In the present work, the experimental results of the substitution of R134a with R1234yf, R1234ze(E), R450A and R513A in a small water-to-water heat pump are discussed. An experimental set-up that allows analysing the performance of different refrigerants in a broad range of operating conditions is used to carry out the comparison. The obtained results show that the use of any alternative refrigerant leads to the reduction of the heating capacity and of the COP. The former lies within 77% - 99% and the latter lies within 94% - 100% compared with R134a values. Furthermore, the increase of the rotational frequency of the compressor shaft allows bringing the heat pump heating capacity back to the R134a values but causes a further reduction of the COP that lies within 82% - 98% compared with the baseline value.

Nel presente lavoro sono illustrati i risultati sperimentali relativi alla sostituzione del refrigerante R134a con le più comuni alternative a basso impatto ambientale in una pompa di calore di tipo acqua-acqua di piccola taglia. I fluidi refrigeranti alternativi considerati sono R1234yf, R1234ze(E), R450A e R513A. Le prestazioni di questi cinque refrigeranti sono confrontate utilizzando un circuito sperimentale che permette di analizzarne il funzionamento in un ampio intervallo di condizioni operative. I risultati ottenuti mostrano che con l’utilizzo dei fluidi alternativi la potenza termica erogata si assesta entro l’intervallo 77% ÷ 99%, mentre il COP si assesta entro l’intervallo 94% ÷ 100% rispetto ai valori ottenuti con R134a. Inoltre, l’incremento della frequenza di rotazione dell’albero del compressore permette di riportare la potenza termica erogata dalla pompa di calore al valore di riferimento, ma induce un’ulteriore riduzione del COP che si assesta entro l’intervallo 82% ÷ 98%.

Analisi sperimentale della sostituzione del R134a con R1234yf, R1234ze(E), R450A e R513A in una pompa di calore acqua-acqua di piccola taglia

Colombo, L. P. M.;Lucchini, A.;Molinaroli, L.
2019

Abstract

Nel presente lavoro sono illustrati i risultati sperimentali relativi alla sostituzione del refrigerante R134a con le più comuni alternative a basso impatto ambientale in una pompa di calore di tipo acqua-acqua di piccola taglia. I fluidi refrigeranti alternativi considerati sono R1234yf, R1234ze(E), R450A e R513A. Le prestazioni di questi cinque refrigeranti sono confrontate utilizzando un circuito sperimentale che permette di analizzarne il funzionamento in un ampio intervallo di condizioni operative. I risultati ottenuti mostrano che con l’utilizzo dei fluidi alternativi la potenza termica erogata si assesta entro l’intervallo 77% ÷ 99%, mentre il COP si assesta entro l’intervallo 94% ÷ 100% rispetto ai valori ottenuti con R134a. Inoltre, l’incremento della frequenza di rotazione dell’albero del compressore permette di riportare la potenza termica erogata dalla pompa di calore al valore di riferimento, ma induce un’ulteriore riduzione del COP che si assesta entro l’intervallo 82% ÷ 98%.
In the present work, the experimental results of the substitution of R134a with R1234yf, R1234ze(E), R450A and R513A in a small water-to-water heat pump are discussed. An experimental set-up that allows analysing the performance of different refrigerants in a broad range of operating conditions is used to carry out the comparison. The obtained results show that the use of any alternative refrigerant leads to the reduction of the heating capacity and of the COP. The former lies within 77% - 99% and the latter lies within 94% - 100% compared with R134a values. Furthermore, the increase of the rotational frequency of the compressor shaft allows bringing the heat pump heating capacity back to the R134a values but causes a further reduction of the COP that lies within 82% - 98% compared with the baseline value.
Heat Pump; Low GWP refrigerants; R134a alternatives
Pompa di calore; Refrigeranti a basso GWP; Sostituzione R134a
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