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混合工质电动汽车空调全生命周期气候性能分析

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汽车工程 2024年第9期46卷 1707-1714页

作者：周峰田旭文李红旗北京工业大学制冷与低温工程系北京100124 传热强化与过程节能教育部重点实验室北京100124

空调作为整车系统中环境调控的关键子系统,其全生命周期的碳排放对于电动汽车的环保和排放要求至关重要。本文结合汽车空调系统全生命周期气候性能LCCP模型及相关数据,对全国各省份电动汽车空调系统的LCCP情况进行分析,同时对两种不同... 详细信息

空调作为整车系统中环境调控的关键子系统,其全生命周期的碳排放对于电动汽车的环保和排放要求至关重要。本文结合汽车空调系统全生命周期气候性能LCCP模型及相关数据,对全国各省份电动汽车空调系统的LCCP情况进行分析,同时对两种不同制热方案以及不同电力碳强度下的LCCP进行了比较分析。结果表明,RE170/R134a低GWP混合工质(二甲醚与R134a质量分数比90∶10)替换后电动汽车空调LCCP值降低了11.2%~28.1%,而采用热泵替换PTC电加热器后电动汽车空调LCCP值降低了0~33.1%,此外,随着未来我国电力碳强度与电动汽车保有量的变化,至2035年单辆车的LCCP值将会下降31.7%~39.3%,而全国整体电动汽车LCCP值将大幅上升。

关键词：低GWP混合工质全生命周期气候性能空调系统电动汽车

电动汽车热泵全生命周期气候性能评估模型与环保制冷剂减排分析

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科学通报 2023年第7期68卷 841-852页

作者：俞彬彬龙俊安王丹东欧阳洪生施骏业陈江平上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 含氟温室气体替代与控制处理国家重点实验室杭州310023

为满足我国“双碳”(碳达峰、碳中和)目标和《基加利修正案》的要求,采用低全球变暖潜能值(global warming potential,GWP)的热泵系统有助于从直接和间接两个方面全面减少新能源汽车碳排放.然而,目前对于采用何种低GWP工质尚无定论,几... 详细信息

为满足我国“双碳”(碳达峰、碳中和)目标和《基加利修正案》的要求,采用低全球变暖潜能值(global warming potential,GWP)的热泵系统有助于从直接和间接两个方面全面减少新能源汽车碳排放.然而,目前对于采用何种低GWP工质尚无定论,几乎所有研究仅仅采用GWP值来衡量制冷剂的环保性能,对低GWP工质热泵系统全生命周期气候性能(life cycle climate performance,LCCP)的认识明显不足,同时也缺少适用于新能源汽车热泵的LCCP评估模型.为此,本文基于7个城市的气候数据、当地供电特性、真实世界驾驶循环、乘员舱冷热负荷与舒适性、热泵系统台架测试等,新开发了适用于电动汽车热泵的完整LCCP模型.基于该模型,对传统高GWP工质R134a和R410A、低GWP工质CO_(2),以及先前开发的新型高效环保工质CO_(2)/R41(GWP为49)、M2(非共沸混合物,GWP为137)在电动汽车热泵中的全生命周期环境影响作了评估.结果表明,建立的LCCP模型对热泵系统性能系数(coefficient of performance,COP)的预测精度在±6.5%.LCCP中的直接排放主要与制冷剂的GWP相关,几乎不受气候影响,而间接排放主要受气候、制冷剂类型以及发电碳排放强度的影响.在本文所研究的制冷剂中,CO_(2)/R41电动汽车热泵系统LCCP最低,其LCCP值相比R134a系统减少了5%~42%,相比CO_(2)系统减少了1%~21%.本文所建立的模型与计算结果可为电动汽车热泵制冷剂替代政策的制定提供决策依据.

关键词：热泵碳中和电动汽车气候变化低GWP制冷剂全生命周期气候性能

房间空调器全生命周期气候性能和综合评价指标研究

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房间空调器全生命周期气候性能和综合评价指标研究

作者：姜峰华南理工大学

学位级别：硕士

制冷剂作为空调系统中最重要的组成部分,其环保性能日趋瞩目,国际方面不断颁布和更新相关法规来限制制冷剂带来的环境影响。单纯的制冷剂GWP(Global Warming Potential)值并不能代表整个空调系统产生的温室效应值,所以国际上推出了全生... 详细信息

制冷剂作为空调系统中最重要的组成部分,其环保性能日趋瞩目,国际方面不断颁布和更新相关法规来限制制冷剂带来的环境影响。单纯的制冷剂GWP(Global Warming Potential)值并不能代表整个空调系统产生的温室效应值,所以国际上推出了全生命周期气候性能LCCP(Life Cycle Climate Performance)的评价指标来评价空调系统在生命周期内产生的温室效应。目前为止,国际方面已经有众多关于房间空调系统LCCP计算的研究和软件,然而国内仍然没有系统全面的研究。此外,LCCP值作为评价指标可以评判空调系统在环境层面上的优劣情况,不能表征空调系统包含经济性、安全性和运行性能等的综合性能优劣情况,因此需要研究综合评价指标,定量地考察房间空调系统环境层、安全层、成本层和性能层等方面的综合性能。本文研究思路是:采用辐射时间序列法RTSM(Radiant Time Series Method)的动态负荷计算方法,来建立空调系统全生命周期能耗的计算模型,通过R290和R410A变频空调实际工况实验验证了动态负荷计算的必要性;同时在全生命周期能耗计算模型中,根据室外温度、城市所处温区和室内人员状态对不同城市空调开机时间进行了重新定义。将RTSM与空调系统LCCP计算有机地结合在一起,通过编程的手段构造了一个整体的房间空调系统LCCP计算软件模型,利用该软件对空调系统LCCP的各个影响因素进行了详细分析。之后通过模糊Borda组合评价法对制冷剂和空调系统综合性能进行计算,提出替代潜力AP和AP评价指标概念,为房间空调器制冷剂替代领域提供定量评价依据。详细内容如下:首先,通过周期反应系数法计算出房间瞬时得热量,再利用RTSM法将得热量分为辐射得热量和对流得热量两部分,分别计算冷负荷,考虑得热量转化为冷负荷时的滞后特性和衰减特性。此外,在计算空调全年能耗时,本文还对空调发生时间进行了重新定义,充分考虑了室外温度、城市所处温区和室内人员状态对空调开机时间的影响。然后,将RTSM法整合到空调LCCP计算中,对空调系统在生产、运输、使用和回收过程中的当量CO排放进行详细地计算,并以Visual Studio 2013平台开发了适用于房间空调系统的LCCP计算软件。通过LCCP计算软件分析了不同制冷剂、不同能源结构、不同温区、不同生活特性和不同墙体轻重类型对空调系统LCCP的影响,分析结果表明采用低GWP环保制冷剂型空调、合理优化我国电力生产结构类型、运用重质墙体及提高报废空调中制冷剂回收率,将可以有效减少空调系统带来的温室效应。通过R290和R410A变频空调实际工况样板房实验,一方面证明了在房间空调器LCCP计算模型中,采用动态负荷算法和动态能效计算空调全生命周期能耗的必要性;另一方面,也可以发现在R290空调制冷剂充注量受到限制的情况下,其实际制冷量仅略低于R410A空调,证明其实际制冷能力的可行性,但是在投入市场之前,需要对其温度控制策略进行进一步完善,缩小频率切换点的温差,从而提高空调节能效果和室内人员舒适度。最后,从环境层、安全层、成本层和性能层四个准则层面上以模糊Borda法的组合评价方法对制冷剂和空调系统进行了综合性能的计算,提出了制冷剂替代潜力评价指标AP和空调系统替代潜力指标AP(相对于R22制冷剂和R22空调系统)。评价结果显示在制冷剂层面上,天然无机制冷剂R717和R744具有最佳的替代潜力值,可燃性制冷剂领域,A3类制冷剂R290和R600a替代潜力不如A2L类制冷剂R32和R152a。但是在空调系统层面上,R290空调则具有最佳的替代潜力,这是由于实际使用过程中会通过采用小管径换热器、微通道换热器等手段减少制冷剂充注量,缩小了其在安全领域与其他不可燃制冷剂的劣势。制冷剂和空调系统替代潜力评价指标AP和AP的建立为空调领域新型制冷剂的选择提供了定量的评价依据。

关键词：房间空调器辐射时间序列法全生命周期气候性能模糊Borda法替代潜力

商超自然工质CO_(2)制冷系统增效技术及碳减排预测

同方学位论文库评论

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华电技术 2021年第11期43卷 74-84页

作者：代宝民刘圣春曹钰杨海宁冯一宁肖鹏天津商业大学天津市制冷技术重点实验室天津300134 天津市丹华宏业制冷技术有限公司天津300131

《〈蒙特利尔议定书〉基加利修正案》于2021年9月15日对我国生效。商超冷冻冷藏领域使用CO_(2)替代常规人工合成制冷剂是可靠解决方案,然而CO_(2)制冷系统高压运行导致较大的节流损失造成其能效偏低。对商超CO_(2)制冷系统形式,提升能... 详细信息

《〈蒙特利尔议定书〉基加利修正案》于2021年9月15日对我国生效。商超冷冻冷藏领域使用CO_(2)替代常规人工合成制冷剂是可靠解决方案,然而CO_(2)制冷系统高压运行导致较大的节流损失造成其能效偏低。对商超CO_(2)制冷系统形式,提升能效的最新技术手段,国内、外应用现状进行了总结。我国目前仅有少数示范商超使用CO_(2)制冷设备用于冷冻冷藏,根据其实际运行能耗,核算其全生命周期气候性能(LCCP),对其采用新技术后的碳减排量进行预测,与现有R404A系统的碳排放量进行对比。对制约我国商超CO_(2)技术推广的因素进行分析,建议根据超市所在地区的气候条件、峰谷电价差异及周边场地情况改进系统形式以提高制冷系统能效。针对设备价格昂贵问题,建议相关部门给予政策补贴和支持。此外,可通过加强宣传,加深用户对制冷剂替代、"双碳"目标、节能减排政策的了解,提高市场认可度,同时为设备优化设计及低碳高效运行提供参考。

关键词：自然工质CO_(2) 商超冷冻冷藏增效技术碳排放全生命周期气候性能 “双碳”目标