R290制冷剂在商用冷柜上的应用研究

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       制冷剂R290 作为种环保制冷剂，已在小型全封闭系统中逐渐扣推广应用。R290作为种可行的制冷剂用在商用冷柜上具有良好的能效，但对于丙烷的易燃性必须采取切实可行的措施。今天我们来探讨下这个问题。

一： 制冷剂R290的应用特性

制冷剂R290 的特性与其它小型全封闭系统中常用的制冷剂有差异，如表l所示。因此在许多情况下需要不同的细节设计。

1、工作压力

-25 ℃蒸发时，R290 的工作压力约为R134a 的190%，R404A的81％。因此蒸发器的设计必须与R134a类似。50℃冷凝时， R290约为R134a的130%, R404A 74 % ，因此原系统为R404A的，管路的耐压能力完全满足 R290 的要求。

根据多年验证，φ8壁厚0.71mm的镀锌管可以满足蒸发器的耐压要求（5倍的丙烷20℃饱和压力，即36.8bar), φ6壁厚 0.71mm的镀锌钢管可以满足冷凝器的耐压要求。

2、制冷剂充注

对于原来使用R134a 或R404A制冷剂的制冷系统，如果蒸发器、冷凝器没变化， R290 的最大充注量约为他们的40%。（经过多年验证）。

根据标准要求，单个制冷循环系统 R290 制冷剂的最大允许充注量为150g。为了符合这一标准，设计时可以采取一些措施：

a ）适当减少冷凝管路的内径；

b ）提高冷凝器的换热效率，缩短冷凝器的长度；

c ）提高蒸发器的换热效率，减小蒸发器的容积。通过以上措施曾经将同一型号商用冷柜的灌注量从 200g降到130g

二、材料的选择

制冷剂R290 与矿物油的互溶性很高，与聚酷类油的互溶性也很高，在一些公司生产的R290 压缩机中使用了与R134a 、R404A压缩机一样的聚酷类油。（特别提醒：虽然 R290 与R600a 都属于易燃易爆的HC制冷剂，但其压缩机用的润滑油不同，在冷柜生产、维修时定注意。） R290 在制冷回路中为无活性化学物质，不会发生特定问题。直接的材料兼容性很少有问题，但在有些橡胶、塑料和特殊环保塑料已经发现了问题，不过这些材料通常不会出现在小型全封闭系统中。有些材料被一些测试人员报告有问题，特将它们列在表2中。对于临界材料，必须针对特定用途进行测试．

对于小型商用冷柜，常用的干燥剂是分子筛，对于 R290，建议使用孔径大小为 3 埃米的材料，与 R134a 类似，可以使用XH9 、XH11 、XH7 型的制冷剂分子筛。用于 R134a 的笔形干燥过滤器只要符合GB4706.13 的要求就可以用于R290系统。实践证明这样使用没有问题．

三、制冷系统节流装置的选用

对于小型的商用制冷设备一一商用冷柜，采用毛细管节流是一种经济、可靠的方式，对于性能、规格相同的商用冷柜，毛细管的流量与 R404A 系统一样即可。

根据丙烷制冷特性，回气适当过热会提高系统的制冷效率，因此毛细管与回气管需进行换热，具体结构可完全借用 R404A相近系统的。

经过多年验证，原来是R404A系统的商用冷柜，如果改成 R290 系统，制冷系统的主要零部件可直接使用。

四、易燃性和安全性

制冷剂R290的安全分类属于A3级，属于低毒性（可以认为是无毒的），但其具有高度可燃性（易燃性见表3) ，这对使用带来危险，这就要求谨慎的处理和安全的防范。

由表3可知 R290在广泛的浓度范围内都具有可燃性，对冷柜本身及冷柜的生产厂都有必要进行安全预防。如果发生事故必须同时满足两个基本条件。

一是R290 和空气形成易燃混合物（ R290 浓度比例在爆炸下限与爆炸上限之间），另个是足够的能量级别或温度的燃烧源。这两个条件必须同时存在才能燃燃烧，因此必须确保这种组合不会发生。

对于使用R290制冷剂的冷柜必须要通过GB4706.13的相关测试，在设计过程中有以下方面规避危险。

1、减少制冷剂泄漏的措施

l ）管路必须满足耐乐要求。系统的高端必须经受3.5倍的丙烷70 ℃饱和压力即87bar的压力，低压端必须经受5倍的丙烷20℃饱和压力，即36.bar 。

2 ）管路的设计还要尽量减少焊点，减少焊漏的概率。

3 ）使用1.2 中提到的方法减少带岭剂的充注量。

4 ）如果制冷系统较大，灌注量要超过l50g ，可以将其州辞成两个独立的小系统，使每个小系统的灌注量都小于l50g。

5 ）蒸发器最好不要有裸露在发泡层外部（箱体内部间室）的部分。这样即使管路发生泄漏，跑到外而的询变将会大大减慢，使丙烷的浓度远离爆炸下限。

2、避免泄漏的制冷剂聚集的措施

在安装压缩机、强冷凝器、风机等部件的机舱内，在底部要布置尽量多的通风孔，如图l中的3, 由于丙烷的分子量为44.1kg/kmol ，而空气的平均分子量是29kg/kmol，因此在相时情况下，丙烷的密度比空气大，在此空间内出现丙烷泄漏，丙烷会由于重力原因通过机舱底部的透空跑到冷柜外，当冷凝风机运行时，会加健丙烷跑到冷柜外而，由于外部空间较大，会大大降低丙烷的浓度，远离爆炸下限。

3、避免出现点火源的措施

1）温度控制器、开关、化霜定同器、压纷胡几的启动器、热拐驴器、继电器等具有触点闭合——断开功能的开关必须是密封性的，这样即使产生电火花也不会和万一泄漏的丙烷接触而发生燃烧。

2 ）在一些必须使用开关的场所，可以选择可控砂等半导体开关，避免出现电火花。

3 ）与制冷系统在起的风机即使发生堵转也必须是安全的、无火花的。

4 ) 电气接头、灯座必须符合GB4706.13的要求，避免在使用或操作过程中出现火花。

4、减少点火源和可燃源的措施

l ）在一个有制冷管路封闭的空间内，例如制冷间室内，禁止安装具有触点闭合一一断开功能的开关。即使这种开关足密封的，也最好不要安装在这里。

2 ）在一定的有制冷管磷汹空间内，元器件的安装位置要尽量高一些，如图 l 所示，温控器、指示灯、压缩机附件的位置较高。由于丙烷的分子量为 44.1 kg/kmol，而空气的平均分子量是29 kg/kmol ，因此在相同情况下，丙烷的密度比空气大，位置越高丙烷的浓度越小，万一丙烷泄漏时，此处的丙烷浓度越远离爆炸下限。当然丙烷与空气间还会相互扩散，千万不要认为安装位置严苛点就绝对安全了。

5、加强指导用户的正确使用

有关使用的说明增加一些信息和警告，以便提醒仔细处理。

l ）增加“不要用刀具对制冷间室除霜”的提示，同时配上用刀具除霜将管路弄破后制冷剂泄漏遇火后发生火灾的图。

2 ）在箱休容易被人看到的部位增加提示标贴“对于每冷柜 8g 的制冷剂灌注量，冷柜使用（存放）的环境提供至少1立方米的空间”。如果保证这样使用，即使制冷系统内的丙烷全部泄漏，丙烷在空气中的浓度仅人约为爆炸下限的2O% ，保证使用的安全。

3 ）与箱体及压缩机上加贴图 2 所示的 R290 易燃黄色标贴警告，人们在使用冷柜时要远离火源，同时不要将火源带到冷柜附近。

五、结论

经过多年的实际应用，在同样一台冷柜上，更换成R290系统后，与原来的 R134a 系统相比，制冷深度降低度，耗电量降低约10％。在安全方面，R290系统需要严格按照设计规范设计推广..........

歇歇

感谢楼主分享，学习了。

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感谢楼主的分享。