1、第一届制冷节能降碳与制冷剂替代技术发展会议R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究王泽斌王泽斌1 1，薛雯，薛雯1 1，李梦佳，李梦佳1 1，田雅芬，田雅芬1 1，张华，张华1 1，苏明宏，苏明宏2 2（1 1 上海理工大学上海理工大学 能源与动力工程；能源与动力工程；2 2 上海金城制冷设备有限公司上海金城制冷设备有限公司 ）报告人：田雅芬报告人：田雅芬 副教授副教授时间：时间：2024.1.132024.1.13目录轻商设备制冷剂替代技术路线研究R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究123总结Part 1轻商设备制冷剂替代技术路线研究田雅芬

2、：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究1、轻商设备制冷剂替代技术路线研究 商用制冷四大环节：冷加工、冷冻冷藏、冷藏运输、冷藏销售果蔬预冷冷加工肉禽冷却冷冻（速冻）冷冻冷藏冷藏运输冷藏销售(本课题：轻商)轻商设备五大应用场景：商超便利店、商厨冷链、医用冷链、智慧零售、其他商用展示葡萄酒储藏柜制冷陈列柜带制冷功能的自动售货机医用冷柜商用制冰机厨房冰箱冰激凌机海鲜低温柜4/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究近五年轻商制冷设备销量、销售额统计 来源：产业在线；中国轻型商用制冷设备行业年度研究报告 1、轻商设备制冷剂替代技术路线研究

3、产业现状及预测 2022年销量1647万台，销售额320亿元：轻型商用制冷设备呈现出近十年来首次下滑。2018-2022年，轻商制冷设备的销售量、销售额平均增速分别为8.8%和7.8%。预计2023年轻型商用制冷设备销量将再次突破1800万台，保守预计同比增幅在10个点左右。5/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究020040060080022000022内销量（万台）年份2012-2022年不同类别的轻商设备内销量自动售货机远置式制冷陈列柜自携式制冷陈列柜厨房冰箱商

4、用制冰机商用冰淇淋机葡萄酒储藏柜医用冷柜车载冰箱其他总计1、轻商设备制冷剂替代技术路线研究 市场占比自携式陈列柜内销量最大，约45%；厨房冰箱次之，约14%。6/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究0500025003000350040002012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022等效碳排放（tCO2）x 10000年份2012-2022年轻商设备碳排放量总CO2排放直接CO2排放间接CO2排放1、轻商设备制冷剂替代技术路线研究050002500

5、30003500400020000212022等效碳排放（tCO2）x 10000年份2012-2022年细分产品总碳排放量自动售货机自携式制冷陈列柜远置式制冷陈列柜厨房冰箱商用制冰机商用冰淇淋机葡萄酒储藏柜医用冷柜车载冰箱总计 在所有细分产品中，自携式制冷陈列柜的碳排放量最大，其次是厨房冰箱；自携式陈列柜碳排放2094万吨，占全部轻商设备比例约为50%。轻商设备等效碳排放量呈逐年上升趋势；2022年，总碳排放量达到4000万吨，其中间接碳排放占比82.6%.碳排放量7/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中

6、的应用性能对比研究各类轻商制冷产品的现用制冷剂及替代制冷剂产品分类现用制冷剂替代制冷剂带制冷功能的自动售货机R134a、R290、R600a、R404AR290、CO2、HFOs制冷陈列柜自携式冷柜R290、R600a、R134a、R404A、R410AR290、R600a、CO2、HFOs远置式冷柜R134a、R404A、R410A、R22CO2、HFOs厨房冰箱R290、R134a、R404A、R600aR290、R600a、HFOs商用制冰机R404A、R134a、R290R290冰激凌机R404A、R134a、R290R290葡萄酒储藏柜R134a、R600aR600a医用冷柜冷藏温区

7、柜R134a、R600aR600a冷冻温区柜R404AR290-86医疗柜R134a/R23、R404A/R23、混合工质碳氢混合工质等（如：R600a/R290/R170/R150）海鲜低温柜（-60）R404A、R23、R290/R170、R600a/R170等R290/R170、R600a/R170等1、轻商设备制冷剂替代技术路线研究 我国轻商制冷剂替代路线调研8/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究替代制冷剂CO2R290、R600a天然 工质缺陷高压解决办法技术研发缺陷管理安全风险评估减少充注量完善法规标准技术培训易燃易爆HFOs类R448A、

8、R449A、R452A、R454A、R455AR1234yf部分弱可燃、GWP高单位容积制冷量低价格昂贵替代制冷剂分析轻商制冷剂替代路线分析 自然工质优先，HFO过渡，逐步完成低GWP值替代技术。R22（HCFC，GWP=1780，A1）R134a（HFCs，GWP=1430，A1）R404A（HFCs，GWP=3943，A1）R410A（HFCs，GWP=1924，A1）现用制冷剂，GWP高R290（无机自然工质，GWP=3.3，A3）R600a（HCs，GWP=5，A3）CO2（无机自然工质，GWP=1，A1）HCs混合工质等1、轻商设备制冷剂替代技术路线研究替代制冷剂CHHHCCHHHH

9、HR290COOR744NHHHR7179/20Part 2R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究参数R404AR454CR290类别HFCHFOHC成分R125/R134a/R143a R32/R1234yf丙烷GWP39221483蒸发潜热qkJ/kg136.7167.1321.5气相密度gkg/m318.712.96.6液相密度lkg/m3996.51022.0476.7气相粘度gPas11.811.68.0液相粘度lPas111.9124.787.8安全等级A1A2LA3 制冷剂热物性R4

10、04A、R454C、R290 p-h图表中数据为冷凝温度40，蒸发温度-10，吸气温度20，过冷度5工况下的数据，R290的蒸发潜热远大于R404A和R454C，气相和液相的密度远小于前两者，因此在相比更少的充注量下具有更多的制冷量。2、R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究11/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究4-二门低温柜有效容积(L)1156工况冷冻3-四门冷藏柜有效容积(L)1106工况冷藏2-双门冷藏工作台有效容积(L)300工况冷藏1-单门冷藏工作台有效容积(L)103工况冷藏 测试对象：商用冰箱、陈列柜 测试工

11、质：R404A、R454C、R290商用冰箱测试工况：在环境温度32、环境湿度60%RH下，冷藏工况为柜内温度维持在05，冷冻工况为柜内温度维持在-23-18。陈列柜测试工况：在环境温度25、环境湿度60%RH下，常温工况为柜内温度维持在1822，冷藏工况为柜内温度维持在05。5-蛋糕柜长度1m工况冷藏6-蛋糕柜长度1.15m工况冷藏7-双温蛋糕柜长度1.67m工况常温区、冷藏区2、R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究12/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究 测试系统T型热电偶压力传感器温湿度变送器焓差室控制柜安捷伦测试程序

12、控制环境 温度采集汇总分析2、R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究13/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究2、R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究14/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究 制冷剂充注量箱内温度维持稳定，且制冷时压缩机吸气过热度合理，吸气口不结霜、无异响，充注量合理。R454C和R404A的充注量相差不大，R290的充注量仅为R404A充注量的20.6%34.3%。03600720045

13、50 吸气温度 柜内温度温度()时间(s)3503506305803503506305800300400500600700800充注量(g)设备 R404A R454C R2902、R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究15/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究5.2 4.4 5.0 6.1 4.4 4.9 4.8 38.7 38.6 29.5 18.0 13.8 15.8 16.5 055404505234567节能百分比(%)耗电量(kW

14、h/天)设备R404A耗电量R454C耗电量R290耗电量R454C vs.R404A节能比R290 vs.R404A节能比不锈钢制冷柜玻璃陈列柜 能耗将R404A替换为R454C，24h耗电量可减少5%左右；换用R290后，24h耗电量可减少14%39%。玻璃陈列柜R290系统比R404A耗电量降低约15%，这是由于玻璃内壁的除雾电热丝产生较大能耗，使得总体的节能效果弱化。2、R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究16/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究 碳排放量1234567R404A间接碳排放/kg/年1149.4124

15、2.71978.65531.94703.65507.45946.3R454C间接碳排放/kg/年10901187.61878.95195.64478.85242.25662.1R290间接碳排放/kg/年704.1763.41395.44538.24037.74648.54968.76%3.8%89.8%85.4%8.6%5.4%85.9%8.3%5.2%86.9%7.7%4.8%Echarge Elifetime Eend-of-life Eindirect0.5%内环-外环:设备14间接碳排放量占约8590%，直接碳排放量占10-15%；经改造后，相比原R404A系统，每台R290系统年间

16、接碳排放量可以减少4001000 kg；将R404A替换成R454C，总碳排放量可减少约15%；换成R290，总碳排放量可以减少25.3%43.7%。2、R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究17/20田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究111112.912.912.912.90.540.590.360.4512340.00.51.01.512.513.013.514.014.515.0相对值设备 R404A R454C R29018.1%11.6%27.5%59.1%79.9%72.5%22.8%8.5%01

17、00百分比(%)设备 铝 铜 制冷剂拟替代制冷剂相比拟替代制冷剂相比R404A的相对充注成本的相对充注成本总降低成本中每个因素的占比总降低成本中每个因素的占比相比R404A，R454C的充注成本增加到13倍，R290充注成本仅为R404A的36%59%；相比R454C，R290的充注成本可以降低约96%；相比R404A，由于R290密度小、蒸发潜热大等优点，可以使得系统更加紧凑，减少换热器尺寸，节省占用空间和材料消耗，进一步节省成本。2、R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究 成本18/20Part 3总结田雅芬：R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性

18、能对比研究3、总结市场占比市场占比自携式制冷陈列柜的碳排放量最大，约占轻商总碳排放的50%；其次是厨房冰箱，约为14%。能耗能耗将原R404A系统直接替换R454C，24h耗电量可以减少5%左右；换用R290后，24h耗电量可以减少14%39%。充注量与成本充注量与成本R454C和R404A的充注量相差不大，充注成本增加到13倍，而R290的充注量约为R404A的20.6%34.3%，充注成本仅为36%59%；相比R454C，R290的充注成本可以降低约96%。碳排放量碳排放量将R404A替换成R454C，总碳排放量可减少约15%；替换成R290，总碳排放量可以减少25.3%43.7%。20/20谢谢！上海理工大学能源与动力工程学院