Исследователи Люблянского университета выполнили термодинамический анализ 29 271 состава хладагентов с низким потенциалом глобального потепления (ПГП) для малогабаритных парокомпрессионных холодильных систем и тепловых насосов.
Авторы работы — Даниэль Кальеха-Анта, Катя Клинар, Урбан Томц и Андрей Китановски (машиностроительный факультет Люблянского университета, Словения). Исследование опубликовано в журнале Applied Thermal Engineering (2026, т. 303). Чистые хладагенты, бинарные и тройные смеси сравнивались по двум ключевым показателям: энергетической эффективности — холодильному коэффициенту или коэффициенту преобразования (COP) — и объёмной холодопроизводительности (в режиме нагрева — объёмной теплопроизводительности).
В выборку вошли 11 чистых веществ, 1045 бинарных и 28 215 тройных смесей. Базовый набор составили углеводороды — пропан (R290), пропилен (R1270), изобутан (R600a) и бутан (R600), — диметиловый эфир (RE170), гидрофторолефины (ГФО) R1234yf, R1234ze(E), R1234ze(Z), R1336mzz(Z) и гидрохлорфторолефины (ГХФО) R1224yd(Z), R1233zd(E). Термодинамические свойства рассчитывались в программе NIST REFPROP 10.0. Для совместного учёта COP и объёмной производительности применён метод многокритериального анализа TOPSIS: в базовом варианте весовой коэффициент COP принят равным 0,7, объёмной производительности — 0,3.
Рассматривались три области применения:
- малые бытовые и торговые холодильные приборы, включая охладители напитков (температура кипения 0 °C, конденсации 35 °C);
- персональное охлаждение и охлаждение электроники (кипения 15 °C, конденсации 50 °C);
- реверсивные тепловые насосы для терморегулирования салона и тяговой батареи электромобиля (в режиме нагрева: кипения −15 °C, конденсации 30 °C).
Отбор выполнялся по четырём сценариям: максимальная эффективность без ограничений; только составы, негорючие по расчётному критерию авторов (аналог класса безопасности A1); работа при пониженном давлении; одновременное выполнение требований негорючести и низкого давления.
Основной вывод исследования: тройные смеси не дают существенного термодинамического преимущества перед более простыми бинарными.
Составы, рекомендованные по итогам отбора
| Сценарий отбора | Рекомендованные составы |
|---|---|
| Максимальная эффективность | R1270; R290/RE170 (60/40 %) |
| Расчётно негорючие смеси (аналог A1) | R1234yf/R1224yd(Z) (72/28 %) |
| Природные хладагенты, пониженное давление | RE170/R600 (65/35 %); R600/R1270 (28/72 %) |
| Негорючесть и пониженное давление | R1234ze(E)/R1233zd(E) (72/28 %); R1234ze(E)/R1224yd(Z) (68/32 %) |
Негорючесть отобранных смесей — расчётная оценка авторов, а не присвоенный класс безопасности по стандарту ANSI/ASHRAE 34. Сам R1234yf относится к слабогорючим хладагентам класса A2L, R1224yd(Z) — к негорючим класса A1; негорючий компонент подавляет горючесть смеси: например, R513A (R1234yf/R134a, 56/44 %) имеет класс A1. То же относится к смесям R1234ze(E) (класс A2L) с негорючими R1233zd(E) и R1224yd(Z).
Авторы также обращают внимание, что R1234yf при разложении в атмосфере образует трифторуксусную кислоту (ТФУ, англ. TFA) с мольным выходом 100 %, тогда как у остальных рассмотренных ГФО и ГХФО этот показатель значительно ниже.
