olarak kullanılabileceği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Enerji ve Ekserji, Global ısınma, Yeni nesil soğutucu akışkan

PDF

___

Yang, Z., Feng, B., Ma, H., Zhang, L., Duan, C., Liu, B., 2021. Analysis of lower GWP and flammable alternative refrigerants. International Journal of Refrigeration, 126, 12-22.
SNAP. Regulations-proposal to prohibit certain high-GWP HFC alternatives. 2015.11.25. Available at: http://www.epa.gov/ozone/snap/Regulations.html
SNAP. Transition to low-GWP alternatives in domestic refrigeration. 2016. Available at: https://www.epa.gov/snap/transitioning-low-gwp-alternatives-domestic-refrigeration
Zhang, Z. H., Chen, J. L., Gao, Y., Liu, H. C., & Bai, J. W. 2017. Analysis on the influence of Kigali Amendment to Montreal Protocol to refrigeration and air-conditioning industry. Refrig. Air-cond, 17, 1-7.
Ahamed, J. U., Saidur, R., Masjuki, H. H., Sattar, M. A. 2012. An analysis of energy, exergy, and sustainable development of a vapor compression refrigeration system using hydrocarbon. International journal of Green energy, 9(7), 702-717.
Wantha, C. 2019. Analysis of heat transfer characteristics of tube-in-tube internal heat exchangers for HFO-1234yf and HFC-134a refrigeration systems. Applied Thermal Engineering, 157, 113747.
Mateu-Royo, C., Mota-Babiloni, A., Navarro-Esbrí, J., Barragán-Cervera, Á. 2021. Comparative analysis of HFO-1234ze (E) and R-515B as low GWP alternatives to HFC-134a in moderately high temperature heat pumps. International Journal of Refrigeration, 124, 197-206.
Kumar, R. 2018. Computational energy and exergy analysis of R134a, R1234yf, R1234ze and their mixtures in vapour compression system. Ain Shams Engineering Journal, 9(4), 3229-3237.
Prabakaran, R., Lal, D. M., Devotta, S. 2021. Effect of thermostatic expansion valve tuning on the performance enhancement and environmental impact of a mobile air conditioning system. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 143(1), 335-350.
Bellos, E., Tzivanidis, C., Tsifis, G. 2017. Energetic, Exergetic, Economic and Environmental (4E) analysis of a solar assisted refrigeration system for various operating scenarios. Energy Conversion and Management, 148, 1055-1069.
Belman-Flores, J. M., Rangel-Hernández, V. H., Usón, S., Rubio-Maya, C. 2017. Energy and exergy analysis of R1234yf as drop-in replacement for R134a in a domestic refrigeration system. Energy, 132, 116-125.
Jemaa, R. B., Mansouri, R., Boukholda, I., Bellagi, A. 2017. Energy and exergy investigation of R1234ze as R134a replacement in vapor compression chillers. International Journal of Hydrogen Energy, 42(17), 12877-12887.
Saravanakumar, R., Selladurai, V. 2014. Exergy analysis of a domestic refrigerator using eco-friendly R290/R600a refrigerant mixture as an alternative to R134a. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 115(1), 933-940.
Yataganbaba, A., Kilicarslan, A., Kurtbaş, İ. 2015. Exergy analysis of R1234yf and R1234ze as R134a replacements in a two evaporator vapour compression refrigeration system. International journal of refrigeration, 60, 26-37.
Özgür, A. E., Kabul, A., Kizilkan, Ö. 2014. Exergy analysis of refrigeration systems using an alternative refrigerant (hfo-1234yf) to R-134a. International Journal of Low-Carbon Technologies, 9(1), 56-62.
Gill, J., Singh, J., Ohunakin, O. S., Adelekan, D. S. 2019. Exergy analysis of vapor compression refrigeration system using R450A as a replacement of R134a. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 136(2), 857-872.
Shaik, M. H., Kolla, S., Prasad Katuru, B. 2022. Exergy and energy analysis of low GWP refrigerants in the perspective of replacement of HFC-134a in a home refrigerator. International Journal of Ambient Energy, 43(1), 2339-2350.
Kabul, A., Kizilkan, Ö., Yakut, A. K. 2008. Performance and exergetic analysis of vapor compression refrigeration system with an internal heat exchanger using a hydrocarbon, isobutane (R600a). International Journal of Energy Research, 32(9), 824-836.
Mota-Babiloni, A., Makhnatch, P., Khodabandeh, R. 2017. Recent investigations in HFCs substitution with lower GWP synthetic alternatives: Focus on energetic performance and environmental impact. International Journal of Refrigeration, 82, 288-301.
Pérez-García, V., Belman-Flores, J. M., Rodríguez-Muñoz, J. L., Rangel-Hernández, V., Gallegos-Muñoz, A. 2017. Second law analysis of a mobile air conditioning system with internal heat exchanger using low GWP refrigerants. Entropy, 19(4), 175.
Golzari, S., Kasaeian, A., Daviran, S., Mahian, O., Wongwises, S., Sahin, A. Z. 2017. Second law analysis of an automotive air conditioning system using HFO-1234yf, an environmentally friendly refrigerant. International Journal of Refrigeration, 73, 134-143.
Mishra, S., Khan, M. E. 2016. Theoretical Exergy Analysis of Actual Vapour Compression System with HFO-1234yf and HFO-1234ze as an Alternative Replacement of HFC-134a. Int. J. Sci. Res, 5, 1684-1689.
Ansari, N. A., Yadav, B., Kumar, J. 2013. Theoretical exergy analysis of HFO-1234yf and HFO-1234ze as an alternative replacement of HFC-134a in simple vapour compression refrigeration system. International Journal of Scientific & Engineering Research, 4(8), 137.
Çengel Y. A., Boles M. A., 2008. Termodinamik: mühendislik yaklaşımıyla. İzmir: İzmir Güven Kitabevi.
Yıldırım, R. , Şencan Şahin, A. Dikmen, E. 2022. Comparative Energetic, Exergetic, Environmental and Enviroeconomic Analysis of Vapour Compression Refrigeration Systems Using R515B as Substitute for R134a . International Journal of Thermodynamics , 25 (1) , 125-133.
Yıldırım, R., Kumaş, K., Akyüz, A. Ö. 2021. Soğutma Sisteminde R404A Yerine R454C Soğutucu Akışkanın Kullanılmasının İncelenmesi: Enerji ve Çevresel Analizi. Teknik Bilimler Dergisi, 11(2), 47-51.