R290制冷劑在商用制冷設(shè)備中的應(yīng)用研究

梁雪　馬聰　楊寶江　王洪寶

摘 要：R290制冷劑具有較為良好的環(huán)保性，應(yīng)用R290制冷劑可極大地提升商用制冷設(shè)備的性能。因此，從應(yīng)用特性、材料選擇等方面對(duì)R290制冷劑進(jìn)行了分析，并對(duì)其應(yīng)用措施進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：R290制冷劑；商用制冷設(shè)備；自然制冷劑；冷凝器

中圖分類(lèi)號(hào)：TB64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.143

目前，人們的環(huán)保意識(shí)在不斷提高，對(duì)環(huán)境和氣候的重視程度也在不斷提高。因此，人們開(kāi)始利用自然制冷劑來(lái)替換傳統(tǒng)的化學(xué)制冷劑。R290作為一種自然制冷劑，在全球范圍內(nèi)受到了歡迎，其在商用制冷設(shè)備中具有良好的應(yīng)用效果。

1 R290制冷劑的應(yīng)用特性

對(duì)于R290制冷劑的應(yīng)用特性而言，與其他小型全封閉系統(tǒng)中的制冷劑有一定的不同。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，也需要進(jìn)行一些相應(yīng)的設(shè)計(jì)。在R290制冷劑處于-25 ℃時(shí)，其工作壓力能達(dá)到R134a的2倍左右，與R404A的工作壓力較為接近，因此，在設(shè)計(jì)蒸發(fā)器的過(guò)程中，可參照R404A設(shè)計(jì)；在R290制冷劑處于50 ℃時(shí)，其工作壓力是R134a的1.3倍，是R404A的0.7倍。由此可見(jiàn)，對(duì)于R290的工作壓力要求，選用R404A的管路可滿(mǎn)足其使用需求。此外，還可采用0.71 mm的鍍鋅鋼管，從而滿(mǎn)足R290制冷劑的耐壓需求。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，如果商用制冷設(shè)備以往采用的是R404A和R134a制冷劑，在不改變冷凝器和蒸發(fā)器的前提下，只需充注40%左右的R290制冷劑即可。在相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求下，在單個(gè)制冷循環(huán)系統(tǒng)中，最多只允許充注150 g的R290制冷劑。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可適當(dāng)減小冷凝管路的內(nèi)徑、縮短冷凝器的長(zhǎng)度、縮小蒸發(fā)器的容積，從而提高冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率。在采取了上述設(shè)計(jì)方案后發(fā)現(xiàn)，商用制冷設(shè)備的R290制冷劑充注量下降了70 g左右，應(yīng)用效果較為良好。

2 R290制冷劑的材料選擇

R290制冷劑與礦物油、聚酯類(lèi)油間具有較高的互溶性。部分企業(yè)生產(chǎn)的R290類(lèi)型制冷壓縮機(jī)采用了與R404A、R134a壓縮機(jī)相同的聚酯類(lèi)油。而R290制冷劑雖然與R600a同樣屬于易燃易爆的制冷劑，但其采用了不同的潤(rùn)滑油，因此，在制造和維修制冷設(shè)備時(shí)應(yīng)注意此問(wèn)題。在制冷回路中，R290制冷劑無(wú)活性，在材料兼容性方面基本不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題；而對(duì)于一些特殊的環(huán)保塑料、普通塑料和橡膠等，可能會(huì)存在一定的問(wèn)題。因此，在小型全封閉系統(tǒng)中，通常都不采用這些特殊材料。

對(duì)于一些臨界材料而言，其用途各不相同，在進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試后方可使用。在商用制冷設(shè)備中，分子篩是較為常用的干燥劑，而在使用了R290制冷劑后，應(yīng)采用孔徑為3 ?的材料。由于其與R134a制冷劑相似，可采用XH7、XH11、XH9等型號(hào)的制冷劑分子篩干燥。

3 制冷系統(tǒng)的節(jié)流裝置

對(duì)于大多數(shù)商用制冷設(shè)備，尤其是商用飲品冷柜，使用毛細(xì)管節(jié)流是較為可靠、經(jīng)濟(jì)的方式。在流量控制方面，對(duì)于規(guī)格、性能相同的商用制冷設(shè)備而言，可采取與R404A系統(tǒng)相同的毛細(xì)管流量。就丙烷的制冷特性來(lái)看，系統(tǒng)的制冷效率在適當(dāng)?shù)幕貧膺^(guò)熱情況下會(huì)有所提高。因此，毛細(xì)管應(yīng)能與回氣管換熱，結(jié)構(gòu)可采用與R404A相似的系統(tǒng)。研究表明，如果R404A系統(tǒng)的商用制冷設(shè)備改用R290制冷劑，其主要零部件仍能繼續(xù)使用，可達(dá)到節(jié)約改造成本的目的。

4 R290制冷劑的應(yīng)用措施

雖然R290制冷劑其基本是無(wú)毒的，但屬于可燃性制冷劑，因此，應(yīng)正確使用，以確保應(yīng)用安全，從而更好地提升商用制冷設(shè)備的制冷性能和環(huán)保性。商用制冷設(shè)備的管路應(yīng)滿(mǎn)足耐壓需求，高壓段應(yīng)能承受70 ℃的溫度，且能承受丙烷3.5倍的飽和壓力；低壓端應(yīng)能夠承受20℃的溫度，且能承受丙烷5倍的飽和壓力。為了避免制冷劑的泄漏現(xiàn)象，應(yīng)盡量減少焊點(diǎn)數(shù)量。對(duì)于較大型的商用制冷設(shè)備，可分解為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)中不得充注150 g以上的R290制冷劑；蒸發(fā)器應(yīng)全部包裹在發(fā)泡層內(nèi)部，從而在發(fā)生制冷劑泄漏后盡可能降低爆炸的可能性；確保機(jī)艙底部通風(fēng)良好，防止風(fēng)機(jī)、強(qiáng)冷凝器、壓縮機(jī)等部位的制冷劑泄漏，從而降低燃燒和爆炸的可能性；密封開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)器、繼電器、熱保護(hù)器、化霜定時(shí)器和溫度控制器等應(yīng)具有開(kāi)閉功能的開(kāi)關(guān)，防止其產(chǎn)生的電火花引燃泄漏的制冷劑；采用可控硅等半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，從而避免產(chǎn)生電火花。

對(duì)于制冷系統(tǒng)位置的風(fēng)機(jī)，應(yīng)確保其運(yùn)轉(zhuǎn)順暢，即使發(fā)生堵轉(zhuǎn)的情況，也應(yīng)確保不產(chǎn)生電火花。此外，一些燈座、電器接頭等部位也要滿(mǎn)足相應(yīng)的安全規(guī)范，從而避免其在使用和運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生電火花；在商用制冷設(shè)備的相關(guān)位置標(biāo)注必要的安全提示和警告信息，從而提示用戶(hù)正確使用。

5 結(jié)束語(yǔ)

在制冷方面，商用制冷設(shè)備已開(kāi)始大量應(yīng)用R290制冷劑，取得了良好的制冷效果和環(huán)保效果。從R290制冷劑的特性等方面看，其在商用制冷設(shè)備中的應(yīng)用能取得比傳統(tǒng)制冷劑更良好的性能。因此，在今后研究中，應(yīng)加大推廣和應(yīng)用R290制冷劑的力度，從而不斷提高商用制冷設(shè)備的性能。

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〔編輯：張思楠〕