Uusien ja perinteisten kylmäaineiden ympäristövaikutusten vertailu

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli vertailla uusien ja perinteisten kylmäaineiden ympäristövaikutuksia sekä suorituskykyä jäähdytysjärjestelmissä. Tutkimuksen hypoteesi oli, että uudet kylmäaineet, kuten hydrofluorolefiinit HFO ja luonnolliset kylmäaineet, voivat vähentää globaalin lämpenemispo-tentiaalin GWP-arvoja yli 80 prosenttia verrattuna perinteiseen HFC-134a:han ilman merkittävää ener-giatehokkuuden heikkenemistä. Työssä analysoitiin R-134a:a ja R-600a:aan GWP- ja ODP-arvoja sekä energiatehokkuutta COP-arvon avulla.

Empiirinen osuus toteutettiin CoolPack-ohjelmistolla, jossa mallinnettiin R-134a:n ja R-600a:n suori-tuskykyä ideaalissa yksivaiheisessa kylmäsyklissä. Höyrystymislämpötilaksi asetettiin –15 °C ja lauhdutuslämpötilaksi 40 °C. Simulaatioiden tuloksena saatiin COP-arvot, jotka olivat vertailukelpoisia: R-134a:n COP oli noin 3,5 ja R-600a:n COP oli noin 3,6.

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että uudet kylmäaineet tarjoavat merkittäviä ympäristöetuja GWP-arvojen perusteella. Vaikka HFC-yhdisteet ovat energiatehokkaita ja turvallisia käyttää, niiden korkea GWP-arvo tekee niistä ilmastonmuutoksen hillinnän kannalta kestämättömiä. Simulaatiot tukivat hy-poteesia: R-600a matala GWP yhdistettynä hyvään energiatehokkuuteen osoittaa sen potentiaalin kes-tävänä vaihtoehtona. Siirtymä edellyttää kuitenkin huolellista järjestelmäsuunnittelua ja turvallisuus-määräysten noudattamista, sillä monet uudet kylmäaineet ovat syttyviä tai myrkyllisiä.

The objective of this thesis was to compare the environmental impacts and performance of new and traditional refrigerants in refrigeration systems. The research hypothesis posited that new refrigerants, such as hydrofluoroolefins and natural refrigerants, could reduce global warming potential values by more than 80 % compared to conventional HFC-134a, without significantly compromising energy efficiency.

The empirical section was conducted using CoolPack simulation software, in which the performance of R-134a and R-600a was modeled in an ideal single-stage refrigeration cycle. The evaporation temperature was set at -15 °C and the condensation temperature at 40 °C. The resulting COP values were comparable: approximately 3.5 for R-134a and 3.6 for R-600a.

The findings indicate that new refrigerants provide significant environmental benefits based on their GWP values. Although HFC refrigerants are typically energy-efficient and safe, their high GWP renders them unsustainable for climate change mitigation. The simulations supported the hypothesis, highlighting that R-600a's low GWP, combined with comparable energy efficiency, underscores its potential as a sustainable alternative. However, the transition necessitates careful system design and compliance with safety standards, as many new refrigerants are inherently flammable or toxic.