R290制冷劑在商用冷柜中的應用

葉俊榮（廣東志高空調有限公司，廣東 佛山 528244）

R290制冷劑在商用冷柜中的應用

葉俊榮（廣東志高空調有限公司，廣東 佛山 528244）

R 290制冷劑是一種高效環保型制冷劑，現已在我國自主研發的小型全封閉系統中廣泛推廣應用。本文從制冷劑的物性參數對比中發現R 290和R 134a這兩種制冷系統的性能的差異，并進行系統的比較性研究，研究R 290制冷劑在商柜中的應用情況及應用中的一些常見問題的處理。

R 290制冷劑；制冷劑商用制冷柜；常見問題的處理

在1991年6月14日，中國加入《蒙特利爾議定書》（MontrealProtocolonSubstancesthatDepletetheOzoneLayer）之后，隨著國人環保意識的不斷增強，我們開始關注溫室效應對氣候、環境以及人類生存環境的影響，國家開始提倡使用自然制冷劑，以淘汰溫室效應較大的HCFC制冷劑。R290制冷劑作為一種自然、環保的制冷劑開始進入我們的日常生活。2004年海爾集團成功開發了R290制冷劑，并將其使用在大型商柜中。到目前為止，海爾集團已完全掌握了R290制冷劑的使用。但是我們有必要研究其應用情況以及在應用中存在的問題，以便使其在全球大范圍推廣，為保護臭氧層做出應有的貢獻。

這些年在小型的商用制冷柜市場中，我們更多的是利用R134a制冷劑。這種制冷劑的優點是對臭氧層不會造成任何破壞，但是致命的缺點是其具有溫室效應，而且它屬于過渡型制冷劑。因此我們研究R290等新一代綠色環保的制冷劑，以取代R134a這種過渡型制冷劑成為現階段制冷劑科研的主要方向。

1 R290和R134a制冷系統的物性參數比較

1.1 系統焊接點的承壓能力

研究發現，R290和R134a這兩種制冷劑在系統的運行過程中的壓力大小順序為：R134a＜R290，所以在推廣R290制冷劑之前，有必須要對系統焊接點的承壓能力進行考慮。測試發現，現在通用的蒸發器尺寸、相關焊接點以及系統的尺寸等的承壓能力都符合GB_4706.13中規定的冷凝器耐壓要求。

1.2 產品的性能對比

大量試驗結果表明，在測試環境相同的前提下，R290系統的能源消耗量相比R134a能夠降低30%左右。其主要在于R290壓縮機的能量利用率和工作效率比R134a的更高。由于R290系統單位質量的制冷量比R134a的更大，使得R290系統的灌注量比R134a系統要很少。只有對R290系統的主要性能進行全面系統的研究，我們才可以發現其存在的缺點，然后在設計中，對其制冷系統進行調整，達到我們的要求。

根據我們研究發現，R290的蒸發面積與R134a大體上相同，在冷凝性能方面，R134a的性能也可以達到R290的設計要求。如果利用R134a的蒸發器，采用冷風冷凝器，使用冷凝器發散熱的這種方式，既可以降低成本，又可以減少資源的浪費。另外由于R290制冷系統的單位質量制冷量比R134a單位制冷量大，在充注量均為300g的情況下，R290的制冷效果更加明顯。

根據以上性能方面的對比，我們認為R290制冷系統可以采用和R134a相同規格的毛細管。

2 R290的應用特性研究

R290制冷劑在性能上和R134a等其他制冷劑有著明顯的優勢，但是也有一些需要該進的地方，主要有以下三個方面：

2.1 工作壓力

R290制冷劑的工作壓力與環境溫度有直接關系。在-25℃時，R290蒸發時的壓力約為R134a的1.9倍，在50℃冷凝時，R290的壓力約為R134a的1.3倍，因此，必須改進R134a的蒸發皿。

2.2 制冷系統的節流裝置

現在常用工業的小型制冷設備即商用冷柜，采用毛細管節流是符合現代社會發展趨勢的經濟、環保的設計，不同的商用冷柜可采用不同流量的毛細管。丙烷的制冷特性表明，R290的設計必須提高回氣的溫度，這樣可以提高商用冷柜的工作效率。

2.3 安全性

根據資料表明，R290制冷劑的安全等級為A3級，其具有高燃性（爆炸下限為39g/m3,爆炸上限為177g/m3,最低著火點為470℃）、低毒性（一般認為其是無毒的）。這就對我們推廣其提出了一定的挑戰，只有解決了其高燃性帶來的潛在危害，我們才能大范圍的使用這種制冷劑。

3 R290的設計建議

3.1 材料選擇

根據最新時實驗結構表明，壁厚大于0.71mm且直徑大于8mm的鍍鋅鋼管適合R290蒸發時的工作壓力要求，壁厚大于0.71mm直徑大于6mm的鍍鋅鋼管適合R290冷凝工作壓力要求。所以我們從既降低成本又保證設備正常工作的角度建議，使用壁厚0.71mm直徑6mm的鍍鋅管做冷凝器，使用壁厚0.71mm直徑8mm的鍍鋅管做蒸發器。

3.2 節流機構

R290的設計應該采用“節約成本、提高效率、注重生態價值、造福后代”的設計理念，毛細管節流這種設計正是符合我們當下所需要的設計結構。此外，我們將回氣管與毛細管設計成可以進行熱交換的結構，類似于R404a的設計結構。

3.3 防漏設計

由于在運輸、安裝制冷機和壓縮機的過程中，容易出現制冷劑的泄漏，我們必須在制冷機的設計時，要有防泄漏設計，這樣可以降低制冷機在運輸和安裝過程中的危險性，提高產品穩定性。

3.4 防爆設計

由于R290在濃度為39g/m3-177g/m3的范圍內均具有爆炸的可能，因此這就要求我們設計的時候要進行一定的防爆設計。在防爆設計時應該注意以下幾點:

（1）商用冷柜的設計過程中，應該注意密封設備，盡量減少制冷劑的泄漏，保證制冷劑不與外界空氣直接接觸。

（2）在材料的選擇上，一定要使材料的各項指標均滿足要求。保證設計滿足國家和部門的相關規范的要求。

（3）設計過程中要注意各種線路的位置關系，盡量避免線路暴露在空氣中，避免線路老化，造成制冷機在設計使用年限內的不必要損害。

（4）設計中對于開關的使用選擇，應避免使用易導電的開關，建議選擇半導體開關，這樣能有效避免因開關的電火花而引起的丙烷爆炸。

（5）安裝中要注意化霜定時器、溫度控制、壓縮機散熱器、啟動開關和繼電器等的密封性。防止制冷機在運行過程中發生丙烷泄漏而引起爆炸。

4 290制冷機的應用情況

最近這幾年，國內許多企業能夠生產R290壓縮機，但是其中只有少部分通過了國家的各項檢測上市并投入使用。在今后的研究過程中，我們應該加大R290的研究投入。為此，國家有關部門和各個企業應該加大資金的投入，以推動R290制冷機走出國門，走向世界，成為綠色環保高效的世界級商用冷柜。

5結語

通過對同一型號的兩臺制冷機使用R290和R134a制冷劑，發現R290的制冷深度降低一級，同時能源消耗量降低10%左右。經過長期實驗和本文的論證分析，R290制冷劑代替R134a是勢在必行的科學潮流。

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