ХОСЕ М. КОРБЕРАН
Политехнический Институт Валенсии, Институт Инженерной Энергетики, Испания, Валенсия 46022, Камино де Вера 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ В КАЧЕСТВЕ РАБОЧИХ ФЛЮИДОВ В ТЕПЛОВЫХ НАСОСАХ И ХОЛОДИЛЬНОМ ОБОРУДОВАНИИ

ВВЕДЕНИЕ
В историческом плане углеводороды (УВ) были среди первых жидкостей, которые использовались в качестве хладагента, но из-за воспламеняемости их использование было приостановлено в пользу инертных жидкостей таких как  хлорфторуглероды (ХФУ). Пропан (R290) и некоторые другие УВ были  внедрены в промышленность недавно, явно проявив себя в качестве альтернативных хладагентов  для искусственного охлаждения, тепловых насосов и кондиционирования воздуха. 
По сравнению с ХФУ, ГХФУ и ГФУ, УВ хладагенты предлагают нулевой ОРП и очень низкий ПГП и, с учетом их кпд, в целом предлагают: высокую эффективность, уменьшенные уровни заправки, и более низкие температуры нагнетания компрессора, таким образом, они прекрасно подходят для тепловых насосов. Более того, с технологической точки зрения, они предлагают хорошую смешиваемость с  нефтепродуктами (синтетические смазочные материалы не требуются) и совместимость с материалами: металлы и эластомеры, которые традиционно используются в холодильном оборудовании.
Единственным реальным фактором против применения хладагентов УВ в холодильном и кондиционерном оборудовании является вопрос безопасности при работе с относительно большими объемами воспламеняющихся жидкостей. К счастью, уже почти готова серия изменений к международным стандартам в отношении холодильного оборудования и оборудования тепловых насосов, предусматривающая необходимые дополнительные меры безопасности по дизайну, ремонту и сервисному обслуживнию оборудования, использующего воспламеняющиеся хладагенты. 

СОВМЕСТИМОСТЬ С МАТЕРИАЛАМИ
УВ совместимы с большинством материалов, традиционно используемых в холодильном оборудовании и тепловых насосах.

Совместимость с пластмассой
Фактически все обычные эластомерные и пластмассовые материалы искусственного охлаждения, используемые в качестве кольцевых прокладок, седел клапанов, упругих уплотнений, прокладок и т.д., совместимы с хладагентами УВ. Включены Неопрены, Витоны, Нитрилы, Нейлон, HNBR и ПТФЭ. Материалы, которые несовместимы с УВ, это - полиметилметакрилат (ПММА), каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (ЭПДМ), природные каучуки и  силиконовые каучуки.
Воздействие хладагентов на пластмассу необходимо тщательно проверить при определенных условиях использования. Совместимость отобранных хладагентов по данному исследовыанию можно увидеть в Таблице 1.

Таблица 1: Совместимость хладагентов: пластмасса
Материал	R600	R600a	R290	R1270	R22	
Акрилнитрил бутадиен стирол 	ABS	A	A	S	S	NR	
Ацетилцеллюлоза	CAB	*	*	A	S	*	
Бутират	EP	E	E	E	S	S	
Эпоксидная смола	ETFE	*	*	S	*	A	
Этилтетрафторэтилен	PA	*	*	S	S	S	
Полиамид 	PC	NR	NR	A	S	S	
Поликарбонат	PE	S	S	S	A	A	
Полиэтилен	PETP	S	S	S	*	S	
Полиэтилен терефталат	POM	S	S	S	S	A	
Полиоксиметилен/ Ацеталь	PP	S	S	S	S	A	
Полипропилен	PPO	A	A	NR	*	*	
Полифенилоксид	PPS	S	S	S	A	A	
Полифенилсульфид	PS	S	S	S	S	NR	
Полистирол	PUR	S	S	A	S	*	
Полиуретан	PVC	A	A	S	A	A	
Поливинил хлорид	PVDF	S	S	S	S	A	
Поливинилфторид	SUF	S	S	S	S	NR	
Полисульфон	UP	*	*	S	*	S	
Ненасыщенный Полиэстер	PTFE	S	S	S	S	A	
Политетрафторэтилен	PCTFE	S	S	S	S	A,sw	
Полихлоротрифторэтилен	NBR	S	S	NR	S	NR	
Нитрил каучук	IIR	NR	S	NR	NR	A,sw	
Бутил (изобутен-сопрен) каучук	CR	S	NR	NR	NR	A,sw	
Хлоропрен	Q	NR	NR	NR	NR	NR	
Силикон	ABS	A	A	S	S	NR	
S: удовлетворительно; NR: не рекомендуется; A: допустимо; sw: сильное вздутие; *: данные отсутствуют	

Совместимость со смазочными маслами 

Чтобы убедиться в надежной работе компрессоров, необходима идентификация оптимальной смазки. Для теплового насоса и холодильного оборудования желательно иметь хорошую растворимость хладагента в смазочном материале, чтобы обеспечить эффективный коэффициент возврата масла и избежать деградации теплоотдачи. Кроме того, важно, чтобы вязкость смеси соответствовала гидродинамической смазке компрессорных подшипников.

Смазочный материал, растворенный в жидком хладагенте, влияет на термодинамические свойства рабочей жидкости. Давление насыщенного пара растворов «хладагент-смазочный материал» при заданной температуре всегда ниже давления пара чистых хладагентов при такой температуре. Таким образом, смазочный материал,растворенный в испарителе, ведет к небольшому понижению давления всасывания.  

УВ являются неполярными веществами той же структуры, что и нефтепродукты (НП). Таким образом, УВ отличаются очень высокой растворимостью в нефтепродуктах. Данное свойство конечно желательно для коэффициента возврата масла. Однако, это может привести к уменьшению вязкости смазки в компрессоре, особенно при низких температурах и высоких давлениях масла. Именно поэтому рекомендуется использовать масло с немного большей вязкостью, чем для УВ.

Хладагенты нового поколения, в некоторых случаях, более зависимы от правильного применения и типа хладагентного масла. Таким образом, особое внимание следует уделить гарантии того, что соблюдаются требования производителя по хладагенту-заменителю и компрессору и приняты  процедуры конверсии (в случае необходимости), особенно для применений «дроп-ин».

Смазки, применяемые в настоящее время и рассматриваемые для новых хладагентов, включают нефтепродукты (НП), алкилбензол (АБ), поли-альфа-олефин (ПАО), полиоэстер (ПОЭ), поливинилэфир (ПВЭ), полиалкенгликоль (ПАГ) и гидроочищенные нефтепродукты. Смазки, содержащие силикон и силикат (добавки, используемые в качестве антипенных веществ) могут быть несовместимы с хладагентами нового поколения. Совместимость смазочных матералов с хладагентами нового поколения приведена в Таблице 2. 

Таблица 2 Совместимость с хладагентом
Традиционные смазочные материалы	Углеводороды	Аммиак, CO2 и пропен	ГФУ	R22	
Нефтепродукт (НП)	Хорошее соответствие1	Хорошее соответствие	Ограниченное применение	Хорошее соответствие	
Алкилбензол (AБ)	Хорошее соответствие 1	Ограниченное применение	Хорошее соответствие	?	
Нефтепродукт (НП)+ Алкилбензол (АБ)	Хорошее соответствие 1	Ограниченное применение	Ограниченное применение	?	
Полиальфаолефин (ПАО)	Хорошее соответствие 1	Ограниченное применение 3		?	
Новые смазки					
Полиэстер (ПОЭ)	Хорошее соответствие 1	Не соответствует	Хорошее соответствие	?	
Поливинилэфир	Не соответствует	Не соответствует	Хорошее соответствие	?	
Полиалкиленгликоль (ПАГ)	Ограниченное применение 2	Ограниченное применение 2	Хорошее соответствие	?	
Гидроочищенный нефтепродукт	Не соответствует	Хорошее соответствие 1		?	
1 отмечена смазка, которая возможно требует корректировки базовой вязкости.
2 отмечена смазка, которая представляет особую угрозу при влажности.
3 Смазки ПАО не смешиваются с аммиаком, но аммиачные системы используют испарители затопленного типа, где несмешанные смазочные вещества могут вернуться в компрессор, путем дренажа в нижней части испарителя.	

В результате, УВ совместимы почти со всеми существующими смазочными и строительными материалами, используемыми в тепловых насосах. Они не образуют кислоты при контакте с влагой, присутствующей в системе охлаждения. Таким образом, пропан - очень подходящий «дроп-ин» заменитель R22, так как он также может работать с нефтепродуктом. Однако, допуская, что растворимость пропана в маслах в общем выше чем у R22, с пропаном рекомендуется использовать масло более высокой вязкости для гарантии адекватной смазки компрессора. Более того, тот факт, что пропан может работать с тем же видом масла в отличии от R22, исключает необходимость в процедуре очистки для  устранения следов старого масла, что наоборот необходимо, когда тип масла меняется при переоборудовании системы R22 на заменитель ГФУ.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 
Данный раздел представляет сравнение термодинамических свойств между R22 и хладагентами УВ. Пропан (R290), Бутан (R600), Изобутан (R600a) и Пропен (R1270) были отобраны для сравнения, так как они обладают лучшими свойствами в качестве хладагентов.

Таблица 3 показывает обычные температуры кипения, критические точки и плотность пара рассмотренных жидкостей.

Таблица 3. Обычные температуры кипения и критические точки
Хладагент	R290
Пропан	R1270
Пропен	R600
Бутан	R600a
Изобутан	R22	
Обычная точка кипения  (єC)	-42.1	-32.09	-0.90	-11.7	-40.8	
Латентная теплота испарения (kJ/kg)	425.6	475.2	385.24	366.2	233.95	
Критическая температура (єC)	96.8	124.8	152.0	135.0	96.2	
Критическое давление (bar)	42.5	55.4	38.0	36.5	49.9	
Плотность пара при температуре возврата 10 єC с 8K перегрева (kg/m3)	10.57	12.55	2.87	4.40	21.74	

Обычная точка кипения
Она относится к температуре кипения при атмосферном давлении и указывает на высокое давление при высоких температурах, если жидкость имеет низкую обычную точку кипения и наоборот. С другой стороны, жидкость с высокой обычной точкой кипения может впоследствии привести к давлению внутри системы ниже атмосферного при температуре испарителя ниже обычной точки кипения, склонной к вводу воздуха в систему, которая всегда создает нежелательную ситуацию, так как поступающий воздух и особенно сопровождающая его влажность приведут к операционным проблемам.
Обычные точки кипения R290, R1270 и R22 очень идентичны, следовательно, как R290, так и R1270 являются прекрасными заменами R22.

Критическая точка
Параметры критической точки: температура и давление, определите максимальную границу для работы цикла искусственного охлаждения  с помощью конденсации. Температура и давление выше критической точки требуют транскритического цикла. 
Как видно из Таблицы 3, как R22 так и пропан имеют очень схожую критическую точку, вновь указывающую на то, что их рабочие термодинамические циклы очень похожи.  
Давление насыщенного пара
Схема 1 показывает давление насыщенного пара – температурные кривые для рассматриваемых УВ и R22. Бутан имеет самое низкое давление благодаря более высокой обычной точке кипения, за ним следуют Изобутан, пропан и R22. Как видно на схеме, R22 и пропан - очень похожи, за исключением случаев высокого давления, где они слегка отклоняются. Пропан потребует более низкого рабочего давления чем R22 для тех же самых температурных источников. Данная разница может быть существенной при высоких температурах конденсации,означая, что R290 более подходит для высоких температур чем R22. Более высокие рабочие давления приводят к повышенным механическим требованиям и более высоким коэффициентам утечки.

Схема 1	Давление насыщенного пара для R22 и углеводородов

Латентная теплота испарения 
Латентная теплота испарения является разницей в энтальпии между насыщенным паром и и насыщенной жидкостью при заданном давлении. Данное значение определяет существующую теплоту конденсации или испарения на кг жидкости. Его можно использовать для расчета удельного массового расхода хладагента, который необходим для производства заданной мощности искусственного охлаждения (обогрева).
На Схеме 2 показана теплота испарения исследуемых жидкостей. Как видно на схеме, УВ имеют латентную теплоту, примерно в два раза превышающую латентную теплоту R22. Это указывает на то, что удельный массовый расход, циркулирующий через систему искусственного охлаждения с УВ хладагентом, необходимый для обеспечения мощности обогрева/охлаждения, будет всегда составлять примерно половину того, который необходим для системы, работающей на R22.

Схема 2 Теплота испарения R22 и углеводородов

Плотность
Схема 3 показывает плотность жидкости R22 и исследуемых УВ. Как видно на данной схеме, плотность жидкости УВ грубо составляет примерно половину плотности R22 (у пропана плотность на 41% ниже чем у R22). Это означает, что необходимая заправка УВ для системы будет составлять примерно около половины необходимой для R22, так как большая часть заправки находится в жидком состоянии в оборудовании. Коэффициент между жидкой плотностью УВ и R22 можно использовать как практический метод для расчета снижения заправки, когда система R22 переоборудуется на хладагент УВ.

Схема 3. Плотность жидкости R22 и углеводородов

С другой стороны, Таблица 3 показывает значение плотности пара на входе компрессора при 10 єC обратной температуре (всасывания) (данная температура типична, например,  для холодильной установки, производящей 7 єC воду для кондиционирования воздуха) для используемых жидкостей. 
Удельный массовый расход хладагента, закачиваемый компрессором, зависит от скорости компрессора, рабочего объема, коэффициента заполнения и плотности пара на входе компрессора. Допуская, что коэффициент заполнения компрессора в некоторой степени зависит от хладагента, тогда удельный массовый расход, закачиваемый компрессором R22 при переоборудовании на УВ, становится пропорциональным коэффициенту плотности пара.  Например, в случае с пропаном удельный массовый расход, закачиваемый данным компрессором,  имеет тендению к тому, чтобы быть фракцией (примерно ½ ) соответствующей R22, из-за намного меньшей плотности, хотя это в какой-то степени компенсируется почти двойным значением энтальпии испарения характерным для УВ при сравнении с R22. И наконец, это приводит к уменьшению мощности охлаждения только примерно на 15% при переоборудовании системы R22 на УВ. 
Более низкая плотность УВ также важна для других аспектов установки охлаждения, например, падение давления через теплообменники, трубы и клапана будет в целом пропорционально ниже. Это также важно при явлении двухфазовой теплоотдачи. В целом, низкая плотность - благоприятна.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА ЦИКЛА И КОМПОНЕНТА 
Данный раздел представляет сравнение цикла искусственного охлаждения и эксплуатационных качеств R22 с УВ хладагентами. 

Коэффициент давления
Другим важным свойством является коэффициент между давлением конденсации и испарения. Коэффициент давления существенно влияет на эффективность компрессора (энергетические потребности) и его коэффициент заполнения. Чем ниже коэффициент давления, тем лучше эффективность. Схема 4 показывает коэффициенты давления УВ по отношению к коэффициенту давления R22, на базе цикла с  40°C температурой конденсации.
Как видно на схеме, коэффициенты давления для R290 ниже для пропана чем для R22, а для других выше, чем для R22.

Схема 4	Коэффициент давления относительно R22 против температуры испарения при температуре конденсации 40єC против температуры испарения

Более того, как упомянуто выше, рабочее давление для пропана ниже чем для R22. Это означает, что пропан лучше заменит R22 в применениях «дроп-ин» при охлаждении, кондиционировании и особенно для тепловых насосов, так как R290 будет работать при более низких давлениях конденсации и более низком коэффициенте давления. Систему, первоначально спроектированную для R22, можно использовать с пропаном и достичь температур конденсации, для которых R22 более неэффективен (выше 60єC). Это - очень положительная особенность для отопления помещений, а также кондиционирования при высоких температурах окружающей среды.

Объемная охлаждающая способность
Данный параметр является измерением охлаждающей способности на объем единицы хладагента, проходящего через компрессор. Он управляет предполагаемой охлаждающей способностью с помощью определенного рабочего объема цилиндров компрессора и объема камеры сгорания. Объемная охлаждающая способность является  отличительной особенностью хладагента и операционной точки и может оцениваться по продукту плотности всасывания и разнице специальной энтальпии в испарителе. Данная особенность может определяться как  располагаемая теплота на единицу объема хладагента.
Схема 5 показывает  изменение объемной охлаждающей способности с помощью темпрературы испарения, при заданных условиях конденсации и 5K перегрева на входе в компрессор.

Схема 5 Объемная охлаждающая способность против температуры испарения, при 40єC температуре конденсации, 0 K переохлаждение и 5 K перегрев

Как видно, объемная охлаждающая способность быстро уменьшается, когда температура испарения падает, в основном благодаря понижению плотности насыщенного пара при самых низких температурах.
Данное свойство хладагента устанавливает определенный размер компрессоров. По Схеме 5 легко понять почему размер компрессоров для низкотемпературных применений должен быть намного больше требуемых для высокой температуры.
Как можно увидеть, компрессоры необходимые для УВ, всегда будут больше чем для R22, за исключением пропена; пропан почти идентичен R22, имея немного меньшую емкость. Таким образом, системы R22, непосредственно переоборудованные для пропана, будут всегда иметь немного меньшую  охлаждающую или нагревательную способность.

Удельный расход энергии
Большой интерес представляет также сравнение (изэнтропической) энергии необходимой для компрессора на единицу объемного расхода всасывания в компрессор. Таким образом,  объемный расход энергии является продуктом  плотности пара при всасывании и изменением в специальной энтальпии для процесса сжатия. Схема 6 показывает значения данного параметра для изучаемого УВ по отношению к R22. Пропен требует немного большей компрессии на единицу расхода, но все другие УВ представляют более низкий объемный расход энергии.
Пропан требует потребления энергии меньше на 10 - 20% чем R22 на единицу расхода хладагента. Данный факт также предполагает, что при непосредственном переоборудовании системы R22 на пропан электромотор будет работать при несколько меньшей нагрузке и, таким образом, мотор может быть немного негабаритным.

Схема 6. Объемный расход энергии относительно R22 против температуры испарения, при температуре конденсации 40єC, 0 K переохлаждение и 5 K перегрев

Удельная емкость и эффективность компрессора 
Результаты эксперимента указывают на немного повышенную удельную емкость, максимум 5 %, для пропана по сравнению с R22. Основной причиной данной разницы возможно является более низкое падение давления, характерное для пропана по отношению к R22, уменьшая потери давления через компрессорные клапана. Данная тенденция может быть действительной также и для другого УВ.
Эффективность компрессора, которая включает все необратимые процессы компрессора, также предлагает значения немного выше для пропана чем для R22 при том же коэффициенте давления, около 2%. И опять, потеря более низкого давления через клапана может служить основным объяснением улучшения.
Более того, УВ обычно работают при более низких коэффициентах давления по сравнению с R22 при тех же рабочих условиях, поэтому преимущество эффективности компрессора  на практике выше упомянутого.

Переохлаждение
Определенная фракция массы хладагента превращается  в фазу испарения в  расширительном устройстве. Данная часть устанавливается по качеству (x) смеси, являющейся паром, который не сможет работать с  охлаждающим действием. Оставшаяся жидкость (1-x) используется для холодопроизводства в испарителе. Можно всегда добиться улучшения цикла с помощью переохлаждения жидкости до входа в расширительный клапан.
Объемная холодопроизводительность несомненно возрастает при переохлаждении, так как энтальпия на входе в испаритель понижается. С другой стороны, это не влияет на объемный расход энергии. Таким образом, если переохлаждение возрастает, то КПД всегда увеличивается. Схема 7 показывает влияние переохлаждение на КПД. Как было сказано, влияние всегда позитивное. Кривая увеличения КПД с помощью переохлаждения является отличительной особенностью хладагента. Как видно на Схеме 7, УВ имеет кривую выше чем R22, особенно пропан. Это означает, что пропан принесет больше пользы от увеличения в переохлаждении чем R22.

Схема 7 Влияние переохлаждения на КПД, при 40єC температуре конденсации, 0 єC температуре испарения и 5 K перегреве

Перегрев

При реальном цикле необходимо, чтобы пар достиг компрессора с определенным перегревом, так чтобы охлаждающая жидкость никогда не смогла дойти до цилиндра компрессора. С другой стороны, если используется термостатическое или электронное значение расширения, минимальный перегрев также необходим, чтобы почувствовать изменения температуры и адекватно замерить удельный массовый расход хладагента. Перегрев может произойти или внутри испарителя (внутренний перегрев) или за пределами испарителя, на пути хладагента из выходного отверстия испарителя во входное отверстие компрессора (внешний перегрев).
Внутрений перегрев означает определенное увеличение в действии хладагента, а также увеличение удельного объема на входе компрессора, так что это влияет на  емкость и объемный расход энергии.
Схема 8 показывает воздействие внутреннего перегрева на КПДохлаждение для исследуемых охлаждающих жидкостей.

Схема 8 Влияние внутреннего перегрева на КПД, при 40єC температуре конденсации, 0 єC температуре испарения и 0 K  переохлаждения

Как видно из Схемы 8, УВ имеет положительный уклон, тогда как R22 имеет негативный уклон, означая, что на УВ благотворно влияет увеличение внутреннго перегрева в отличии от R22. На практике увеличение внутреннего перегрева внутри испарителя требует понижения температуры испарения (так как увеличение внутреннего перегрева требует большего пространства, а, следовательно, уменьшается пространство для испарения), и в результате увеличение внутреннего перегрева не может привести к увеличению КПД. В любом случае Схема 8 показывает, что перегрев более отрицательно воздействует на R22, чем на УВ.
С другой стороны, внешний перегрев при испарении всегда негативен и нежелателен для объемного охлаждающего действия и коэффициента полезного действия.
Принимая во внимание особенность УВ платить штраф в меньшем объеме в результате увеличения перегрева, рекомендуется использовать внутренний теплообменник между линиями всасывания и жидкости, что ведет как к увеличению мощности, так и увеличению КПД. В любом случае использование данного типа устройства создает для всех хладагентов некоторые побочные негативные воздействия, как например, падение давления, которое на практике занижает преимущество улучшения КПД, по сравнению с необходимым ростом затрат. Тем не менее, основное заключение остается в силе и в тех случаях, когда использование жидкости для всасывания в теплообменник является благотворным, с УВ преимущество будет большим. 

Температура нагнетания
Температура нагнетания является ограничивающим фактором, так как от нее зависит коэффициент давления, который можно получить в однофазовом цикле сжатия.  Она может быть критической благодаря воздействию на стабильность хладагента, а также на масляные и другие материалы. Данный факт также влияет на средний ресурс компрессора, так как он может существенно уменьшить возможное нарушение нормальной работы смазки, что приводит к ухудшению работы компрессора и даже его поломке.
Схема 9 демонстрирует температуру нагнетания против температуры испарения. Как видно на схеме, пропан отличается намного низкими температурами нагнетания чем R22, следовательно, позволяя работать при более высоких температурах конденсации, так как в однофазовых системах поднимается более высокая температура. 
Благодаря благоприятному поведению температуры УВ, однофазовые компрессоры можно также использовать для довольно низких температур, как например -40 єC температуры испарения. R290 может также непосредственно использоваться как заменитель R502 и некоторых смесей ГФУ, таких как R404A.

Схема 9 Температура нагнетания против температуры испарения, при 40єC температуре конденсации, 0 K переохлаждения и 5 K перегрева

Коэффициент теплопередачи
Существует общее мнение о том, что коэффициент теплопередачи пропана в испарителе выше чем коэффициент R22. Часто имеют место значения от 5 до 10% (даже 20%). Более того, что касается конденсатора, коэффициенты теплопередачи кажутся почти идентичными. Обе тенденции, немного ниже или чуть выше, отражены в отчете.
Необходимо принять во внимание, что данные заключения очень сильно зависят от конфигурации теплообменника, а также от условий, в которых делается сравнение. Большинство исследований (случаи «дроп-ин») используют тот же компрессор, то есть удельный массовый расход, температура насыщения и температурная разница со второстепенной жидкой средой, и, следовательно, удельный тепловой поток, отличаются. Другие исследования проводят сравнение при том же массовом расходе и температуре насыщения, но данные условия не происходят на практике, когда сравнивается идентичное оборудование с использованием пропана и R22. Воздействие масла усложняет сравнение.

Падение давления
Что касается падения давления, у пропана и в общем у УВ давление падает в меньшей степени, как в испарителе, так и конденсаторе. Данная разница, конечно, более существенная в испарителе благодаря характерному для него более высокому падению давления. 
Что касается системы труб, размеры труб R22 кажется прекрасно подходят для пропана. В принципе немного меньшие диаметры, а следовательно можно использовать меньшие вспомогательные компоненты, которые не оказывают негативного эффекта на работу. Для бутана и изобутана могут потребоваться трубы большего диаметра в связи с необходимыми более высокими расходами.

Коэффициент полезного действия, КПД
В цикле искусственного охлаждения работа осуществляется с целью  достижения охлаждающего или теплового действия. Коэффициент охлаждающего или теплового действия, необходимый для работы компрессора, называется коэффициентом полезного действия, КПД: 

 для цикла охлаждения, и
 для цикла теплового насоса.

Не принимая во внимание тепло, передаваемое между компрессором и окружающей средой, которое обычно очень малое по объему, можно легко продемонстрировать, что КПДтепловой насос = КПДохлаждение + 1.
Существует также связь между КПДохлаждение и двумя предварительно введенными параметрами: это - коэффициент емкости и  объемного расхода энергии. 

Схема 10 Коэффициент полезного действия по отношению к R22 против температуры испарения, при 40єC температуре конденсации, 0 K переохлаждения и 5 K перегрева

Как видно на схеме 10, Бутан и Изобутан показывают немного более высокие значения КПД чем R22, тогда как Пропан и Пропен показывают значения немного ниже, в пределах от -2.5 % при низких температурах испарения до -1 % при более высоких. В любом случае, разницы - небольшие.
Однако, на практике существует мнение о том, что R290 может гарантировать эффективность примерно на 5% выше чем базовые системы R22 при трансформациях «дроп-ин».
Основными причинами данного улучшения являются более высокая эффективность компрессора в результате более низкого коэффициента рабочего давления и более высоких коэффициентов теплоотдачи, в основном в испарителе.
Можно добиться более высокой эффективности, если дизайн подходит для использования пропана (в отчете указаны значения около 10% и выше). Данное заключение идентично заключению по пропилену.

Охлаждающая/нагревательная способность
Намного меньшая плотность углеводородов при сравнении с R22 убеждает в том, что удельный массовый расход хладагента имеет тенденцию быть намного ниже в случае с углеводородами. Пропан и пропилен склонны иметь удельный массовый расход примерно наполовину расхода R22. В то же время они предлагают  почти удвоенную теплоту парообразования на кг хладагента. Это подтверждает, что мощность углеводородных установок, использующих один и тот же компрессор, что и с HХФУ или ГФУ,  достигает аналогичных мощностей, может быть немного ниже для пропана (10%). Плотность бутана и изобутана намного меньше, в то время как  теплота испарения - не очень высокая, следовательно, им нужен  намного больший рабочий объем цилиндров компрессора, чтобы достичь аналогичной мощности.

Расширительное устройство
Нерегулируемые расширительные устройства нужно модернизировать для УВ, так как  свойства флюида, а также коэффициент давления между давлением на стороне нагнетания и давлением на стороне всасывания, меняются, когда система используется с пропаном. Следовательно, роль измерения, которую должно сыграть расширительное устройство, говорит о необходимости его доработки. Это относится к коротким насадкам или капиллярным трубкам. 
Регулируемые расширительные устройства такие как термостатические или электронные клапана смогут регулировать перегрев на выходе из испарителя. Кривая давления насыщения пропана не очень отличается от кривой R22. Это подтверждает, что оборудование, включая термостатический или электронный расширительный клапан R2, может работать с пропаном без какого-либо существенного изменения, необходимо только отрегулировать установку клапана. В любом случае при использовании специальных компонентов можно, конечно, провести лучшее измерение.   
Электронные клапана могут загрузить любую кривую насыщения и в настоящее время производители таких устройств могут реализовать правильную кривую для УВ, так как они прекрасно подходят для использования с УВ.