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空调冷媒:R22、R410A、R32、R290比较

2019-05-15

目前在家用空调和热泵中广泛应用的制冷剂是R22,它属于臭氧消耗物质HCFC,根据蒙特利尔议定书,我国到2030年将淘汰所有制造业HCFC的生产与消费[1]。R22的替代制冷剂大体可分为三类:

  第一类为HFC制冷剂,如R410a(已广泛应用)、R32(潜力制冷剂);

  第二类为HC碳氢制冷剂,如R290(潜力制冷剂);

  第三类为天然工质二氧化碳CO2——由于其工作压力高,一般不用于家用空调。

  目前家用空调制冷剂的焦点主要集中在R22、R410a、R32、R290上,

  制冷剂的安全性,主要包括毒性和可燃性,国家标准《制冷剂编号方法和安全性分类》GB/T 7778-2017将制冷剂的毒性分为A类(低慢性毒性)、B类(高慢性毒性),将可燃性分为第1类(无火焰传播)、第2L类(弱可然)、第2类(可然)、第3类(可燃易爆)。根据GB/T 778-2017,制冷剂安全性细分为8类,分别为:A1、A2L、A2、A3、B1、B2L、B2、B3,其中,A1zui安全,B3zui危险。[2]。

  R22:将被淘汰制冷剂

  R22化学成分为氯二氟甲烷(CHClF2),不燃烧、不爆炸,毒性很小,安全等级属于A1。R22消耗臭氧层潜值ODP>0,因此不宜长期使用,我国到2030将全面淘汰。

  R410A:R22的替代制冷剂

  R410A由R32和R125按质量分数各50%的比例组成,其中R32(二氟甲烷CH2F2,A2L),R125(五氟乙烷CF3CHF2,A1),A410A的安全等级为A1,也属于不燃烧、不爆炸,毒性很小的工质。

  和R22相比,R410a属于高压制冷剂,对设备和系统耐压强度要求更高,但有利于减小压缩机排量、减小换热铜管直径、节约原材料;R410a的传热和流动特性优于R22,有利于提高空调的运行效率,节能效果明显,目前已被广泛使用。

  R410a的ODP=0,不消耗臭氧;但是R410a全球变暖潜值GWP=1730(作为比较,CO2的GWP=1),对全球变暖的促进作用较大,因此R410A并不是zui终的环保制冷剂解决方案。

  R32:未来制冷剂竞争者

  R32的化学成分为二氟甲烷CH2F2,毒性很小、微燃,安全等级为A2L。R32存在爆炸的可能性,其爆炸极限为14.4% ~ 29.3%[3],在家用空调应用中需解决较低可燃性的问题。

  R32的制冷性能与R410a接近,在相同制冷量条件下,R32的填充量要少于R410a(约减少30%),但排气温度高于R410a。R32的ODP=0,GWP=675,属于绿色环保制冷剂,是R22的一个重要替代品,目前在欧美、日本等国家的家用空调中已有大量应用。

  R290:未来制冷剂竞争者

  R290的化学成分为丙烷(CH3CH2CH3),毒性很小,有可燃性,安全等级为A3。R290的爆炸极限为2.1% ~ 10.0%[3],爆炸点比R32要低得多。

  R290的ODP=0,GWP=20对全球变暖的促进作用非常小,它属于天然有机物,可以从石油液化气直接获取,价格低。R290热力性能好,气化潜热大,系统充液量少,相同工况下排气温度可比R22低20℃,有利于压缩机的使用寿命延长。

  去年R290逐渐进入视野,国内多家企业已经建立了R290空调的生产线,国家环保部门也在不遗余力地推广R290产品的市场化进程[4]。目前,国内对R290的扶持力度要大于R32。

  R290推广应用的zui大障碍是可燃性问题,在使用过程需要加大安全措施,确保其充注量控制在相关法规的规定值以内(标准IEC60335-2-24: 2007)——目前R290在< 1.5P家用空调中使用安全性可控;此外,还应减小泄漏量、提高泄漏检测及应对能力。

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