R290制冷劑在商用冷柜上的應(yīng)用研究

摘 要：在商用冷柜中的小型全封閉系統(tǒng)中已經(jīng)開(kāi)始使用并推廣R290制冷劑。R290制冷劑具有良好的環(huán)保性能，在商用冷柜中應(yīng)用R290制冷劑能夠取得良好的應(yīng)用效果，但也要注意R290制冷劑具有易燃性。本文在對(duì)R290制冷劑的應(yīng)用特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)R290制冷劑的商用冷柜上的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：商用冷柜;R290制冷劑;安全

R290制冷劑是一種環(huán)保制冷劑，具有良好的環(huán)保性能。商用冷柜中應(yīng)用R290制冷劑能夠減少制冷劑對(duì)環(huán)境的污染，在減少溫室效應(yīng)方面具有非常積極的意義。但是在應(yīng)用的過(guò)程中也要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，提高R290制冷劑在商用冷柜中應(yīng)用的安全性。

1 R290制冷劑的應(yīng)用特性

1.1 R290制冷劑的工作壓力 R290制冷劑在50℃冷凝時(shí)的工作壓力為R404A的74%，比R134a高30%。在零下25℃蒸發(fā)時(shí)R290制冷劑的工作壓力為R404A的81%，比R134a高90%。因此在設(shè)計(jì)蒸發(fā)器時(shí)可以參考R404A。R290制冷劑與原系統(tǒng)中的R404A在管路耐壓能力方面的要求沒(méi)有較大的區(qū)別。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，蒸發(fā)器的耐壓要求為36.8bar，鍍鋅鋼管的壁厚為0.7mm可以滿足該條件。因此要滿足冷凝器的要求可以選擇壁厚為0.71mm的鍍鋅鋼管[1]。

1.2 充注制冷劑 在冷凝器和蒸發(fā)器不變的前提下，與傳統(tǒng)的R404A或者R134a制冷劑相比，R290制冷劑的充注量?jī)H為傳統(tǒng)制冷劑充注量的40%左右。R290制冷劑在單個(gè)制冷循環(huán)中的充注量不得高于150g，在設(shè)計(jì)上應(yīng)該進(jìn)行一定的調(diào)整。例如減小蒸發(fā)器的容積、提高蒸發(fā)器的換熱效率;縮短冷凝器長(zhǎng)度、提高冷凝器換熱效率;減小冷凝管路內(nèi)徑等。這樣一來(lái)R290制冷劑在商用冷柜中的灌注量能夠達(dá)到130g。

2 R290制冷劑在商用冷柜上的具體應(yīng)用

2.1 選擇合適的材料 R290制冷劑屬于碳?xì)渲评鋭┑囊环N，與礦物油和聚酯類油具有較高的互溶性。當(dāng)前一些企業(yè)所生產(chǎn)的R290壓縮機(jī)中應(yīng)用了聚酯類油，但由于沒(méi)有活性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入制冷回路，產(chǎn)生特定問(wèn)題的概率很小。雖然R290制冷劑很少發(fā)生材料兼容性問(wèn)題，但一些特殊環(huán)保塑料、塑料和橡膠中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兼容性的問(wèn)題，然而在小型全封閉系統(tǒng)中發(fā)生類似問(wèn)題的概率較小。R290與CSM、EPDM、自然橡膠、丁基橡膠均無(wú)兼容性。分子篩是小型商用冷柜中常用的干燥劑，在使用R290制冷劑時(shí)可以使用XH7、XH11、XH9型號(hào)的制冷劑分子篩。

2.2 選擇制冷系統(tǒng)的節(jié)流裝置 商用冷柜屬于一種小型商用制冷設(shè)備，因此普遍地使用毛細(xì)管節(jié)流。在商用冷柜中應(yīng)用R290制冷劑也可以使用毛細(xì)管節(jié)流，并且應(yīng)用與R404A 系統(tǒng)一樣的流量即可。以丙烷的制冷特性為依據(jù)，適當(dāng)?shù)幕貧膺^(guò)熱會(huì)使系統(tǒng)的制冷效率得到提高?；貧夤芎兔?xì)管需要進(jìn)行換熱，可以參照R404A系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果要使用R290系統(tǒng)來(lái)替代原有商用冷柜中的R404A 系統(tǒng)，可以直接使用原制冷系統(tǒng)中的主要零部件[2]。

2.3 提高R290制冷劑應(yīng)用中的安全性 在安全分類中，R290制冷劑屬于a3級(jí)，也就是無(wú)毒或低毒性，然而R290制冷劑的易燃性較高。最低著火點(diǎn)為470℃，爆炸上限為9.5%，爆炸下限為2.1%，具有一定的危險(xiǎn)性。

在廣泛的濃度范圍之內(nèi)R290制冷劑都具有可燃性，在生產(chǎn)和使用商用制冷柜時(shí)要進(jìn)行一定的安全防范。在同時(shí)滿足兩個(gè)基本條件的情況下R290制冷劑就會(huì)發(fā)生事故：第一，具有足夠溫度或者能量級(jí)別的燃燒源;第二，在與空氣混合的過(guò)程中R290制冷劑形成了易燃混合物，其濃度比例在爆炸上限和爆炸下限之間。為了避免發(fā)生安全問(wèn)題必須保障不會(huì)同時(shí)滿足這兩個(gè)條件，因此必須實(shí)行一定的安全措施。

2.3.1 避免或減少制冷劑的泄漏。①必須使用滿足耐壓要求的管路，系統(tǒng)低壓端必須耐受甲烷20℃飽和壓力的5倍，也就是36.8bar，系統(tǒng)高壓段必須耐受甲烷70℃飽和壓力的3.5倍，也就是87bar[3]。②盡量減少管路設(shè)計(jì)中的焊點(diǎn)，從而使焊漏的概率得以減小。③盡量減少制冷劑的充注量。④如果灌注量超過(guò)了150g，則可以對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行分解，使其成為獨(dú)立的小系統(tǒng)，而每個(gè)小系統(tǒng)的灌注量都不高于150g。⑤避免蒸發(fā)器中具有裸露的發(fā)泡層。當(dāng)管路泄漏時(shí)泄露的速度也會(huì)得到減緩，避免發(fā)生爆炸事故。

2.3.2 避免泄漏的制冷劑發(fā)生聚集。為了避免制冷劑泄漏之后發(fā)生聚集而引起爆炸，應(yīng)該在風(fēng)機(jī)、強(qiáng)冷凝器、壓縮機(jī)等附件的底部設(shè)置一些通風(fēng)孔。這是由于空氣的平均分子量是29kg/kmol，丙烷的平均分子量是44.1kg/kmol，因此空氣的密度小于丙烷。該空間內(nèi)發(fā)生丙烷泄漏時(shí)，在重力的作用下通過(guò)通風(fēng)孔丙烷會(huì)流出冷柜。由于冷柜外具有較大的空間，丙烷的濃度會(huì)得到降低，避免發(fā)生爆炸事故。

2.3.3 避免出現(xiàn)點(diǎn)火源。①必須密封所有具有觸點(diǎn)閉合—斷開(kāi)功能的開(kāi)關(guān)，例如繼電器、熱保護(hù)器、座機(jī)啟動(dòng)器、化霜定時(shí)器、開(kāi)關(guān)、溫度控制器等，一旦產(chǎn)生電火花要避免泄漏的丙烷與之發(fā)生接觸而產(chǎn)生燃燒。②在必須使用開(kāi)關(guān)時(shí)使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，減少電火花出現(xiàn)的概率。③在與制冷系統(tǒng)一起的風(fēng)機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時(shí)保障其不會(huì)出現(xiàn)火花。④根據(jù)GB4706.13的要求設(shè)置燈座和電氣接頭，避免出現(xiàn)火花。

2.3.4 做好用戶指導(dǎo)。在商用冷柜中應(yīng)用R290制冷劑應(yīng)該增加相應(yīng)的警告和信息。

①不要使用刀具進(jìn)行除霜，避免弄破管路而造成制冷劑泄漏，導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)，并配有相應(yīng)的圖畫(huà)。②在商用冷柜的顯著部位標(biāo)注“使用冷柜至少需要1立方米的空間”。③在商用冷柜的顯著部位張貼易燃黃色標(biāo)貼警告，要求使用時(shí)遠(yuǎn)離火源。

3 結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了R290制冷劑的特性，以及R290制冷劑的商用冷柜中的具體應(yīng)用。商用冷柜應(yīng)用R290制冷劑之后耗電量降低10%、制冷深度降低1度，在嚴(yán)格按照相應(yīng)的工藝流程、設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作的基礎(chǔ)上，R290制冷劑具有較高的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋傳友.不凝性氣體對(duì)R290制冷系統(tǒng)的影響[J].制冷與空調(diào)，2012（06）.

[2]何廣.R290制冷劑在商用制冷柜領(lǐng)域的應(yīng)用與研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014（07）.

[3]張守信，張明杰，付裕.R290作為家用空調(diào)制冷劑的研究[J].日用電器，2010（01）.