Nghiên cứu thực nghiệm việc thay thế môi chất r404a bằng môi chất r407f để tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường

 trong hệ thống lạnh. Tuy nhiên, với lưu lượng khối 
lượng tuần hoàn thấp hơn 40% so với R404A nên cần cân chỉnh van tiết lưu để phù hợp khi 
vận hành. 
Từ khóa: môi chất R404A; hiệu ứng nhà kính; tiết kiệm năng lượng; năng suất lạnh; bảo vệ 
môi trường. 
ABTRACT 
Among refrigerants to replace R22, R404A has been using broadly in mid and low 
temperature refrigeration systems in our country. However, with its high GWP=3922, this 
refrigerant also increases greenhouse effect and hence its production quantity is limited in 
Euroupe countries. For that reason, possessing the lower GWP of 1824,which is 50% 
compared with that of R404A, R407F is amid competitive refrigerants for this replacement. 
Experimental result shows that if we replace the existing R404A with R407F in a being used 
cooling system, cooling load will be higher along with approximately 7% compression work 
reduction leading to increasing energy saving from 10% up than the old ones, and cooling 
time would be cut-down without refrigeration’s major components substitution. Nevertheless, 
with mass flow less than 40% of that of R404A, one should adjust expansion valve to have 
suitable operation for this refrigerant. 
Keywords: R404A refrigerant; greenhouse effect; energy saving; cooling load; evironmental 
protection. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Môi chất HFC 404A là hỗn hợp bởi 
44%R125, 4%R134a, 52%R143A, có hệ số 
GWP=3922, không độc hại, không cháy, 
được dùng thay thế môi chất R22 ở dải nhiệt 
độ thấp và trung bình. Hiện nay, môi chất 
R404A được sử dụng khá rộng rãi ở nước ta 
2 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 44B(10/2017) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
trong hệ thống lạnh siêu thị, đông lạnh thủy 
sản. Tuy nhiên, trong bối cảnh hiện nay, cần 
giảm thiểu các chất gây hiệu ứng nhà kính và 
tiết kiệm năng lượng thì môi chất R407F đã 
được nghiên cứu và sử dụng khá nhiều nước 
trên thế giới. Thêm vào đó, việc cắt giảm sản 
xuất loại môi chất R404A, R134a, R507 nên 
giá thành tăng 60%, và hãng môi chất 
Honeywell dự tính sẽ ngừng sản xuất môi 
chất này tại Châu Âu [1,2]. Môi chất R407F 
có GWP=1824, là môi chất hỗn hợp 
(30%R32, 30%R125, 40%R134a), không độc 
hại, không cháy, có độ trượt nhiệt độ từ 3-6K 
tùy thuộc áp suất vận hành. Việc dò tìm chỗ 
rò rỉ môi chất cũng dễ dàng hơn so với 
R404A vì nồng độ R134a khá cao trong hỗn 
hợp môi chất R407F và tương thích với các 
đầu dò môi chất R134a. Ngoài ra, với nồng 
độ R134a trong môi chất R407F cao gấp 10 
lần so với môi chất R404A nên hạn chế được 
số lần phải xả bỏ hoàn toàn lượng môi chất 
khi hệ thống bị rò rỉ. 
Theo các ý kiến của các nhà máy đang 
sử dụng R407F để thay thế môi chất cho hệ 
thống R404A, họ đều đánh giá khá cao việc 
thay thế này. Ví dụ như nhà máy Valentin 
Refrigerant (Pháp), Tewis Smart Solution 
Internation (Tây Ban Nha), Verco (UK)... đã 
thay thế môi chất R404A đang sử dụng bằng 
R407F và đều chung nhận định rằng, việc 
thay thế môi chất khá dễ dàng, giúp tiết kiệm 
năng lượng từ 10% trở lên. 
Trong nghiên cứu này sẽ phân tích lý 
thuyết khả năng thay thế một hệ thống lạnh 
đang dùng môi chất R404A bằng R407F để 
có những đánh giá tổng quan, sau đó tiến 
hành đo đạc, phân tích thông số trên một 
hình thực nghiệm để đưa ra nhận định cho 
việc thay thế này. 
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 
Sau đây, bài báo thiết kế một hệ thống 
lạnh sử dụng môi chất R404A, sau đó được 
thay thế bằng môi chất R407F với thông số 
như sau: 
Kho lạnh bảo quản sử dụng chu trình 
lạnh 1 cấp, nhiệt độ bảo quản -13oC, năng 
suất lạnh Qo=800W, nhiệt độ hơi môi chất 
bão hòa tại áp suất bay hơi to=-20
o
C, nhiệt 
độ hơi môi chất bão hòa tại áp suất ngưng tụ 
tk=45
oC, độ quá nhiệt hữu ích 10K, độ quá 
nhiệt trên đường ống hút 10K, hiệu suất nén 
70%, hiệu suất thể tích 65%, sử dụng ống 
đồng có đường kính trong như sau: ống hút d 
hút=10 mm, ống dẫn lỏng d lỏng =10 mm, ống 
nén d nén = 6 mm. 
Theo [3,4] ta tính toán được các thông số 
kỹ thuật như sau: 
- Lưu lượng khối lượng G= 0,0083 (kg/s) 
- Nhiệt lượng thải ra khỏi thiết bị ngưng 
tụ, Qk=1,39 (kW) 
- Thể tích hút lý thuyết của máy nén, 
Vlt=3.33 (m
3
/h) 
- Công suất nén N= 510 W 
- Hệ số làm lạnh COP = 1,56 
Ta chọn máy nén Teccumseh, mã hiệu 
T2178GK, sử dụng môi chất R404A, dầu 
nhớt bôi trơn Polyeste (POE), thể tích chứa 
dầu 580cc, thể tích quét Vlt=3,47m
3
/h, công 
suất động cơ N=1HP, số vòng quay 2800 
vòng/phút. 
Với thể tích quét của máy nén 
Vlt=3,47m
3/h, ta tính được các thông số vận 
hành với môi chất R404A và khi thay bằng 
R407F ta có kết quả như sau: 
Bảng 1. Thông số kỹ thuật của hệ thống sau khi tính toán 
Thông số 
Môi chất 
R404A R407F 
Áp suất ngưng tụ, (bar), (%-R404A) 20,44 (100%) 19,53 (95,5%) 
Áp suất bay hơi, (bar), (%R404A) 3 (100%) 2,46 (82 %) 
Nhiệt độ cuối tầm nén, (oC), (%-R404A) 86,2 (100%) 112,4(130%) 
Năng suất lạnh, (W), (%-R404A) 830(100%) 880(102%) 
Công suất thải nhiệt khỏi TBNT, (kW), (%-R404A) 1450 (100%) 1440 (99,3%) 
Công suất máy nén, (W), (%-R404A) 530 (100%) 500(93,8%) 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 44B(10/2017) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
3 
Hệ số làm lạnh COP, (%-R404A) 1,56 (100%) 1,76(109,3%) 
Lưu lượng khối lượng môi chất G,(kg/s), (%-R404A) 0,0087 (100%) 0,0059 (67,8%) 
Vận tốc môi chất trong đường ống hút, (m/s) 7,8 7,8 
Vận tốc môi chất trong ống dẫn lỏng, (m/s) 0,12 0,07 
Vận tốc môi chất trong ống đẩy, (m/s) 3,71 3,66 
Tổn thất áp suất đường ống hút, (Pa/m), (%R404A) 806,46 (100%) 591,42(73,3%) 
Tổn thất áp suất đường ống lỏng, (Pa/m), (%R404A) 19,65 (100%) 9,48 (48,2%) 
Tổn thất áp suất đường ống đẩy, (Pa/m), (%R404A) 1778,34 (100%) 1281,56(72%) 
Thể tích riêng môi chất đi vào máy nén, v”1’(m
3/kg) 0,072 0,106 
Với hệ thống R404A khi được thay thế 
bằng R407F thì: năng suất lạnh tăng 2%, 
COP tăng 9,3% tuy nhiên nhiệt độ cuối tầm 
nén tăng 30%. Ngoài ra, các tổn thất áp suất 
của đường ống hút, ống đầy, ống dẫn lỏng 
đều giảm. Trong đó, tổn thất áp suất ống dẫn 
lỏng giảm gần 60%, điều này tránh được tình 
trạng bay hơi sớm trong ống dẫn lỏng, giúp 
đường ống đi xa hơn. Ngoài ra, nhiệt lượng 
thải ra khỏi thiết bị ngưng tụ giảm 0,7% nên 
không ảnh hưởng đến quá trình làm việc của 
hệ thống. Tuy nhiên, lưu lượng khối lượng 
của hệ thống khi vận hành bằng môi chất 
R407F giảm 40% nên cần thay thế hoặc cân 
chỉnh lại van tiết lưu để đáp ứng được các 
thông số vận hành yêu cầu. 
Sau đây, bài báo tiến hành phân tích thực 
nghiệm và đánh giá kết quả vận hành việc 
thay thế môi chất R404A hiện có bằng R407F. 
3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 
Ta có kho lạnh kích thước 2 x 1,2 x 1,8m 
sử dụng máy nén pít-tông kín 1HP hãng 
TECHCUMSEH, môi chất R407F hãng 
Honeywell Genetron Performax-LT và 
R404A của Ấn Độ. 
Hình 1. Mô hình kho lạnh và môi chất lạnh 
R407F được sử dụng trong thí nghiệm 
Để tiến hành đo đạc, tính toán ta sử dụng 
các loại cảm biến và các thiết bị đo đạc sau: 
- Áp kế: Đo đạc áp suất ngưng tụ và bay 
hơi, hãng Coolmax 
- Cảm biến nhiệt độ: Lắp tại đầu đẩy máy 
nén, ông hút ra khỏi dàn lạnh, ngõ vào 
và ra dàn lạnh của hãng Dixell XR60C 
(Ý) 
- Cảm biến độ ẩm: Lắp đặt tại ngõ vào và 
ra dàn lạnh, mã hiệu DHC100, độ chính 
xác ±5% 
- Ampe kẹp: Đo cường độ dòng điện máy 
nén, của hãng Kyorisu 
- Công tơ điện: Đo đạc năng lượng tiêu 
thụ của hệ thống, hãng EVN, có dán tem 
kiểm định 
Ta có sơ đồ hệ thống lạnh và vị trí lắp 
các cảm biến như sau: 
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh và vị 
trí lắp cảm biến 
Theo [5] ta tính được các thông số sau: 
Năng suất lạnh Qo (kW) được tính toán 
dựa trên entanpi vào, ra IvDL, IrDL (kJ/s) và 
4 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 44B(10/2017) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
lưu lượng gió của GkkDL dàn lạnh (kg/s). Lưu 
lượng quạt dàn lạnh trong mô hình được đo 
đạc thực tế là 500 (m3/h). 
Qo= GkkDL.(IvDL – IrDN) (1) 
 Công suất máy nén N (W) dựa trên điện 
áp U (Volt) và cường độ dòng điện đo được I 
(A), cùng với hệ số công suất 0,85. 
N=U.I.0,85 (2) 
4. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT 
QUẢ THỰC NGHIỆM 
Ban đầu, kho lạnh được vận hành bằng 
môi chất R404A, sau đó được rút môi chất và 
nạp bằng R407F. Kho lạnh được đặt trong 
phòng thí nghiệm có nhiệt độ môi trường 
xung quanh khi vận hành dao động từ 
30~31,5
o
C nên không ảnh hưởng nhiều đến 
kết quả thực nghiệm khi so sánh. Do lưu 
lượng khối lượng khi thay thế bằng R407F sẽ 
nhỏ hơn 40% so với R404A, nên trong thí 
nghiệm này, khi vận hành với môi chất 
R407F thì vít điều chỉnh của van tiết lưu 
nhiệt sẽ được siết vào 1,5 vòng, như vậy ta 
có kết quả vận hành như sau: 
4.1 Đánh giá nhiệt độ kho lạnh trong quá 
trình vận hành 
Hình 3. Sự thay đổi nhiệt độ kho lạnh 
Khi bắt đầu vận hành, nhiệt độ trong kho 
lạnh là 29oC, trong quá trình vận hành hệ 
thống R407F, ta mất 40 phút để hạ nhiệt độ 
xuống 0oC (nhiệt độ của hệ thống R404A 
đang là 2,9oC), và mất thêm 90 phút nữa để 
kho lạnh đạt nhiệt độ -13,5oC (nhiệt độ của 
hệ thống R404A lúc này là -12,2oC). Trong 
khi đó, đối với hệ thống R404A, để hạ nhiệt 
độ xuống 0oC phải mất 47 phút và thêm 137 
phút để đạt nhiệt độ -13,5oC (lúc này hệ 
thống sử dụng R407F đạt nhiệt độ là -
14,6
o
C). 
4.2 So sánh áp suất của 2 môi chất khi 
vận hành 
Hình 4. Sự thay đổi áp suất của hệ thống 
theo nhiệt độ kho lạnh 
Ban đầu khởi động, do phụ tải lạnh trong 
kho lạnh khá cao nên áp suất của hệ thống 
R407F tăng, với áp suất (tuyệt đối) ngưng tụ 
20~21(bar) và bay hơi 3,9~4,1(bar), còn áp 
suất ngưng tụ và bay hơi của hệ thống 
R404A lần lượt là 20~21,3(bar), 3,6~3,8 
(bar). Tuy nhiên, khi nhiệt độ kho lạnh dưới 
0
o
C, áp suất hệ thống R407F giảm dần và tại 
nhiệt độ kho lạnh t=-13,5oC thì pk/po là 
19/2,7 (bar). Lúc này, áp suất pk/po của hệ 
thống R404A là: 19,4/3,1 (bar) 
4.3 So sánh nhiệt độ cuối tầm nén 
Hình 5. Nhiệt độ cuối tầm nén trong quá 
trình vận hành 
Nhiệt độ cuối tầm nén khi vận hành hệ 
thống R407F cao hơn 16~20% so với 
R404A. Tại nhiệt độ kho lạnh -13,5oC, nhiệt 
độ cuối tầm nén của R404A và R407F lần 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 44B(10/2017) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
5 
lượt là 92oC, 108oC. Do đó, khi thay thế bằng 
môi chất R407F ta nên lắp thêm quạt giải 
nhiệt tại đầu đẩy máy nén để hạ nhiệt độ cuối 
tầm nén. 
4.4 So sánh năng suất lạnh Qo, nhiệt 
lượng thải ra khỏi dàn ngưng tụ Qk, 
công suất nén N, COP 
Hình 6. Sự thay đổi năng suất lạnh Qo và 
nhiệt lượng Qk khi vận hành 
Hình 7. Công suất nén và hệ số làm lạnh 
COP của hệ thống 
Khi ban đầu khởi động, hệ thống sử 
dụng R407F thu nhiệt lượng khá lớn, dẫn đến 
năng suất lạnh, nhiệt lượng thải ra thiết bị 
ngưng tụ, công suất nén, áp suất ngưng tụ và 
bay hơi đều tăng cao. Theo đo đạc, cường độ 
dòng điện lúc đầu ở nhiệt độ dương của hệ 
thống R407F là 4,1~4,27A, của R404A là 
3,7~3,95A. Ở khoảng nhiệt độ -10oC trở 
xuống, công nén giảm dần và thấp hơn so với 
hệ thống R404A khoảng 6~7% và cường độ 
dòng điện của máy nén R407F tại nhiệt độ -
13,5
o
C là 3,14A, của R404A là 3,37A. Tại 
chế độ tải lạnh ổn định từ nhiệt độ -12oC trở 
xuống nhiệt lượng Qk của 2 hệ thống tương 
đương nhau, nên áp suất ngưng tụ của hệ 
thống R407F ổn định tại 19bar và thấp hơn 
so với lúc ban đầu. 
Lúc ban đầu, do nhiệt lượng thu vào của 
R407F cao nên hệ số COP cao hơn so với 
R404A, tuy nhiên hệ số COP của R407F 
giảm nhanh trong khoảng nhiệt độ 10oC đến -
5
o
C, và tại nhiệt độ từ -12oC thì COP nó vẫn 
cao hơn so với R404A khoảng 23%. Do đó, 
nhiệt độ trong kho lạnh khi vận hành R407F 
giảm nhanh hơn, như đã phân tích ở hình 1. 
Tuy nhiên, để đánh giá năng lượng của 2 hệ 
thống, ta phân tích dưới hình sau. 
5. PHÂN TÍCH NĂNG LƯỢNG CỦA 
HỆ THỐNG 
Năng lượng của hệ thống được đo đạc 
bằng công tơ điện theo từng thời điểm nhiệt 
độ của kho lạnh như sau: 
Hình 8. Năng lượng tiêu thụ của hệ thống 
lạnh 
Để đạt nhiệt độ kho lạnh tại 0oC, năng 
lượng tiêu thụ của hệ thống R404A cao hơn 
khoảng 15,4% so với R407F. Nhiệt độ càng 
giảm, mức năng lượng tiêu thụ của R404A 
tăng dần do năng suất lạnh thấp so với 
6 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 44B(10/2017) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
R407F nên làm tăng thời gian làm lạnh, cũng 
như lúc này công nén của máy nén cao hơn 
gần 6~7% so với R407F. 
5.2 Đánh giá độ quá nhiệt của dàn lạnh 
khi vận hành 
Khi vận hành môi chất R407F, van tiết 
lưu được được cân chỉnh bằng cách siết vít 
điều chỉnh độ quá nhiệt 1,5 vòng. Vào thời 
điểm vận hành lúc đầu, độ quá nhiệt của 2 hệ 
thống đều cao trên 10K, và cùng giảm dần 
theo thời gian. Khi nhiệt độ kho lạnh giảm 
dưới -12oC thì độ quá nhiệt của hệ thống 
R407F còn duy trì ở mức 7,8~8K còn của 
R404A ở mức 3,6~4,6K. Như vậy, độ quá 
nhiệt này đảm bảo hệ thống không bị ngập 
lỏng khi vận hành. 
6. KẾT LUẬN 
Khi thay thế hệ thống R404A bằng 
R407F bài báo rút ra một số vấn đề sau: 
a. Năng suất lạnh của hệ thống tăng, 
công nén giảm khoảng 6~7% so với hệ thống 
R404A nên giúp tiết kiệm năng lượng khi 
vận hành từ 10% trở lên. 
b. Nhiệt lượng thải ra thiết bị ngưng tụ 
của hệ thống R407F tương đương với R404A 
nên không cần phải thay thế thiết bị ngưng tụ. 
c. Do lưu lượng khối lượng môi chất 
R407F nhỏ hơn 40% so với R404A nên ta có 
thể thay thế hoặc cần phải cân chỉnh lại độ 
quá nhiệt của van tiết lưu nhiệt. Nếu hệ thống 
sử dụng van tiết lưu điện tử thì ta không cần 
phải điều chỉnh. 
d. Nhiệt độ cuối tầm nén của môi chất 
R407F cao hơn R404A, khi vận hành nếu 
nhiệt độ cuối tầm nén cao hơn 100oC thì ta 
nên lắp thêm quạt giải nhiệt đầu đẩy máy nén 
để làm giảm nhiệt độ để tránh ảnh hưởng đến 
dầu nhớt bôi trơn. 
e. Do dầu bôi trơn của môi chất R404A 
dùng Polyester (POE). Đây là loại dầu mà 
môi chất R407F sử dụng, nên ta không cần 
phải thay thế dầu bơi trơn, [6]. 
f. Lượng môi chất R407F nạp vào hệ 
thống sẽ nhiều hơn khoảng 7% so với môi 
chất R404A. Khi bắt đầu nạp môi chất, chỉ 
nên nạp 85% lượng môi chất yêu cầu, sau đó 
ta nạp bổ sung cho đến khi máy hoạt động 
đúng theo thông số yêu cầu. Lưu ý: Mỗi lần 
nạp bổ sung chỉ nạp thêm khoảng 5% lượng 
môi chất, rồi sau đó kiểm tra tình trạng của 
hệ thống cho đến khi đạt thông số vận hành 
mong muốn, [7,8]. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]  
[2]  
[3] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Kỹ thuật lạnh cơ sở, NXB Giáo dục 2009 
[4] Dupon Company, Dupon Refrigerant Expert 4.0, Refrigerant Software 
[5] Lê Chí Hiệp, Kỹ thuật điều hòa không khí, NXB Khoa học kỹ thuật 2007 
[6] Nguyễn Đức Lợi, Gas, dầu và chất tải lạnh, NXB Giáo dục 2009 
[7] Nguyễn Đức Lợi, Sửa Chữa Máy Lạnh Và Điều Hòa Không Khí, NXB KHKT 2008 
[8] Honeywell Company, Properties, Guidelines, and Retrofits, Tài liệu lưu hành nội bộ 
Tác giả chịu trách nhiệm bài viết: 
Nguyễn Thế Bảo 
Viện Phát triển Năng lượng Bền vững ISED 
Email: drthebao@gmail.com